A simulação possui ferramentas versáteis que permitem estudar e otimizar diversos processos usando CFD na Indústria Farmacêutica.
Softwares de CFD possuem diversas aplicações na indústria, indo desde o desenvolvimento de produtos até a otimização de processos. O entendimento sobre o escoamento de fluidos e partículas que é proporcionado por modernos softwares de simulação permitem otimizar qualquer tipo de problema industrial.
Dentro da indústria farmacêutica não é diferente. Ou seja. cada medicamento possui seu próprio processo produtivo. Muitos deles desenvolvidos já há tempo, contudo são carentes de novas tecnologias de otimização, visando principalmente:
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Acelerar processo de scale up (transposição de escala)
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Reduzir quantidade de amostras
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Redução do tempo de mistura de fármacos
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Ajuste de equipamentos
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Eficiência Energética
Desta forma, como a simulação contribui para se chegar aos objetivos descritos acima?
Neste post traremos alguns exemplos de aplicação de CFD na indústria farmacêutica, assim como seus benefícios.
CFD na Indústria Farmacêutica: otimização de revestidoras/drageadeiras
As revestidoras são equipamentos rotativos onde um sistema de spray reveste um pellet (comprimido farmacêutico). Este revestimento pode ser uma proteção do comprimido ou mesmo um princípio ativo.
Os maiores desafios deste processo é garantir a homogeneidade do revestimento, minimizar a quebra dos pellets e acelerar o processo. A simulação permite otimizar diferentes parâmetros geométricos e/ou operacionais da revestidora, otimizando virtualmente o processo.
Veja no vídeo abaixo o processo de otimização da revestidora, bem como a operação do equipamento já otimizado.
Em síntese, a configuração otimizada permitiu 21% de aumento da taxa de revestimento e 44% na redução de quebra dos pellets!”
O exemplo acima mostrou a otimização das chicanas responsáveis por maior movimentação dos pellets. A mesma estratégia poderia também ser utilizada para avaliar posição e ângulo do spray, números de bicos de injeção, rotação e inclinação da revestidora, entre outros.
Equipamentos de Mistura
Mistura é uma operação clássica dentro da indústria de processos. Da mesma forma, são muito utilizados na indústria farmacêutica, principalmente para homogeneizar diferentes princípios ativos, antes do processo de envase. Do mesmo modo, processos de dissolução são também efetuados mediante mistura.
O tempo necessário para a mistura é a principal variável de processo, pois interfere na produtividade e no consumo energético. Durante o processo de desenvolvimento e scale up, muitos testes são necessários até chegar aos parâmetros adequados.
A simulação pode contribuir neste processo, permitindo testar diversos parâmetros operacionais, acelerando o scale up. Designs ótimos de impelidores, temperaturas, inserção de chicanas, rotação. Todos podem ser testados virtualmente, sem a necessidade de testes físicos, que consomem muito mais tempo sem permitir testar exaustivamente todas as variáveis.
A ABEC Inc., desenvolvedora de equipamentos farmacêuticos utiliza o STAR-CCM+ para acelerar seu processo de desenvolvimento, obtendo assim maior eficiência.
Dispositivos para Inalação de Fármacos
Inaladores são utilizados há muito tempo para tratamento de doenças respiratórias, assim como asma e enfisema pulmonar. O desenvolvimento de dispositivos de “entrega” de medicamentos precisa considerar diversos fatores, assim como pressão de injeção e como será disperso o spray em contato com as vias respiratórias.
O uso de simulação em CFD na indústria farmacêutica permite responder perguntas críticas, como por exemplo: O medicamento atingirá seu objetivo ao entrar em contato com nossas vias respiratórias? Quanto da dosagem poderá ser absorvida?
Modelos de simulação em CFD na indústria farmacêutica conseguem reproduzir em detalhes as geometrias da cavidade bucal, assim como cavidade nasal e vias respiratórias. Em suma, permite ter o gêmeo digital do processo de inalação de medicamentos.
CFD na indústria farmacêutica: como otimizar processos através de simulação de escoamentos de fluidos
A SIEMENS DIGITAL INDUSTRIES SOFTWARE é a única fornecedora que atende todas as etapas da digitalização, com softwares integrados, permitindo a otimização em engenharia de seu processo produtivo.
Para simulações de escoamentos, o STAR-CCM+ se destaca como principal software do mercado. Ou seja, permitindo reproduzir virtualmente escoamentos multifásicos, reativos, turbulentos, com transferência de calor. Tudo acoplado com otimização!
Em síntese, tudo isto resulta em aumento de produtividade e redução de custos, fornecendo uma vantagem competitiva à sua empresa. É a otimização na engenharia!
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