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ACS高効率サイクロンの利用例 – 医薬品と食品

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アドバンスド・サイクロン・システムズ(ACS)は、PACyc(サイクロンにおける粒子凝集)モデルをサイクロンの最適化シミュレーションに組み入れた高効率サイクロンの専業メーカーです。2023年に、当社と日本における独占販売契約を締結しました。スプレードライヤーやスプレークーラー、フリーズグラニュレーターといった当社の製品群のみならず、幅広い粉体回収および排出ガス制御分野において、高効率サイクロンを提供しています。ACS は、現在までに37 か国で 400 件を超えるサイクロンを納入しています。

医薬品

粒子の分離回収は、多種多様な原薬(APIs)および粉末医薬品における乾燥、混合、粉砕、微粒化、錠剤圧縮の製造に必要な工程です。

噴霧乾燥
噴霧乾燥後の効率的な粉体回収は、特に高価な製品や粒径が小さい場合においては非常に困難な場合があります。スプレードライヤーは、通常、乾燥チャンバーの後段に高効率サイクロン、バグフィルター、HEPA フィルターを設置し、製品が大気中に漏れないようにしています。

噴霧乾燥後の効率的な粉体回収は、特に高価な製品や粒径が小さい場合においては非常に困難な場合があります。スプレードライヤーは、通常、乾燥チャンバーの後段に高効率サイクロンとバグフィルターを設置し、製品が大気中に漏れないようにしています。
サイクロンは、衛生特性に優れています。バグフィルターとは異なり、フィルター繊維による製品の汚染を回避できるため、医薬品の噴霧乾燥レイアウトにおいては必須となります。また、容易、迅速かつ効果的に CIP洗浄を行うことが可能であるため、製品の相互汚染を引き起こすことなく、さまざまな粉末バッチを迅速かつ効果的に分離することが可能です。そのため、サイクロンの下流に配置されたバグフィルターは、HEPA フィルターを保護する役割のみを果たし、収集した粉末は廃棄される場合があります。効率の低いサイクロンを使用することによって発生する製品の損失は、コストの増加につながります。仮に製品が安価な場合においても、環境および社会的責任を負っていないとみなされるため、製品捕集効率の改善は、廃棄物の管理としても取り組むべき問題といえます。粉体収量を最大化するだけではなく、迅速に製品ロットを切り替えるためにも、洗浄が容易かつ迅速に行えるサイクロンを採用することが重要です。

GMP 準拠の高効率サイクロンを取り揃えたACSソリューションは、非常に微細な製品であっても損失を劇的に削減します。すべてのモデルは、設置時の要件を満たすために個別に最適化します。小型ユニットはトリクランプのみを使用し、分解可能な構造で、迅速かつ手間のかからない洗浄が可能です。

打錠とカプセル化
錠剤プレスやカプセル化工程は、粉塵発生によって作業者に危険をもたらす可能性があります。また、後続バッチにおいて、製品がクロスコンタミネーションを引き起こす可能性もあります。したがって、これらの設備は、カートリッジフィルターが設置された局所排気システム(LEV)に接続され、その後段にはHEPAフィルターが設置されます。ACSサイクロンは、微粉末を高効率で回収することによって、廃棄粉末に対するベストプラクティスを提供します。回収した粉末はプロセスに再導入することが可能なため、製品の収率が向上します。

ACS は、打錠とカプセル化において、GMP に準拠した様々なサイクロンを取り揃えています。廃棄粉末と粉体回収にそれぞれ採用することが可能で、他の一般的なサイクロンよりもはるかに高い効率を実現します。サイクロンユニットには、サイトグラス付きのキャッチポットとホイール付きの架台が含まれており、またトリクランプのみを使用することによって分解可能な構造とし、迅速かつ手間のかからない分解洗浄が可能です。

食品

粉体を気体から分離回収する必要性は、乳製品やチョコレート、飲料、デンプン、酵母にいたるまで、多くの業界で存在します。製品の分離回収が必要なプロセスには、乾燥(例:スプレードライヤーやフラッシュドライヤー等)、粉砕、混合が含まれます。食品粉末を効率的に回収することは、特に粒子が細かい場合には困難になります。スプレードライヤーにおいては、この課題が特に顕著に見られます。スプレードライヤーは、脱塩ホエーやホエータンパク質濃縮物など、高価な粉体製品の乾燥工程において使用されるプロセスです。噴霧乾燥プロセスには、一般にプロセスサイクロンと最終除塵システム(バグフィルター、湿式スクラバー、WESP等)が含まれます。

プロセスサイクロンは、乾燥チャンバーを通過した乾燥粉体を気体から分離して回収します。最終除塵システムに流出する微粉の一部は、廃棄物(WESPおよび湿式スクラバー)であるか、または一級製品とはみなされない(バグフィルター)ため、損失とみなされます。一級製品とみなされないのは、フィルター繊維による汚染や、製品のクロスコンタミネーションのリスクがあるためです。これらの高価な製品を高効率で回収する好ましい方法は、最初の製品回収だけでなく、最終段の除塵工程においても、粉体を直接かつ衛生的に捕捉できるサイクロンを採用することです。サイクロンは、バグフィルターや湿式スクラバーとは異なり、フィルター汚染および製品のクロスコンタミネーションを回避することが可能です。体積中央径(MVD)が5μm未満の微粉末の場合は、サイクロンの回収効率が低いことによる損失が25%以上になる可能性があります。仮に製品が安価な場合においても、環境および社会的責任を負っていないとみなされるため、製品回収効率の改善は、廃棄物の管理としても取り組むべき問題といえます。最終除塵におけるオプションとしては、次のような利点、欠点、投資および運用コストがあります。

従来のサイクロンおよびマルチサイクロン

問題点
低効率

利点
低コストで洗浄が容易
迅速に製品の切り替えが可能

欠点
微粒子に対する捕集効率が低く、排出制限が遵守できない

バグおよびセラミックフィルター

問題点
オペレーションとメンテナンスコスト

利点
高効率的(>99.9 %)で、広範囲の排出制限において準拠が可能

欠点
温度条件に厳しい
CIPが可能なユニットは高価で維持費も高額になる
繊維や製品の相互汚染により一級製品とみなされない場合がある

湿式ベンチュリスクラバーおよびWESP H4

問題点
二次汚染

利点
様々な運転条件に適している

欠点
製品が回収不能
排水処理施設が必要

プロセス初段における粉体製品の分離回収は、一級製品を捕集するため、プロセスサイクロンは可能な限り高効率である必要があります。また、最終段の除塵システムにおいても、高効率サイクロンを使用して微粉を回収できる可能性があります。ACSは、歩留まりの最大化を実現する高効率のプロセスサイクロンを提供しています。必要な排出制限と粒度に応じて、他の除塵システムの代替ソリューションとして、生産ライン全体の収率を最大化します。

当社は、ACSサイクロンを使用したスプレードライヤー、スプレークーラー、フリーズグラニュレーターを取り扱っています。積み重ねた経験と実績から、要求品質を満たした最適なプロセス設計を行います。また、当社は、スプレードライヤー、スプレークーラー、フリーズグラニュレーターの粉体製造だけではなく、前後工程を含めたテスト・分析・測定サービスを提供しています。国内二拠点のパウダーテクニカルセンターおよびASEANパウダーテクニカルセンターの計三拠点において、顧客の課題を解決するために日々運営しています。2023年に新設した第二パウダーテクニカルセンター(PTC2)では、国内最大規模の分析・測定装置を取り揃えています。粉体加工だけではなく、原料調製から分析・評価までワンストップで対応する事が可能です(粉体テスト・分析・測定サービス詳細粉体委託加工サービス詳細)。

当サービスをご紹介する特設サイトプリス粉ラボを新たにリリースしました。サービスや施設の詳細、また技術資料もご案内していますので、ぜひアクセスしてください。

※掲載している写真は、実際のプロジェクトとは異なり、イメージとして使用している場合があります。

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