Shenshi Microfluidics lanzó una solución multifuncional de flujo continuo montada sobre patines para bases a escala piloto.

El 5 de septiembre concluyó la 8.ª Exposición de la Industria Farmacéutica de China CMC-CHINA en el Centro Internacional de Exposiciones de Suzhou. Durante la exposición, el stand de Shenshi Microfluidics recibió a un grupo de socios de la industria interesados en pruebas piloto de flujo continuo, con quienes se mantuvieron conversaciones centradas en la reutilización de equipos y la adaptación de procesos. La plataforma multifuncional de flujo continuo montada sobre patines para pruebas piloto se presentó oficialmente en la exposición. Mediante exhibiciones físicas, transmisiones en vivo temáticas y presentaciones en foros, se demostró en detalle la solución de equipos piloto de flujo continuo diseñada a medida para bases a escala piloto.

I. Configuración del equipo de la base piloto: El desafío reside en la "flexibilidad".

Una vez que la investigación y el desarrollo de procesos entran en la fase piloto, los tipos de proyectos y las rutas de proceso se vuelven más diversos. La configuración de los equipos debe equilibrar la validación para los proyectos en curso y su utilización para los proyectos posteriores. En esta etapa, destacan tres tipos de desafíos:

Dificultad para finalizar la configuración del equipo. Cuando cambian las condiciones del proceso, las tuberías, los sistemas de alimentación y las unidades de intercambio de calor pueden requerir reconfiguración. El equipo fijo exigirá reinstalación, puesta en marcha e incluso modificación. Equipar un conjunto específico de equipos para cada proceso conlleva un aumento de la inversión de capital y, simultáneamente, un incremento del equipo inactivo.

Un único conjunto de equipos tiene dificultades para adaptarse a diferentes procesos. Los proyectos difieren en los tipos de reacción, los estados de los materiales, así como en la temperatura, la presión y otras condiciones de operación. Un solo reactor y una configuración fija de los equipos no pueden adaptarse a las diversas rutas de proceso.

Las condiciones del proceso requieren una revalidación al pasar de la escala de laboratorio a la escala piloto. Con el aumento del caudal de material y del tamaño del equipo, la transferencia de calor y masa, el transporte de materiales, el control de la temperatura y la estabilidad de la operación continua necesitan una nueva verificación. Para reacciones multifásicas altamente exotérmicas y termosensibles, así como para reacciones con altos requisitos de selectividad, es imprescindible una validación adicional de la temperatura, la presión y otros parámetros.

II. Una plataforma montada sobre patines, tres objetivos para satisfacer las demandas

La plataforma consta de módulos de alimentación, módulos de reacción, unidades de intercambio de calor y un sistema de control. Cada unidad funcional se configura de forma independiente y puede combinarse según los requisitos del proceso.

1. Diseño modular tipo patín para reducir la duplicación de la construcción.

Las unidades correspondientes se pueden ajustar cuando cambian las condiciones del proceso, eliminando la necesidad de reconstruir todo el sistema. Cuando se inician nuevos proyectos, las unidades funcionales se pueden reensamblar para cumplir con los requisitos del proceso, lo que reduce la necesidad de instalación, puesta en marcha y modificación repetidas, y disminuye el tiempo de inactividad de los equipos.

La unidad de alimentación está equipada con bombas dosificadoras, caudalímetros másicos, válvulas de seguridad y otros componentes. Permite la alimentación de líquidos, gases y lodos, y se pueden seleccionar diferentes materiales humedecidos según sus características. La unidad de intercambio de calor incorpora un termostato integrado que abarca un rango de temperatura de -40 °C a 250 °C con una precisión de control de ± 0,5 °C . Se pueden configurar zonas de temperatura simples o dobles. El sistema de control integrado distribuido puede integrarse en módulos correspondientes o utilizarse como módulo independiente, permitiendo el almacenamiento de datos, el análisis de tendencias y la generación de informes.

2. Múltiples configuraciones de reactor para la selección específica del proceso.

Los módulos de reacción pueden equiparse con reactores de microcanales, reactores tubulares, reactores tubulares dinámicos, reactores de lecho fijo y reactores de bucle. Los diferentes reactores se adaptan a distintas condiciones de reacción y requisitos de tiempo de residencia, y la selección puede realizarse en la misma plataforma según las necesidades del proyecto.

La placa única básica del módulo de reactor de microcanales exhibido tiene un volumen de retención de 100 mL. Se pueden conectar varios módulos en serie o en paralelo, con temperaturas de operación que van desde -40 °C hasta 200 °C y presiones de operación de 0 a 40 bar. Se puede aplicar a reacciones fuertemente exotérmicas como la nitración y la peroxidación. La conexión en serie prolonga el tiempo de residencia, mientras que la conexión en paralelo aumenta el rendimiento.

El reactor tubular adopta una estructura de tubo espiral patentada para mejorar la transferencia de masa y calor, manteniendo la resistencia a la presión. Es adecuado para reacciones a alta temperatura y alta presión, así como para reacciones que requieren un tiempo de residencia prolongado. El caudal a escala piloto está determinado por el diámetro y la longitud de la tubería, así como por la velocidad del flujo, y puede ajustarse para adaptarse a los requisitos de escalado.

Los reactores de lecho fijo se utilizan para la evaluación de catalizadores y reacciones catalíticas gas-sólido y líquido-sólido; los reactores tubulares dinámicos son adecuados para reacciones con cierta viscosidad, contenido de sólidos o que requieren una transferencia de masa mejorada; los reactores de bucle se aplican a reacciones continuas de sistemas gas-líquido y gas-líquido-sólido.

3. Control de flujo continuo para respaldar la validación piloto.

Al pasar de la escala de laboratorio a la escala piloto, es necesario reconfirmar los parámetros del proceso con el equipo piloto. El modo de operación de flujo continuo controla y registra la alimentación, la temperatura, la presión, el tiempo de residencia y otras condiciones, acumulando datos operativos para la validación del escalado.

Durante la transmisión temática en directo desde el lugar del evento, Chen Guang, director de I+D de Shenshi Weizhiyuan, compartió información sobre la plataforma piloto multifuncional de flujo continuo montada sobre patines, abordando tres aspectos: la importancia de las pruebas piloto, la presentación del producto y los casos de colaboración. Basándose en las prácticas de proyectos existentes de Shenshi Weizhiyuan, ilustró la aplicación de equipos de flujo continuo en la validación de proyectos piloto.

Una plataforma para llevar a cabo múltiples tipos de tareas piloto. Esta es la lógica central de la plataforma piloto multifuncional de flujo continuo montada sobre patines, y también la dirección que pretendemos impulsar junto con más bases a escala piloto.