Грануляция
| Гранулометрия | |
|---|---|
 | |
| Основные понятия | |
| Размер частиц , Размер зерна , Распределение по размерам , Морфология | |
| Методы и техники | |
| Сетчатая шкала , Оптическая гранулометрия , Ситовой анализ , Градация почвы | |
Связанные понятия | |
| Грануляция , Гранулированный материал , Минеральная пыль , Распознавание образов , Динамическое рассеяние света | |
Грануляция — это процесс формирования зерен или гранул из порошкообразного или твердого вещества с получением гранулированного материала . Применяется в ряде технологических процессов химической и фармацевтической промышленности. Обычно грануляция включает агломерацию мелких частиц в более крупные гранулы, обычно размером от 0,2 до 4,0 мм в зависимости от их последующего использования. Реже он включает измельчение или измельчение твердого материала в более мелкие гранулы или гранулы.
Из порошка
[ редактировать ]В процессе грануляции одна или несколько порошка частиц объединяются и образуют гранулу, которая позволяет таблетировать в необходимых пределах. Это процесс объединения частиц путем создания связей между ними. Связи образуются путем сжатия или с использованием связующего вещества. Грануляция широко используется в фармацевтической промышленности для производства таблеток и пеллет. Таким образом становится возможным предсказуемый и повторяемый процесс и производство гранул стабильного качества.
Гранулирование осуществляется по разным причинам, одной из которых является предотвращение разделения компонентов порошковой смеси. Сегрегация происходит из-за различий в размере или плотности компонентов смеси. Обычно более мелкие и/или более плотные частицы имеют тенденцию концентрироваться у основания контейнера, а более крупные и/или менее плотные – наверху. Идеальная грануляция будет содержать все компоненты смеси в правильной пропорции в каждой грануле, и сегрегация гранул не произойдет.
Многие порошки из-за своего небольшого размера, неправильной формы или характеристик поверхности являются когезионными и плохо растекаются. Гранулы, полученные из такой связной системы, будут крупнее и более изодиаметрическими (примерно сферическими), причем оба фактора способствуют улучшению текучести.
Некоторые порошки трудно уплотнить, даже если в смесь включен легкоуплотняемый клей, но гранулы тех же порошков часто легче уплотняются. Это связано с распределением клея внутри гранулы и зависит от метода, используемого для производства гранулы.
Например, если бы нужно было делать таблетки из сахарного песка, а не из сахарной пудры , сахарную пудру было бы трудно спрессовать в таблетку, а сахарный песок было бы легко спрессовать. Мелкие частицы сахарной пудры имеют плохие характеристики текучести и сжатия. Эти маленькие частицы придется сжимать очень медленно в течение длительного периода времени, чтобы получить достойную таблетку. Если сахарная пудра не гранулирована, из нее невозможно будет эффективно получить таблетку, имеющую хорошие характеристики таблетки, такие как однородное содержимое или постоянная твердость.
Применяются два типа технологий грануляции: влажная грануляция и сухая грануляция.
Мокрая грануляция
[ редактировать ]При влажной грануляции гранулы образуются путем добавления грануляционной жидкости на слой порошка, который находится под воздействием крыльчатки ( в грануляторе с высокими сдвиговыми усилиями), шнеков (в двухшнековом грануляторе). [1] или воздух (в грануляторе с псевдоожиженным слоем ). Перемешивание, происходящее в системе, наряду со смачиванием компонентов в рецептуре приводит к агрегации первичных частиц порошка с образованием влажных гранул. [1] Грануляционная жидкость ( жидкость ) содержит растворитель или материал-носитель, который должен быть летучим , чтобы его можно было удалить при высушивании, и в зависимости от предполагаемого применения быть нетоксичным. Типичные жидкости включают воду , этанол и изопропанол по отдельности или в комбинации. Жидкий раствор может быть либо на водной основе, либо на основе растворителя. Преимущество водных растворов заключается в том, что с ними безопаснее иметь дело, чем с другими растворителями.
Вода, смешанная с порошками, может образовывать связи между частицами порошка, которые достаточно прочны, чтобы скрепить их вместе. Однако, как только вода высохнет, порошки могут рассыпаться. Следовательно, вода может быть недостаточно прочной, чтобы создать и удерживать связь. Связывание частиц вместе с использованием жидкости представляет собой комбинацию капиллярных сил и сил сцепления до тех пор, пока не будет установлено более прочное соединение.
В гранулах могут существовать состояния насыщения жидкостью; Маятниковое состояние – это когда молекулы удерживаются вместе жидкими мостиками в точках контакта. Капиллярное состояние возникает при полном насыщении гранулы. Заполнение всех пустот жидкостью, при этом поверхностная жидкость втягивается обратно в поры. Изменение состояния фуникулера, связывающего маятник и капилляр, где пустоты не полностью насыщены жидкостью. Жидкость помогает связывать частицы, которые разрушаются в барабанном барабане. жидкий раствор, включающий связующее вещество В таких случаях требуется (аптечный клей). Повидон , который представляет собой поливинилпирролидон (ПВП), является одним из наиболее часто используемых фармацевтических связующих. ПВП растворяют в воде или растворителе и добавляют в процесс. Когда ПВП и растворитель/вода смешиваются с порошками, ПВП образует связь с порошками во время процесса, а растворитель/вода испаряется (высыхает). После того, как растворитель/вода высохнет и порошки образуют более плотную массу, начинается грануляция. фрезерованный . Этот процесс приводит к образованию гранул.
Процесс может быть очень простым или очень сложным в зависимости от характеристик порошков, конечной цели изготовления таблеток и имеющегося оборудования. При традиционном методе влажной грануляции влажную массу пропускают через сито для получения влажных гранул, которые затем сушат.
Мокрая грануляция традиционно представляет собой периодический процесс в фармацевтическом производстве, однако предполагается, что влажная грануляция периодического типа в фармацевтической промышленности в будущем будет все больше и больше заменяться непрерывной влажной грануляцией. рекомендовало переход от периодической технологии к непрерывной Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов . [2] Эту технологию непрерывной влажной грануляции можно осуществлять с помощью двухшнекового экструдера, в который из разных частей можно подавать твердые материалы и воду. В экструдере материалы смешиваются и гранулируются за счет взаимного зацепления шнеков, особенно на месильных элементах. [3]
Сухая грануляция
[ редактировать ]Процесс сухой грануляции используется для формирования гранул без жидкого раствора, поскольку гранулированный продукт может быть чувствителен к влаге и теплу. Формирование гранул без влаги требует уплотнения и уплотнения порошков. В этом процессе первичные частицы порошка агрегируются под высоким давлением. Для сухой грануляции можно использовать качающийся гранулятор или валковый компактор.
Сухую грануляцию можно проводить двумя способами; либо большая таблетка (заготовка) производится в мощном таблетировочном прессе, либо порошок сжимается между двумя вращающимися в противоположных направлениях валками для получения непрерывного листа или ленты материала.
Когда для сухого гранулирования используется таблеточный пресс, порошки могут не обладать достаточной естественной текучестью для равномерной подачи продукта в полость матрицы , что приводит к различной плотности. В валковом уплотнителе (грануляторе-компакторе) используется шнековая система подачи, которая обеспечивает равномерную подачу порошка между двумя прижимными роликами. Порошки уплотняют в ленту или небольшие гранулы между этими валками и измельчают в мельнице с низким сдвиговым усилием. Когда продукт правильно уплотнен, его можно пропустить через мельницу и окончательное смешивание перед прессованием таблетки. [4]
Типичные процессы валкового уплотнения состоят из следующих этапов: транспортировка порошкообразного материала в зону уплотнения, обычно с помощью шнекового питателя, уплотнение порошка между двумя вращающимися в противоположных направлениях валками с применением приложенной силы, измельчение полученного компакта до желаемого распределения частиц по размерам. Частицы, уплотненные валками, обычно плотные, с острыми краями. [5]
Из твердых тел
[ редактировать ]
В переработке пластмасс грануляция — это процесс измельчения пластиковых предметов, подлежащих переработке в хлопья или гранулы, пригодные для последующего повторного использования при экструзии пластмасс . На первом этапе пластиковые предметы, подлежащие переработке, подаются в камеру резки с электродвигателем, которая непрерывно разрезает материал с помощью одного из нескольких типов режущих систем. В некоторых системах используется ножницеобразное режущее движение, винтовой ротор шевронного или V-образного типа или летучие ножи. [6] [7] Материал измельчается до более мелких хлопьев, пока они не станут достаточно мелкими, чтобы проваливаться через сетчатое сито. В линиях влажного гранулирования вода постоянно распыляется в режущей камере для удаления мусора и примесей и действует как смазка стальных лезвий; в линиях сухого гранулирования вода отсутствует, но такая технология обычно дает продукцию более низкого качества, чем мокрая технология. [8] Хотя процесс относительно прост, его необходимо тщательно параметризовать, поскольку высокие температуры, возникающие в результате трения, могут повредить материал и повлиять на его пластичность. Необходимо регулярное техническое обслуживание и заточка лезвий ножниц, а также тщательный мониторинг процесса из-за возможного засорения и заклинивания. [9]
Во многих случаях грануляция может быть единственным этапом, который необходим для повторного использования пластика для производства новых продуктов. Другими словами, новый или переработанный пластик необходимо перерабатывать в гранулы . Материал расплавляется и прессуется в тонкие стержни, которые затем охлаждаются в резервуаре с водой и мелко измельчаются в небольшие цилиндрические гранулы. [10]
См. также
[ редактировать ]- Агрегат (композитный)
- Размер зерна
- Размер частиц
- Распределение частиц по размерам
- Грануляционная ткань
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Денге, Ранджит М.; Васино, Кимиаки; Картрайт, Джеймс Дж.; Хаунслоу, Майкл Дж.; Салман, Агба Д. (2012). «Двухшнековая грануляция с использованием конвейерных шнеков: влияние вязкости грануляционных жидкостей и текучести порошков». Порошковая технология . 238 : 77–90. дои : 10.1016/j.powtec.2012.05.045 .
- ^ Сау Л. Ли; Томас Ф. О'Коннор; Сяочуань Ян; Селия Н. Круз; Шармиста Чаттерджи; Рапти Д. Мадураве; Кристин М.В. Мур; Лоуренс X. Ю; Джанет Вудкок (2015). «Модернизация фармацевтического производства: от серийного к непрерывному производству» . Журнал фармацевтических инноваций . 10 (3): 191–199. дои : 10.1007/s12247-015-9215-8 .
- ^ QРазвитие. «Мокрая грануляция» . Проверено 28 марта 2016 г.
- ^ Осборн, Джеймс; Т. Альтхаус; Л. Форни; Г.Нейдейреттер; С.Пальцер; М.Хаунслоу; А.Д. Салман (2013). «Механизмы склеивания, участвующие в валковом уплотнении аморфного материала». Химико-техническая наука . 86 (5-й международный семинар по гранулированию): 61–69. дои : 10.1016/j.ces.2012.05.012 .
- ^ Смит, Томас Дж.; Сакетт, Гэри; Шески, Пол; Лю, Лижун. Разработка, масштабирование и оптимизация параметров процесса: валковое уплотнение . Академическая пресса.
- ^ «Гранулятор пластика – машина по переработке пластика» . Машина для переработки пластика | Высококачественное оборудование для переработки пластмасс . 29 апреля 2013 г. Проверено 26 октября 2019 г.
- ^ Равиндран, Арвинд; и др. (декабрь 2019 г.). «Гранулятор пластиковых отходов с открытым исходным кодом» . Технологии . 7 (4): 74. doi : 10.3390/technologies7040074 .
- ^ «Пластиковый гранулятор» . Машина для переработки пластика . 29 апреля 2013 г. Проверено 12 октября 2018 г.
- ^ Доминик В. Розато; Дональд В. Розато; Марлен Дж. Розато (2000). Справочник по литью под давлением . Springer Science & Business Media. стр. 924–. ISBN 978-0-7923-8619-3 .
- ^ Мюллер, Хорст (25 апреля 2011 г.). «Как правильно выбрать гранулятор» .
Источники
[ редактировать ]- Справочник по фармацевтическому гранулированию – 3-е издание, редактор – Дилип М. Парих
- Фармацевтика - наука о разработке лекарственных форм - ME Aulton 2nd EDT
- Фармацевтические лекарственные формы и система доставки лекарств - Лойд В. Аллен, Николас Г. Попович и Говард К. Ансель, 8-е EDT
- Лахман Леон, Промышленная аптека, специальное издание для Индии, издательство CBS