Kompaktace. Inženýrství chemicko-farmaceutických výrob. Suchá granulace Princip. Vazebné síly. Stlačování sypké hmoty mezi dvěma povrchy

Transkript

1 Zvětšování velikosti částic Kompaktace, extrudace Kompaktace Suchá granulace Princip Stlačování sypké hmoty mezi dvěma povrchy Vazebné síly van der Waalsovy interakce mechanické zaklesnutí částic povrchové síly mezi novými povrchy pevné můstky (pokud dojde k mžikovému tání povrchových vrstev) 1

2 Kompaktace Kategorie materiálů objemově kompaktovatelné kompaktovatelné s fragmentací neformovatelné (sklo, písek) Kompaktovatelnost látek 2

3 Mechanismus kompaktace Energetická analýza kompaktace Analýza závislosti síly potřebné na určitou míru stlačení (displacement) při stlačení a uvolnění tlaku Energie = síla * dráha Energie = plocha pod křivkou E P = plastická deformace E E = elsatická deformace E F = přeuspořádání/tření 3

4 Popis průběhu stlačování Heckelova rovnice jeden z mnoha způsobů popisu nejběžnější předpokládá, že kompaktace probíhá snižováním porozity vytěsňováním vzduchu jako proces prvního řádu d dp rel d dp rel 1 ln 1 k k 1 rel rel kp A B solid rel V V B solid solid 1 1 rel VB VB V 1 ln A 1 0 ρ 0 = rel. hustota při nulovém tlaku Typy kompaktačního chování Kompaktace různých velikostních frakcí materiálu 1 ln 1 rel převážně plastická 1 ln 1 rel s fragmentací P P 4

5 Zařízení pro kompaktaci Válcová kompaktace Stlačování prášku mezi dvěma protiběžnými válci Prášek je mezi válce tlačen gravitačně nebo pomocí šnekového dopravníku Do štěrbiny je prášek vtlačován působením třecí síly mezi povrchem válce a práškem 5

6 Parametry válcové kompaktace ω úhlová rychlost α úhel záchytu (nip angle) γ úhel odpovídající p max δ úhel elastické expanze e velikost štěrbiny e 1 velikost vloček produktu Zóny v oblasti suroviny pohyb materiálu α je určen násypnou výškou, podávacím tlakem a adhezí materiálu na povrch válce Kluzná zóna Kompresní zóna 6

7 Zóny v oblasti suroviny Vstupní zóna prášek se nepohybuje Kluzná zóna prášek se pohybuje pomaleji než povrch válců Kompresní zóna prášek se pohybuje stejně rychle jako povrch válců Parametry válcové kompaktace Geometrické průměr válců, šířka štěrbiny Provozní parametry točivý moment válců, tlak na vstupu, rychlost otáčení Prášek Úhel vnitřního tření, sypná hustota, lisovatelnost Rozhraní Úhel stěnového tření 7

8 Stav napjatosti v kluzné zóně počátek kluzné zóny Tlak na vstupu (z dopravníku) Komprese materiálu 2h R R cos d sin V 2h 0 R R cos L cos dv 0 R 8

9 Komprese materiálu B, B, V V V h R R cos L cos W 2 0 W tloušťka válců vztah mezi hustotou materiálu a místem mezi válci Napětí v kompresní zóně Empirický vztah K.. stlačitelnost prášku K 9

10 Určení úhlu záchytu Kluzná zóna gradient napětí = funkce (D, S, θ, δ, φ ) Kompresní zóna gradient napětí = funkce (D, S, K) (rovnice jen pro ilustraci) (rovnice jen pro ilustraci) Určení úhlu záchytu Platí současně předpoklady pro obě zóny 10

11 Procesní zařazení kompaktace Produkty kompaktace 11

12 Použití kompaktovaného produktu Meziprodukt s lepšími sypnými a tokovými vlastnostmi Náplně pro tvrdé želatinové tobolky sáčky šumivé lékové formy Přednosti kompaktace oproti granulaci Specifické vlastnosti produktu méně porézní hladký povrch Absence pojiva v produktu Možnost zpracování bez přítomnosti kapaliny Odpadá následné sušení malé nároky na teplotní stabilitu 12

13 Extrudace Vytlačování plastického materiálu přes štěrbinu tavenina sypká hmota s pojivem Aparáty pro extrudaci Válcové Odstředivé Pístové Šnekové Dvoušnekové 13

14 (Granulace) / Extruze / Sféronizace Sféronizace granulí Hladký povrch = další zlepšení tokových vlastností Redukce prašnosti a obsažených prachových podílů 14

15 Sféronizace extrudátu Stejnoměrná velikost částic Dobré rozpouštěcí a dispergační vlastnosti Zlepšení optické přitažlivosti produktu Potahování práškem Možnost tvorby vrstvené struktury pro řízené uvolňování API 15

16 Vrstvená struktura pro CR Sféronizace 16

17 Sféronizace s obalováním Porovnání produktů prášek granulát extrudát sférule/peletky 17

18 Extruze ve farmacii - PLF extruzí z taveniny Alternativa k postupu granulace lisování tablet Důvody pro odpadá granulace, sušení zvláštní vlastnosti vzhled preparátu Důvody proti zvýšená procesní teplota zvláštní excipienty rozpustnost termoplasticita Excipienty pro extruzi Nízký bod tání Polyethylenglykol b.t. ~ C problém s teplotní stabilitou lékové formy Obvyklý bod tání Polyvinylpyrrolidon b.t. ~ C rychlé zpracování, jen pro určité API 18

19 Zlepšení biodostupnosti nerozpustných API Rozptýlení nerozpustné API v polymerní matrici v tavenině rozpuštění dispergace 19