Por que a válvula rotativa é crítica no manuseio de sólidos farmacêuticos?
A válvula rotativa para sólidos farmacêuticos é um equipamento essencial para manipulação, dosagem e transferência de pós e grânulos em linhas de produção cGMP. Ela controla a vazão do produto por meio do rotor celular, garantindo alimentação estável, repetibilidade e integridade do material. Etapas fundamentais em processos farmacêuticos, nutracêuticos e de alta higiene.
Em aplicações como descarga de silos/IBC, alimentação de misturadores, moinhos, transportes pneumáticos, cápsulas e prensas rotativas, a válvula rotativa assegura previsibilidade, higiene e rastreabilidade.
Quando utilizá-la:
• Para descarga controlada (gravimétrica ou assistida por transporte pneumático) de pós ou grânulos.
• Para alimentação repetível, garantindo controle de velocidade do rotor e fluxo estável do produto.
Na indústria farmacêutica, a escolha exige atenção a requisitos de higiene e limpeza, documentação (cGMP), materiais e acabamentos conformes (FDA, USP Classe VI), desmontagem rápida para limpeza e possibilidade de CIP/SIP quando aplicável.
Como funciona uma válvula rotativa?
A válvula consiste em um corpo com entrada e saída e um rotor com cavidades (células). O produto, por gravidade, preenche as células na parte superior e é descarregado na parte inferior conforme o rotor gira.
Princípios-chave:
Vazão: proporcional ao volume por giro (geometria das células) × velocidade de rotação.
Limpeza e desmontagem: no setor farmacêutico, é essencial um design sanitário e totalmente desmontável, evitando zonas mortas e facilitando limpeza e inspeção.
Materiais e acabamento:
• AISI 316L (padrão farmacêutico) com eletropolimento; rugosidade típica Ra ≤ 0,8 μm (muitas aplicações exigem Ra ≤ 0,5/0,4 μm).
• Hastelloy (C-22/C-276) para ambientes mais corrosivos.
• Rotores em 316L ou polímeros de engenharia (como PEEK) para reduzir atrito/aderência; vedações em materiais atendendo FDA/USP Classe VI (PTFE, EPDM, FKM, silicone).
Critérios de seleção: Do pó ao processo
Para especificar corretamente uma válvula rotativa, considere propriedades do produto e condições do processo:
Granulometria e forma particulada
• Pós finos e coesivos (ex.: API micronizado) empacotam e aderem: priorizar superfícies polidas, rotor arredondado, eventuais revestimentos antiaderentes e auxiliadores de fluxo no funil.
• Grânulos maiores e mais fluídos: foco na capacidade volumétrica.
Higroscopicidade e eletricidade estática
• Produtos higroscópicos tendem a aderir; avaliar controle ambiental.
• Cargas eletrostáticas exigem aterramento e, em alguns casos, materiais antiestáticos.
Abrasividade
• Partículas duras exigem materiais robustos (316L tratado/maior dureza, ou Hastelloy), tolerâncias adequadas e vedações apropriadas para evitar desgaste prematuro.
Densidade aparente e vazão requerida
• Dimensionar o diâmetro da válvula conforme a taxa de alimentação necessária.
ATEX / risco de explosão por poeiras
• Identificar a classificação da área e exigir execução com componentes certificados para a zona correspondente.
Limpeza e validação (cGMP)
• Necessidade de desmontagem rápida e/ou CIP/SIP; rastreabilidade de materiais, certificações FDA/USP, IQ/OQ e documentação de validação.
Interfaces mecânicas
• Conexões sanitárias (Tri-Clamp, compensadores, conexões BFM®/mangotes), bocais, flanges etc.
Requisitos sanitários e de conformidade
Na indústria farmacêutica, a válvula rotativa deve atender cGMP e normas aplicáveis, incluindo:
• Materiais em contato com o produto: AISI 316L como padrão; vedações com conformidade FDA (21 CFR) e, quando requerido, USP Classe VI; Hastelloy para ambientes mais agressivos.
• Acabamento superficial: Ra ≤ 0,8 μm (comum) ou melhor dependendo do risco de retenção/limpeza. Eletropolimento recomendado.
• Projeto sanitário: superfícies contínuas, cantos internos arredondados, ausência de frestas e roscas expostas na zona de produto, desmontagem rápida do rotor e da carcaça.
• Limpeza: compatibilidade com CIP/SIP (de acordo com geometria e vedações), ou desmontagem rápida sem ferramentas para limpeza manual validável.
• Documentação: DQ/IQ/OQ, certificados de materiais, rastreabilidade, manuais de limpeza/manutenção e lista de peças de reposição.
• Segurança: conformidade ATEX para zonas com poeiras explosivas, aterramento e proteções mecânicas.
• Contato com alimentos: onde houver interface com nutracêuticos/alimentos, seguir também o Regulamento (CE) 1935/2004.
Integração da válvula rotativa de sólidos farmacêuticos na linha: Conexões e Layouts típicos
Com transporte pneumático:
Quando a alimentação horizontal é necessária por limitação de altura, a válvula com rotor descarrega diretamente na tubulação ou em um funil intermediário conectado ao sistema pneumático, otimizando o espaço disponível.
Por gravidade:
Com silos/IBC, moinhos, misturadores, prensas rotativas e estações de descarga.
• Em descarga de IBC/silo/desensacadores/Big Bags, a válvula atua como alimentador. Pode ser combinada com vibradores, massageadores ou cones fluidizantes para pós coesivos.
• Na alimentação de moinhos/misturadores ou outros equipamentos, garante fluxo estável e ajuda a romper pontes de produto.
• A montante de prensas de comprimidos/capsuladoras: se for necessário microdosagem, considerar Rotodoser com controle de velocidade e, opcionalmente, integração com balança de checagem.
Automação e controle
• Inversor de frequência (VFD) para regular a vazão.
• Sensores de rotação/torque para proteção e diagnóstico.
• Intertravamentos com equipamentos a montante/jusante (pressostatos, sensores de nível).
• Receitas por produto (RPM, setpoints, permissivos).
Problemas comuns e soluções práticas
Empacotamento/formação de ponte no funil
Causas: pó coesivo, umidade, pouca energia no funil.
Soluções: vibradores/massageadores, ângulo adequado do funil, revestimentos antiaderentes, purga com ar seco, rotor de geometria suave.
Abrasão e desgaste
Causas: partículas duras; folgas inadequadas.
Soluções: materiais resistentes (316L endurecido, Hastelloy), folgas corretas, pontas substituíveis (ex.: PTFE).
Perda de airlock / passagem de ar
Causas: desgaste de rotor/vedações; folga excessiva.
Soluções: manutenção preventiva, pontas flexíveis, verificação de ΔP e ventilação do funil.
Degradação do produto / geração de finos
Causas: palhetas agressivas; RPM alto.
Soluções: rotor arredondado, RPM mais baixa, maior volume por giro.
Retenção / carry-over
Causas: bordas vivas; acabamento pobre.
Soluções: polimento/eletropolimento, cantos arredondados, design sanitário sem zonas mortas.
Casos práticos
Caso 1: Alimentação estável de prensa de comprimidos (API + excipiente)
Desafio: mistura sensível e parcialmente coesiva gerava variação na massa dos comprimidos.
Solução: válvula rotativa sanitária com rotor arredondado, Ra ≤ 0,5 μm, controle via VFD e bypass de ar para estabilizar a pressão no funil.
Resultado: redução da variabilidade de alimentação, maior uniformidade dos comprimidos e menos retrabalho.
Caso 2: Transporte pneumático blow-through com grânulo higroscópico
Desafio: acúmulo na saída em configuração drop-through e absorção de umidade no funil.
Solução: migração para blow-through, purga com ar seco na entrada, vedações USP Classe VI compatíveis com SIP.
Resultado: eliminação do acúmulo, menos paradas para limpeza e preservação da fluidez.
Tabela comparativa de materiais e vedações: Síntese técnica
| Componente em contato | Opções típicas | Quando preferir | Observações |
|---|
| Corpo/tampas | AISI 316L | Padrão farmacêutico | Eletropolido; Ra ≤ 0,8/0,5/0,4 μm conforme risco |
| Corpo/tampas | Hastelloy C-22/C-276 | Ambiente agressivo/corrosivo | Custo maior; usar apenas quando necessário |
| Rotor | 316L polido | Versátil e robusto | Menor aderência com alto polimento |
| Rotor | PEEK | Reduz atrito/aderência | Verificar compatibilidade térmica/SIP |
| Pontas/vedações | PTFE (FDA/USP VI) | Baixa fricção; química inerte | Pode ter versão com mola (lip seal) |
| Vedação | EPDM (FDA/USP VI) | Água/CIP alcalino | Verificar compatibilidade com solventes |
| Vedação | FKM/Viton® (FDA/USP VI) | Solventes/óleos | Limitações de temperatura por grau |
| Vedação | Silicone (FDA/USP VI) | Ampla compatibilidade | Bom range térmico; atenção a solventes |
Nota: a escolha final depende de produto, limpeza, temperatura, ΔP, CIP/SIP e requisitos de validação.
Checklist técnico para RFQ
Produto (pó/grânulo)
• Nome/composição (indicar APIs/excipientes relevantes)
• Granulometria (D10/D50/D90) e densidade aparente
• Coesão/higroscopicidade (ângulo de repouso, índice de compressibilidade)
• Abrasividade e sensibilidade à degradação
• Temperatura/umidade de operação
Processo
• Função da válvula: airlock, alimentador ou dosador (microdosagem?)
• Vazão mínima/máxima (kg/h) e estabilidade requerida
• Posição (drop-through / blow-through), espaço disponível, orientação
• ΔP entre montante/jusante; pressão/temperatura de operação
• Integração: silo/IBC, misturador, moinho, prensa, transporte pneumático (fase, vazão de ar)
Execução mecânica e sanitária
• Material do corpo/rotor (316L, Hastelloy, rotor PEEK?)
• Acabamento interno (rugosidade alvo) e eletropolimento
• Vedações (PTFE, EPDM, FKM, silicone, FDA/USP VI)
• Desmontagem rápida / cantilever; CIP/SIP (sim/não)
• Conexões (Tri-Clamp, SMS, BFM®/mangote), raio interno, ausência de frestas
Automação e controle
• Faixa de RPM, motor + inversor, sensores (velocidade/torque)
• Intertravamentos e permissivos de segurança
• Repetibilidade/controle de dosagem (se em malha fechada)
Documentação e validação
• Certificados de materiais e vedações (FDA, USP VI)
• DQ/IQ/OQ, FAT/SAT, manuais de limpeza/manutenção
• Lista crítica de peças (vedações, pontas, rotor)
FAQ Técnico
1) A válvula rotativa pode fazer dosagem com precisão?
Sim, em dosagem volumétrica na qual a vazão depende do volume por giro e da RPM. Para maior precisão, recomenda-se controle em malha fechada (pesagem) ou soluções dedicadas como o Rotodoser.
2) Como escolher entre drop-through e blow-through?
Blow-through é indicado quando há transporte pneumático a jusante e risco de acúmulo/umidade na saída. Drop-through é simples e robusto para alimentação por gravidade.
3) É possível CIP/SIP?
Depende do design. Existem versões sanitárias compatíveis com CIP/SIP; outras utilizam desmontagem rápida para limpeza manual validável.
4) O que determina a rugosidade (Ra)?
O risco de retenção e o método de limpeza. Produtos coesivos ou limpeza manual exigem Ra menor (≤ 0,5/0,4 μm). Eletropolimento ajuda.
5) Como evitar degradação de partículas?
Usar rotor arredondado, RPM baixa e maior volume por giro; evitar folgas agressivas.
6) Quais vedações escolher?
Depende da química/temperatura/CIP. PTFE é inerte; EPDM/FKM/silicone variam conforme solventes e temperatura. Exigir FDA/USP VI.
7) A válvula pode ser ATEX?
Sim, quando especificada e construída para a zona. Incluir classificação no RFQ e garantir aterramento e componentes adequados.
8) Quando considerar Hastelloy?
Somente em casos de corrosão significativa em que o 316L não é suficiente — avaliar custo/benefício.
Veja também: Sistema em Cartucho com Válvulas PHARMALITE para a Indústria Farmacêutica | Reduzir os Custos Operacionais nos Processos de Higienização
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Boas práticas de instalação e manutenção
• Prever espaço frontal para extração do rotor (em modelos cantilever) e acesso para inspeção.
• Incluir bypass/respiro para estabilizar pressão no funil.
• Aterramento de todo o sistema para evitar eletricidade estática.
• Plano de manutenção com verificação periódica de folgas, vedações e desgaste do rotor.
• Procedimentos de limpeza validados, com etapas e checagens pós-remontagem.
• Kit mínimo de reposição: conjunto de vedações, pontas (se houver) e rotor (quando crítico para disponibilidade).
