Quali vantaggi offrono i reattori sottovuoto per la miscelazione reattiva e l'essiccazione nella chimica fine?
Nella chimica fine i reattori sottovuoto offrono soprattutto protezione termica, un migliore trasporto di materia e di calore, nonché una conduzione efficiente di reazione, miscelazione ed essiccazione in un sistema chiuso. In questo modo prodotti, intermedi e solventi sensibili possono essere lavorati in modo mirato a temperatura ridotta e con un maggiore controllo di processo.
Vantaggi per la miscelazione reattiva e la conduzione del processo
- Migliore omogeneizzazione: in combinazione con organi di agitazione idonei si raggiunge una miscelazione uniforme anche con sistemi viscosi, pastosi o contenenti sospensioni.
- Migliore trasporto di materia e di calore: l'intensificazione del processo riduce le resistenze al trasporto alle interfacce e migliora così l'asportazione del calore e lo scambio di materia nel sistema di reazione.
- Maggiore resa di reazione e selettività: grazie a una miscelazione più intensa e a una conduzione di processo più mirata si possono migliorare la conversione, la resa e la selettività.
- Procedimento one-pot: reazione, distillazione, cristallizzazione, filtrazione ed essiccazione possono essere combinate in un unico apparecchio, riducendo i travasi e minimizzando le perdite di prodotto.
Vantaggi per l'essiccazione e la rimozione dei solventi
- Temperature di ebollizione ridotte: sotto vuoto i solventi e i componenti volatili evaporano già a temperature notevolmente più basse.
- Essiccazione delicata: le sostanze termicamente sensibili vengono sollecitate meno, riducendo la decomposizione, le alterazioni di colore o le modifiche strutturali.
- Trasferimento di materia più rapido: la pressione ridotta aumenta la forza motrice dell'evaporazione e accelera i processi di essiccazione e di desorbimento.
- Umidità residua omogenea: condizioni di vuoto definite facilitano l'impostazione di valori riproducibili di solvente e di umidità residui.
Vantaggi per la qualità del prodotto
- Protezione delle molecole sensibili: temperature di processo più basse sono particolarmente importanti per i principi attivi termolabili, gli intermedi e i solidi polimorfi.
- Minore ossidazione e idrolisi: l'esercizio in sistema chiuso e a pressione ridotta può ridurre il contatto con l'ossigeno e l'umidità.
- Migliori proprietà delle particelle: la rimozione delicata dei solventi può ridurre gli incollamenti, l'agglomerazione e le modifiche indesiderate della struttura cristallina.
Vantaggi per la sicurezza e l'economicità
- Sistema chiuso: i reattori sottovuoto riducono l'esposizione del personale operativo a sostanze volatili, tossiche o altamente attive.
- Recupero efficiente dei solventi: tramite i condensatori i solventi possono essere recuperati, riducendo i costi e gli oneri di smaltimento.
- Minore impiego di energia: temperature di processo più basse e fasi di processo integrate possono ridurre il fabbisogno energetico complessivo.
- Tempi di ciclo più brevi: la combinazione di più operazioni unitarie in un solo apparecchio favorisce una produzione più intensiva ed economica.
I reattori sottovuoto sono quindi particolarmente adatti alle applicazioni della chimica fine e farmaceutiche in cui sono richiesti contemporaneamente qualità del prodotto, riproducibilità, containment ed essiccazione efficiente.
Così amixon® realizza i vantaggi del reattore sottovuoto per la chimica fine
Esistono due serie per la miscelazione reattiva e l'essiccazione sottovuoto
- amixon® produce essiccatori-miscelatori e reattori sottovuoto in due forme costruttive verticali: l'essiccatore-miscelatore/reattore verticale VMT e il reattore essiccatore-miscelatore conico AMT. Entrambi sono realizzati a tenuta di pressione e di vuoto e possono raggiungere un vuoto di 5 mbar ass. Possono essere resistenti alla pressione fino a 30 bar. Sono completamente termoregolabili con acqua, vapore o olio diatermico.
- La loro caratteristica distintiva è che anche l'organo miscelante a elica (albero, bracci ed elica) può essere termoregolato completamente. In combinazione con la camera di miscelazione a doppia parete si ottengono superfici di scambio termico particolarmente grandi. Queste consentono un rapido apporto di calore e tempi di essiccazione estremamente brevi anche con differenze ridotte di temperatura del prodotto.
- Nello stesso apparecchio si possono combinare la miscelazione, la reazione, la sospensione, la disagglomerazione, il coating, il condizionamento e l'essiccazione per contatto sottovuoto. Per la chimica fine questo significa che il principio attivo altamente concentrato resta in un sistema chiuso, a tenuta di pressione e di vuoto, dalla fase di sintesi fino alla polvere finale a libero scorrimento. I rischi di esposizione vengono evitati.
- Parametri di processo quali la pressione del sistema, la temperatura, l'aggiunta sequenziale di sostanze (secche, umide o gassose) e l'intensità di miscelazione sono liberamente regolabili. I rotori di taglio con tenuta meccanica accelerano l'essiccazione durante la miscelazione e disagglomerano in parallelo, per esempio quando durante l'essiccazione si attraversano fasi visco-plastiche.
- La conduzione dei vapori è risolta in modo coerentemente igienico: il filtro dei vapori termoregolabile può disporre di uno sportello di ispezione laterale. La polvere fine viene riportata nella camera di processo. I solventi estratti vengono condensati e recuperati.
Assenza di spazi morti e delicatezza sul prodotto
La camera di miscelazione e l'organo miscelante sono completamente saldati e levigati. L'organo miscelante è supportato e azionato solo in alto. La valvola a segmento sferico nello scarico è povera di spazi morti ovvero priva di spazi morti, nonché resistente al vuoto e alla pressione. L'essiccazione avviene a basse temperature e con frequenze di rotazione ridotte. Per questo è adatta anche ai prodotti più sensibili quali le spore fungine, le colture batteriche o i pigmenti a effetto. I prodotti a libero scorrimento sono svuotabili quasi senza residui. Gli apparecchi amixon® possono essere impiegati anche con gradi di riempimento ridotti, per esempio del 15 %. Ciò è utile per i processi di evaporazione.
Sicurezza, igiene, materiali
- La camera di miscelazione è a scelta resistente alla pressione o resistente all'urto di pressione e progettata secondo la zona ATEX 20. Può essere impiegata per sistemi di sostanze ibridi. Questo è rilevante in particolare con le polveri infiammabili umide di solvente. Su richiesta gli apparecchi sono realizzati conformi alla FDA come reattori sterili, soddisfano i requisiti EHEDG e i 3-A Sanitary Standards e sono idonei alla sterilizzazione a vapore.
- Per i sistemi di reazione corrosivi sono disponibili materiali ad alta lega fino ad Alloy 59, Hastelloy-C22 e nichel. I rivestimenti ceramici al plasma servono come protezione contro l'usura. Come riferimento serve il VMT 200 in Alloy 59.
- Le taglie vanno da 100 a 50.000 litri a passi di 100 litri. Il dimensionamento viene messo in sicurezza con prove di essiccazione e di reazione nei centri prove amixon®. Anche nel dimensionamento di grandi essiccatori-miscelatori sottovuoto amixon® fornisce supporto con valori empirici derivanti dall'esercizio del proprio stabilimento.