Proč zvyšovat velikost částic

Podobné dokumenty
Proč zvyšovat velikost částic

Přednáška 4 Zvětšování velikosti částic, granulace

» Omezení prašnosti, prachového podílu» Zlepšení tokových vlastností» Úprava sypné hmotnosti» Zlepšení tabletovatelnosti» Fixace homogenity

Úprava velikosti částic. Důvody proč zvětšovat částice. Úprava velikosti částic sypkých hmot Aglomerační procesy

Pevné lékové formy. Výroba prášků. Distribuce velikosti částic. Prášek. » I. Sypké lékové formy

Pevné lékové formy. Lisování tablet. Plnění kapslí (strojní) Plnění kapslí (ruční) » Sypké hmoty stojí u zrodu většiny pevných lékových forem

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

Míchání a homogenizace směsí Míchání je hydrodynamický proces, při kterém je různými způsoby vyvoláván vzájemný pohyb částic míchaného materiálu.

Výroba tablet. Inženýrství chemicko-farmaceutických výrob. Lisování tablet. POMOCNÉ LÁTKY (kluzné látky, rozvolňovadla) LÉČIVÉ LÁTKY

Výroba tablet. Lisovací nástroje. Inženýrství chemicko-farmaceutických výrob. Lisování tablet. Horní trn (razidlo) Lisovací matrice (forma, lisovnice)

Přednáška 5 Kompaktace, extrudace, sféronizace

SPOJOVÁNÍ AGLOMERACE

Výroba tablet. Fáze lisování. Lisovací nástroje. Typy tabletovacích lisů. Inženýrství chemicko-farmaceutických výrob

Granulace je založena na tom, že se mezi částicemi tuhého materiálu vytvoří více-méně pevné vazby. Vazby mezi částicemi mohou vzniknout

MÍSENÍ MÍSENÍ JE REVERZIBILNÍ PROCES. Mísení a segregace sypkých hmot INŽENÝRSTVÍ FARMACEUTICKÝCH

» Důvody pro snížení velikosti částic. » možnost přesnějšího dávkování» zvýšení specifického povrchu» rychlejší rozpouštění, sušení

Mísení. Inženýrství chemicko-farmaceutických výrob. Definice. Cíle

Vícefázové reaktory. Probublávaný reaktor plyn kapalina katalyzátor. Zuzana Tomešová

Třífázové trubkové reaktory se zkrápěným ložem katalyzátoru. Předmět: Vícefázové reaktory Jméno: Veronika Sedláková

Autokláv reaktor pro promíchávané vícefázové reakce

Netkané textilie. Materiály 2

Základy chemických technologií

VÍTÁM VÁS NA PŘEDNÁŠCE Z PŘEDMĚTU TCT

Vícefázové reaktory. MÍCHÁNÍ ve vsádkových reaktorech

Skladování sypkých látek. Tok prášku. Režim spotřeby skladové zásoby. Vliv vlastností prášku na jeho tok. Tok sypkých látek v zásobnících

ší šířen Skladování sypkých látek Režim spotřeby skladové zásoby Tok prášku Vliv vlastností prášku na jeho tok Statické metody měření tokovosti

METODY FARMACEUTICKÉ TECHNOLOGIE ČL 2009, D PharmDr. Zdenka Šklubalová, Ph.D

CHEMICKÝ PRŮMYSL MOKRÁ GRANULACE PŘI VÝROBĚ. ZDENĚK BĚLOHLAV a, LUCIE BŘENKOVÁ a, PETR DURDIL b, JIŘÍ HANIKA c, PAVEL. LEHOCKÝ b.

Příkon míchadla při míchání nenewtonské kapaliny

Vliv koncentrace částic na suspendační účinky míchadla s rovnými lomenými lopatkami

5. Stavy hmoty Kapaliny a kapalné krystaly

Věc: Žádost o povolení provozu podle 11 odst. 2 písm. d) zákona č. 201/2012 Sb., o ochraně ovzduší a podle přílohy č. 7 zákona.

Pevné lékové formy. Vlastnosti pevných látek. Charakterizace pevných látek ke zlepšení vlastností je vhodné využít materiálové inženýrství

Třífázové trubkové reaktory se zkrápěným ložem katalyzátoru. Roman Snop

Mechanika tekutin je nauka o rovnováze a makroskopickém pohybu tekutin a o jejich působení na tělesa do ní ponořená či jí obtékaná.

4.Mísení, míchání MÍCHÁNÍ

Skupenské stavy látek. Mezimolekulární síly

Příkonové charakteristiky míchadel

3.1. Newtonovy zákony jsou základní zákony klasické (Newtonovy) mechaniky

Typy molekul, látek a jejich vazeb v organismech

Pevná fáze ve farmacii

Návody k speciálním praktickým cvičením z farmaceutické technologie. doc. RNDr. Milan Řehula, CSc. a kolektiv. Autorský kolektiv:

Opakování

Kapaliny Molekulové vdw síly, vodíkové můstky

HYDROMECHANICKÉ PROCESY. Míchání v kapalném prostředí (přednáška)

TERMOMECHANIKA 15. Základy přenosu tepla

Chemie povrchů verze 2013

II. TABLETY TABULETTAE

Kapaliny Molekulové vdw síly, vodíkové můstky

Chemická vazba. Příčinou nestability atomů a jejich ochoty tvořit vazbu je jejich elektronový obal.

MÍCHÁNÍ V KAPALNÉM PROSTŘEDÍ

Volba vhodného typu mísiče může být ovlivněna následujícími podmínkami

Kapaliny Molekulové vdw síly, vodíkové můstky

ití empirických modelů při i optimalizaci procesu mokré granulace léčivl ková SVK ÚOT

GRANULÁTOR FOSFÁTOVÝCH PRÁŠKŮ

HYDROMECHANICKÉ PROCESY. Míchání v kapalném prostředí (přednáška)

Literatura. Inženýrství chemicko-farmaceutických výrob. Sypké hmoty Doprava a skladování. Inženýrství chemicko-farmaceutických výrob

Literatura. Skladování sypkých látek. Režim spotřeby skladové zásoby. Tok prášku. Vliv vlastností prášku na jeho tok

Přednáška 6 Mísení a segregace sypkých hmot

Mechanika tekutin. Tekutiny = plyny a kapaliny

Výzkum vlivu přenosových jevů na chování reaktoru se zkrápěným ložem katalyzátoru. Petr Svačina

Úvod. K141 HYAR Úvod 0

Fyzikální chemie. Magda Škvorová KFCH CN463 tel února 2013

Adhezní síly v kompozitních materiálech

Výroba tablet. Inženýrství chemicko-farmaceutických výrob. Lisování tablet. POMOCNÉ LÁTKY (kluzné látky, rozvolňovadla) LÉČIVÉ LÁTKY

9 Míchání. I Základní vztahy a definice. Milan Jahoda

4. Vytváření. 2. Vytváření tažením z tvárného (plastického) těsta z těsta % vlhkost. Tlak průměrně 0,5-3,5 MPa. Šnekový lis.

APLIKACE POTRAVINY. POTRAVINY přírodní ovoce, zelenina, maso pěstovány, sklízeny mohou být pouze TESTOVÁNY

Transportní jevy v plynech Reálné plyny Fázové přechody Kapaliny

6. Stavy hmoty - Plyny

ZHUTŇOVÁNÍ ZEMIN vlhkosti. Způsob zhutňování je ovlivněn těmito faktory:

Adhezní síly. Technická univerzita v Liberci Kompozitní materiály, 5. MI Doc. Ing. Karel Daďourek 2008

Nauka o materiálu. Přednáška č.2 Poruchy krystalické mřížky

Směsi, roztoky. Disperzní soustavy, roztoky, koncentrace

Zařízení: Rotační viskozimetr s příslušenstvím, ohřívadlo s magnetickou míchačkou, teploměr, potřebné nádoby a kapaliny (aspoň 250ml).

Pevné lékové formy I. SYPKÉ LÉKOVÉ FORMY PEVNÉ LÉKOVÉ FORMY

OpenFOAM na VŠCHT: Martin Isoz

ÚPRAVA VODY V ENERGETICE. Ing. Jiří Tomčala

Reaktory pro systém plyn-kapalina

Typy zlepšování zeminy. Hloubkové Mělké - povrchové

Počítačová dynamika tekutin (CFD) Základní rovnice. - laminární tok -

Intenzifikace míchání v technologii suspenzní polymerace PVC v reaktoru o objemu 40 m 3 a 80 m 3.

Mezimolekulové interakce

BIOMECHANIKA DYNAMIKA NEWTONOVY POHYBOVÉ ZÁKONY, VNITŘNÍ A VNĚJŠÍ SÍLY ČASOVÝ A DRÁHOVÝ ÚČINEK SÍLY

Míchací zařízení pro míchání vysoce koncentrované jemnozrnné suspenze

5b MĚŘENÍ VISKOZITY KAPALIN POMOCÍ PADAJÍCÍ KULIČKY

Adhezní síly v kompozitech

Při reálném chromatografickém ději nikdy nedojde k ustavení rovnováhy mezi oběma fázemi První ucelená teorie respektující uvedenou skutečnost byla

Základy pedologie a ochrana půdy

Úprava velikosti částic. Inženýrství chemicko-farmaceutických výrob. Důvody pro snížení velikosti částic. Zvýšení velikosti částic

Kapitola 3.6 Charakterizace keramiky a skla POVRCHOVÉ VLASTNOSTI. Jaroslav Krucký, PMB 22

VLASTNOSTI KAPALIN. Část 2. Literatura : Otakar Maštovský; HYDROMECHANIKA Jaromír Noskijevič; MECHANIKA TEKUTIN František Šob; HYDROMECHANIKA

1141 HYA (Hydraulika)

Dynamika. Dynamis = řecké slovo síla

Třídění látek. Chemie 1.KŠPA

Inženýrství chemicko-farmaceutických výrob. aplikace přírodních a technických věd na návrh, konstrukci a provozování procesů (výroby...

Technologie I. Pájení

RNDr. Martin Pivokonský, Ph.D.

Transkript:

Úprava velikosti částic - vlhká granulace - fluidní granulace Proč zvyšovat velikost částic» Omezení prašnosti, prachového podílu» Zlepšení tokových vlastností» Úprava sypné hmotnosti» Zlepšení tabletovatelnosti» Fixace homogenity Zvýšení velikosti částic» Vlhká granulace (v mixérech)» High-shear (mixer) wet granulation» Fluidní (vlhká) granulace» Fluidized-bed granulation» Kompaktace (suchá granulace)» (Extrudace)» (Lisování tablet)» (Peletizace) Výroba PLF 1

Síly mezi částicemi» Van der Waals» Přitažlivé síly mezi molekulami E ~ 0.1 ev» Interakce adsorbovaných vrstev kapaliny» Van der Waalsovy síly kapalných filmů kondenzujících na povrchu částic» Překryv filmů, větší energie» Kapalinové můstky» Povrchové síly 1 1» Kapilární tlak p c r1 r Síly mezi částicemi» Elektrostatické síly» Vznikají přestupem elektronů mezi povrchy (třením)» Nevyžadují povrchový kontakt dlouhý dosah» Pevné můstky» Krystalové můstky» Vznikají navlhčením, částečným rozpuštěním prášku a opětovým vysušením» Pojivové můstky» Vznikají vysušením roztoku pojiva Granulace» Přínosy granulovaného produktu» neobsahuje prachové částice» dobré tokové vlastnosti» dávkovatelnost» tabletovatelnost» dobrá rozpustnost» zhutnění materiálu

Vlhká granulace: princip Postřik Zvlhčování Zpevňování Aglomerace vlhčivo + pojivo prášek kapalinové můstky pevné můstky Mechanické míchání směsi Růst velikosti granulí Fáze procesu vlhké granulace» Pre-homogenizace» suché předmíchání směsi prášků» Postřik» postřik prášku roztokem pojiva» postřik prášku obsahujícího pojivo rozpouštědlem (vlhčivem)» Vlastní granulace» tvorba granulí při intenzivním promíchávání» Sušení granulí 3

Pojiva (Binding agents, Granulating agents)» Škrob (5 5 %)» historicky používané pojivo, nesnadné použití» Předželovaný škrob (0,1 0,5 %)» rozpustný ve studené vodě» omezeně možno přimíchávat do prášku a pouze vlhčit» Další přírodní pojiva» Arabská guma, kys. alginová, algináty» Želatina» Glukóza Pojiva (Binding agents, Granulating agents)» Pojiva přimíchávaná do prášku» Polyvinylpyrrolidon (PVP, 8 %)» Hygroskopický, při vysokých polymerních stupních disoluční problémy» Methylcelulóza (MC, 1 5 %)» Botná a rozpustná ve studené vodě, obdoba škrobu, pevnější, vhodná pro rozpustné kompozice» Hydroxypropylmethylcelulóza (HPMC, 8 %)» Soli karboxymethylcelulózy (CMC, 1 5 %)» Ethylcelulóza (EC, 1 5 % v EtOH)» Snadný rozpad, horší disoluce Volba pojiva» Vlastnosti prášku a pojiva» smáčivost a penetrace roztoku do prášku» použité rozpouštědlo» kompatibilita s granulovaným substrátem» Množství pojiva» zvyšuje snadnost granulace a pevnost granulí» může hydrofilizovat povrch hydrofóbního léčiva» zhoršuje desintegraci finálních tablet» může zhoršovat disoluční charakteristiky 4

Vazby v částicích granulátů» Mezipovrchové síly v mobilním filmu kapaliny uvnitř granulí» Kohezivní síly imobilního kapalného filmu mezi primárními částicemi (kapilární síly)» Pevné můstky po odpaření rozpouštědla Mechanismus vhlké granulace» Nukleace a distribuce pojiva» Zhutnění a růst granulí» Spojování» Vrstvení» Přenos» Oděr a rozpad granulí» Fragmentace» Oděr Smáčení a nukleace» Smáčení a rovnoměrnost rozdělení vlhčiva do prášku» ovlivňuje tvorbu a velikost granulí» přispívá k rovnoměrnosti granulí» Rychlost penetrace se měří» Washburnovým testem (výpočet rychlosti vsakování) experimentálně náročné dz rporu cos dt 4z» Měřením penetrační doby t p (jednodušší)» stanovení doby vsakování kapky o známé velikosti do definovaného lože 5

Postřik prášku» Kapky mohou dopadat» odděleně» překrývat se» Účinnost sprejování závisí na zařízení» Ideální je nízký bezrozměrný faktor sprejového toku (pravděpodobnost odděleného dopadu) u povrchu 3Q w spreje kapky d Režimy nukleace Distribuce velikosti nukleí se nemění Mechanický disperzní režim Zužování distribuce velikosti nukleí kapkově řízený Ideální podmínky smáčení» Kapkově řízený nukleační režim» Nízký faktor sprejového toku» Kapka dopadne na povrch prášku aniž by potkala jinou kapku» Vytvoří jádro nové granule» Dostatečná rychlost vsakování» Kapka se musí vstřebat dříve než se dané místo opět dostane pod trysku 6

Vliv množství pojiva na aglomeraci» a) kyvadlové můstky» pendular bridges» adhezní síly způsobené povrchovým napětím» b) lanovité můstky» funicular bridges» c) kapilární spojení» capillary bridges» kapilární sání dovnitř částice» d) kapka, suspenze» droplet, suspension Soudržné síly mezi částicemi Zhutňování a růst granulí» Zhutnění a růst granulí» Spojování» nejdůležitější, rychlé a nepotřebuje prášek» Vrstvení» Přenos 7

Systémy s vysokou a nízkou deformabilitou Srážka granulí a koalescence Fáze počátečního přiblížení; může nastat koalescence I. typu. Fáze deformace; dotyk pevných vrstev. Fáze počátku oddělení; začíná odraz částic. Fáze konečného rozdělení; může nastat koalescence II. typu nebo odraz částic. Koalescence v nedeformujících systémech» Kinetická energie při srážce E mu d u k c 3 p c» u c charakteristická kolizní rychlost» Energetické ztráty bržděním v kapalném filmu» Stokesova viskozitní síla F d u St p c» Energetické ztráty» Poměr» Stokesovo číslo gucd St E F d d u St p St p p c 8

Koalescence v nedeformujících systémech» Koalescence I. typu může nastat, je-li na povrchu kapalný film» Stokesovo číslo je parametrem rozhodujícím o koalescenci II. typu u d g c p St» nízká hodnota» energie srážky se dissipuje v kapalném filmu na povrchu» dochází ke koalescenci II. typu» kritická hodnota» vysoká hodnota» energie srážky je příliš vysoká a ke koalescenci II. typu nedochází Režimy koalescence v nedeformujících systémech» Distribuce d p distribuce St gucd p St» Režimy» neinerciální (nesetrvačný)» St je nízké pro malé i velké částice» téměř všechny srážky vedou ke koalescenci» necitlivý na malé změny viskozity, velikosti částic, rychlosti» inerciální (setrvačný)» St je pro některé částice podkritické a pro jiné nadkritické» pouze některé srážky vedou ke koalescenci» rychlost koalescence je citlivá na malé změny viskozity, velikosti částic, rychlosti» obalovací» St je pro polovinu částic nadkritické» koalescence je vyvážena rozpadem Vliv deformovatelnosti granulí Ustálený růst Indukční růst Velikost granulí Rostoucí podíl kapaliny Velikost granulí Rostoucí podíl kapaliny Doba granulace Doba granulace Deformující systémy Málo deformující systémy rychlý pomalá růst konsolidace koalescencí růst koalescencí 9

Deformační chování» Určené poměrem» jejich silového působení σ impact [Pa] impact 1 gu c» u c charakteristická kolizní rychlost» jejich pevnosti σ [Pa] (viz předchozí snímky)» Stokesovo deformační číslo St u g c def d» Y d dynamická pevnost granule Mapa růstu granulí Stokesovo deformační číslo Nasycení pórů kapalinou Procesy vlhké granulace» Vysokosmykové promíchávané granulátory» (High-shear wet granulation)» obvyklý způsob granulace v mixérech» nejvýraznější namáhání materiálu, nejhutnější granule» Nízkosmykové promíchávané granulátory» podobné mísičům» podobné namáhání jako fluidní» Fluidní granulátory» granulace ve fluidní vrstvě 10

Vysokosmykové promíchávané granulátory Nízkosmykové promíchávané granulátory Fluidní granulace» Vsádkové fluidní granulátory» s horním postřikem» se spodním postřikem 11

Fluidní granulace» Kontinuální fluidní granulátory» s horním postřikem» se spodním postřikem Porovnání granulátů» Vlhká granulace» Kompaktní» Vyšší sypná hustota» Málo hygroskopický» Široká distribuce velikosti» Fluidní granulace» Vynikající rozpustnost» Nižší sypná hustota» Volitelná distribuce velikosti granulí Granulátor postřik vlhčivem sekací nůž (chopper) hnětač (impeller) 1

Vliv charakteru aglomerátů na proces» I Smáčení» Málo vlhčiva pro tvorbu můstků» Nedochází k aglomeraci» II Tvorba kapalinových můstků» III IV Zaplňování mezičásticových prostor pojivem» V Příliš mnoho vlhčiva - suspenze příkon čas přidané vlhčivo Vliv množství pojiva na aglomeraci Řízení vlhké granulace» Cíl» dosažení optimálního zgranulování směsi» Zabránit» přegranulování směsi» Hlavní ukazatel» příkon hlavního míchadla» Nezbytné podmínky» vhodné množství vlhčiva 13

Kritické parametry procesu» Množství vlhčiva» ovlivňuje výrazně rychlost granulace, velikost a strukturu granulí» nutné experimentální studium» přenos výsledků na jiný materiál» π bezrozměrné množství granulační kapaliny» V množství přidaného vlhčiva» V M (moisture) max. množství vlhčiva, které ještě V V netvoří granule VS V» V S (saturation) množství vlhčiva, které vyplní veškeré mezičásticové prostory M M Kritické parametry procesu» Geometrie» Vlastnosti prášku» Obsah a způsob dávkování vlhčiva» Malý vliv frekvence sekacího nože» Frekvence otáčení hnětače (rostoucí)» rychlé snižování podílu hrudek (extrémně velkých granulí)» růst velikosti granulí (s výjimkou hrudek)» postupné vymizení jemných částic Vliv frekvence otáčení hnětače (např. na pevnost granulí)» Přenos měřítka (zjednodušený)» různě velké aparáty se chovají podobně při stejné obvodové rychlosti hnětače S, N S, N V ~ 10 l V ~ 101 l V ~ 10 0 l V ~ 10 l V ~ 101 l V ~ 10 0 l ω, s -1 rω, m.s -1 14

Podobnost granulačních procesů» Významné veličiny a rozměrové konstanty (7)» ΔP čistý příkon hnětače, W, kg.m.s -3» D průměr hnětače, m» N frekvence otáčení hnětače, s -1» h výška vrstvy prášku / granulí, m» r sypná hustota granulí, kg.m -3» η dynamická viskozita granuloviny, Pa.s, kg.m -1.s -1» g gravitační zrychlení, m.s -» Základní veličiny (3)» hmotnost, délka, čas Podobnost granulačních procesů» Buckinghamův teorém» podobnost granulátorů lze hodnotit podle 7 3 = 4 bezrozměrných kritérií» Newtonovo příkonové číslo P N P N 3 D 5» Reynoldsovo číslo ND Re» Froudovo číslo DN Fr g» Geometrické číslo h D Mechanistické modely granulace a jiných operací s práškovými materiály» Monte-Carlo modely» detailní modely velkého počtu částic» chování části je řízeno pravděpodobností výskytu jevů» Modely kontinua bilance populací» hmota je rozdělena do malého počtu populací» vlastnosti částic v populaci jsou charakterizovány statisticky» např. průměrnou vlastností» nebo hustotou rozdělení vlastnosti» hmotnost nebo energie se bilancují 15