¿Qué ventajas ofrecen los reactores de vacío para el mezclado reactivo y el secado en química fina?

Question

Accepted Answer

Así aplica amixon® las ventajas del reactor de vacío para la química fina

Existen dos series para el mezclado con reacción y el secado al vacío

amixon® fabrica mezcladores-secadores y reactores de vacío en dos formas verticales: el mezclador-secador/reactor vertical VMT y el mezclador-secador-reactor cónico AMT. Ambos están ejecutados a prueba de presión y de vacío y pueden alcanzar un vacío de 5 mbar abs. Pueden ser resistentes a la presión hasta 30 bar. Son totalmente termorregulables con agua, vapor o aceite térmico.
Su rasgo distintivo es que también el órgano mezclador helicoidal (eje, brazos y hélice) puede termorregularse por completo. En combinación con la cámara de mezclado de doble pared se generan superficies de transmisión de calor especialmente grandes. Estas permiten un aporte rápido de calor y tiempos de secado extremadamente cortos incluso con diferencias bajas de temperatura del producto.
En el mismo aparato pueden combinarse el mezclado, la reacción, la suspensión, la desaglomeración, el recubrimiento, el acondicionamiento y el secado por contacto al vacío. Para la química fina esto significa que el principio activo altamente concentrado permanece en un sistema cerrado, a prueba de presión y de vacío, desde el paso de síntesis hasta el polvo final de flujo libre. Se evitan los riesgos de exposición.
Los parámetros de proceso como la presión del sistema, la temperatura, la adición secuencial de materias (en seco, en húmedo o en forma gaseosa) y la intensidad de mezclado son libremente ajustables. Los rotores de corte con cierre mecánico aceleran el mezclado-secado y desaglomeran de forma acompañante, por ejemplo cuando durante el secado se atraviesan fases viscoplásticas.
La conducción de los vapores está resuelta de forma consecuentemente higiénica: el filtro de vapores termorregulable puede disponer de una puerta de inspección lateral. El polvo fino se devuelve al espacio de proceso. Los disolventes extraídos se condensan y se recuperan.

Ausencia de espacios muertos y protección del producto

La cámara de mezclado y el órgano mezclador están completamente soldados y pulidos. El órgano mezclador se apoya y se acciona únicamente en la parte superior. La válvula de segmento esférico en la descarga tiene pocos o ningún espacio muerto y es resistente al vacío y a la presión. El secado se realiza a bajas temperaturas y con frecuencias de giro reducidas. Por ello resulta adecuado también para productos sumamente sensibles como esporas de hongos, cultivos bacterianos o pigmentos de efecto. Los productos de flujo libre son vaciables casi por completo. Los aparatos amixon® pueden emplearse también con grados de llenado bajos, por ejemplo del 15 %. Esto resulta útil para los procesos de evaporación.

Seguridad, higiene, materiales

La cámara de mezclado es, a elección, resistente a la presión o resistente a golpes de presión y está diseñada conforme a la zona ATEX 20. Puede emplearse para sistemas de sustancias híbridos. Esto es relevante en particular con polvos inflamables humedecidos con disolvente. A petición, los aparatos se ejecutan conforme a la FDA como reactores estériles, cumplen los requisitos EHEDG y las 3-A Sanitary Standards y son aptos para la esterilización con vapor.
Para sistemas de reacción corrosivos se dispone de materiales de alta aleación hasta Alloy 59, Hastelloy-C22 y níquel. Los recubrimientos cerámicos de plasma sirven como protección contra el desgaste. Como referencia sirve el VMT 200 de Alloy 59.
Los tamaños van de 100 a 50.000 litros en pasos de 100 litros. El dimensionado se asegura mediante ensayos de secado y de reacción en los centros de ensayos de amixon®. También en el dimensionado de grandes mezcladores-secadores de vacío, amixon® presta apoyo con valores empíricos procedentes de su propia planta.

Answer

Los reactores de vacío ofrecen en la química fina, sobre todo, protección térmica, un transporte de materia y de calor mejorado y una conducción eficiente de la reacción, del mezclado y del secado en un sistema cerrado. De este modo pueden procesarse de forma selectiva productos, intermedios y disolventes sensibles a temperatura reducida y con un mayor control del proceso.

Ventajas para el mezclado con reacción y la conducción del proceso

Homogeneización mejorada: en combinación con órganos de agitación adecuados se alcanza una mezcla uniforme también en sistemas viscosos, pastosos o con suspensiones.
Mejor transporte de materia y de calor: la intensificación del proceso reduce las resistencias de transporte en las interfases y mejora así la evacuación del calor y el intercambio de materia en el sistema de reacción.
Mayor rendimiento y selectividad de reacción: mediante una mezcla más intensa y una conducción del proceso más selectiva pueden mejorarse la conversión, el rendimiento y la selectividad.
Procedimiento en un solo recipiente: la reacción, la destilación, la cristalización, la filtración y el secado pueden combinarse en un mismo aparato, lo que reduce los pasos de trasvase y minimiza las pérdidas de producto.

Ventajas para el secado y la eliminación de disolventes

Temperaturas de ebullición reducidas: bajo vacío, los disolventes y los componentes volátiles se evaporan ya a temperaturas claramente más bajas.
Secado cuidadoso: las sustancias térmicamente sensibles se solicitan menos, con lo que disminuyen la descomposición, la decoloración o las alteraciones estructurales.
Transferencia de materia más rápida: la presión reducida aumenta la fuerza impulsora de la evaporación y acelera los procesos de secado y de desorción.
Humedad residual homogénea: unas condiciones de vacío definidas facilitan el ajuste de valores reproducibles de disolvente residual y de humedad residual.

Ventajas para la calidad del producto

Protección de moléculas sensibles: unas temperaturas de proceso más bajas son especialmente importantes para principios activos termolábiles, intermedios y sólidos polimorfos.
Menos oxidación e hidrólisis: el servicio en un sistema cerrado y a presión reducida puede disminuir el contacto con el oxígeno y la humedad.
Mejores propiedades de las partículas: la eliminación cuidadosa de los disolventes puede reducir el pegado, la aglomeración y las alteraciones no deseadas de la estructura cristalina.

Ventajas para la seguridad y la rentabilidad

Sistema cerrado: los reactores de vacío reducen la exposición del personal de servicio a sustancias volátiles, tóxicas o altamente activas.
Recuperación eficiente de disolventes: mediante condensadores pueden recuperarse los disolventes, lo que reduce los costes y el esfuerzo de eliminación.
Menor consumo de energía: unas temperaturas de proceso más bajas y unos pasos de proceso integrados pueden reducir la necesidad energética total.
Tiempos de ciclo más cortos: la combinación de varias operaciones básicas en un mismo aparato favorece una producción más intensa y más rentable.

Los reactores de vacío resultan por ello especialmente adecuados para aplicaciones de química fina y farmacéuticas en las que se exigen al mismo tiempo calidad de producto, reproducibilidad, contención y un secado eficiente.