9.10.2014
Úprava velikosti částic sypkých hmot – Aglomerační procesy
Úprava velikosti částic Zmenšování – Rozdrobňování, rozmělňování Drcení Mletí
Zvětšování – Aglomerace Granulace (vlhká, fluidní) Kompaktace Extrudace …
Důvody proč zvětšovat částice Zlepšení tokových vlastností Zafixování homogenity Úprava sypné hustoty (hmotnosti) Omezení prašnosti Zlepšení tabletovatelnosti
1
9.10.2014
Výroba tablet ÚČINNÉ LÁTKY
POMOCNÉ LÁTKY
Postřik směsi Sítování
Homogenizace
Granulace
Homogenizace
Sušení Sítování
VLHKÁ GRANULACE
PŘÍMÉ LISOVÁNÍ
Homogenizace
Homogenizace s pomocnými látkami Tabletování Potahování
TABLETY/ POTAHOVANÉ TABLETY
Výroba granulátu 1) Vlhká granulace 2) Suchá granulace - kompaktace 3) Fluidní granulace
Základní pojmy granulát – běžně užívaný termín pro zrněné prášky granulátové zrno – soudržný shluk pevných částic částice – základní stavební jednotka granulátového zrna – dostatečně pevné krystaly, krystalická drť, amorfní mikro- nebo makrokrystalické látky granulovina – směs účinných a pomocných látek vhodná pro zrnění – meziprodukt pro výrobu zrněných prášků
2
9.10.2014
Druhy granulátu Podle typu spojů mezi částicemi rozlišujeme: 1. slepený – spoj tvoří pevné a lepivé látky 2. krustovitý – spoj tvoří srůst krystalů pevných látek
! Podmínka: dokonalá rozpustnost v rozpouštědle ! 3. slinutý – spoj se tvoří plastickou deformací za určitých teplotních a tlakových podmínek 4.
stlačený – spoj vznikl plastickou deformací částic působením tlaku
Pomocné látky pro granulaci plniva – doplňují účinnou látku na zpracovatelné množství a usnadňují zpracování – laktóza, kukuřičný škrob, mikrokrystalická celulóza, uhličitany (Ca, Mg) pojiva – lepivými vlastnostmi stmelují prachové částice – želatina, škrob a jeho deriváty, syntetické makromolekulární látky vlhčiva – kapaliny umožňující vznik granulátu – čištěná voda, organická rozpouštědla
Pomocné látky pro granulaci rozvolňovadla – umožňují rozpad stmelené hmoty na původní částice – škrob, karboxymethyletherškrobu, syntetické vysokomolekulární látky, koloidní SiO2 kluzné látky – snižují tření při lisování, zlepšují sypnost – mastek, stearany (Ca, Mg) ostatní – stabilizátory (antioxidancia, baktericidní látky), látky upravující smyslové vjemy (ochucovadla, barviva)
3
9.10.2014
Proces granulace Tři následné kinetické kroky: • smáčení pojivem a nukleace • konsolidace a růst • rozdrobování a otěr granulí
Vzhled granulované směsi v čase
Proces vlhké granulace Efektivita dispergace pojiva versus vlastnosti granulí rychlost postřiku kapaliny povrchové napětí, viskozita, obsah pojiva a pevnost granulí konstrukce distributoru, velikost kapek porozita granulí úloha kontaktního úhlu mezi částicemi a pojivem
Rychlost konsolidace částic velikost částic energie kolize mezi granulemi povrchové napětí pojiva
4
9.10.2014
Proces vlhké granulace Charakter růstu granulí fáze: nukleace, indukční perioda, přechodná doba, růst, otěr mapa režimů růstu granulí vliv obsahu, viskozity a povrchového napětí pojiva vliv porozity materiálu
Vlhčení
Spojování
Granule
Proces vlhké granulace Energie potřebná na vytvoření granulí
příkon
závisí na sypné hustotě a tokových vlastnostech sypké hmoty (tvar částic, distribuce jejich velikosti, násypný úhel) je úměrná snížení povrchu tuhé fáze je úměrná integrálu:
čas
část energie je odváděna ve formě tepla do okolí aparátu
Vlhká granulace Princip: hnětení materiálu s kapalnou fází široké použití, univerzálnější metoda dobrá homogenita a tokové vlastnosti s menším množstvím pomocných látek kapalná fáze: vlhčivo – rozpouštědlo (voda, líh) pojivo (škrobový hydrogel, roztok želatiny, polyvinylpyrolidon)
síly mezi částicemi: povrchové napětí a kapilární podtlak v důsledku intergranulární vlhkosti, která zůstává po sušení pevné mosty mezi částicemi (sintrace, krystalizace pojiva)
5
9.10.2014
Zařízení pro vlhkou granulaci podobné promíchávaným systémům vždy vybaveno: hlavním lopatkovým míchadlem – hněte sypký materiál s kapalinou vysokootáčkovým míchadlem (sekací nůž) – rozrušuje větší shluky materiálu nebo granulí
fáze časového režimu: a) předmíchávání prachové směsi b) vlhčení pojivem c) granulace d) vyprazdňování
Zařízení pro vlhkou granulaci
Zařízení pro vlhkou granulaci Klasický granulátor (za normálního tlaku a teploty): 1. kompaktní zařízení = v jednom bloku - větší robustnost a stabilita režimu
2. zařízení s vyměnitelnou nádobou - flexibilnější systém, lepší využití pracovní doby aparátu
Spojení mokré granulace se sušením granulátu - často fluidní granulátor
Granulátor pracující za sníženého tlaku - stejná konstrukce jako u běžných granulátorů - pro granulace s nevodnými roztoky pojiva - páry kondenzují mimo granulátor => recyklace
6
9.10.2014
Řízení vlhké granulace fáze I prehomogenizace suchý materiál + pojivo netvoří se shluky fáze II prudký vzrůst příkonu dokončení shlukování
fáze III zastavení postřiku ! optimální bod !
fáze IV další vzrůst příkonu
Průběh hnětení – závislost příkonu míchadla na čase
nežádoucí slepování částic
fáze V zvrat, inverze procesu vznik suspenze
Průběh mokré granulace
Změna distribuce velikosti částic
7
9.10.2014
Analýza teploty granulované směsi 45 40
teplotní odpor na vnější straně granulátoru
30 25 20
Rozložení teplot ve fázi vlastní granulace.
vzduchový filtr
přívod kapaliny
Platinové čidlo
výpusť
sekací nůž
>
teplotní odpor na vnitřní straně granulátoru
teplota, °C
35
čas, min
rotor
Suchá granulace Princip: stlačování materiálu (tzv. kompaktance) vhodná pro látky, které se vlivem vlhka a tepla rozkládají výhodnější než mokrá granulace – není třeba vlhčení a sušení síly mezi částicemi: Van der Waalsovy síly Povrchová energie Elektrostatické síly
částečně i metoda prodloužení doby komprese zesílení vazeb mezi částicemi a zlepšení tokových vlastností sypké směsi
Zařízení pro suchou granulaci surovina
- prachové částice ve formě „briket“ (výlisky) - drcení na granulátová zrna - chlazení válců v průběhu lisování
válce
prašný proces výlisky
8
9.10.2014
Fluidní granulace Princip: prach ve stavu vznosu postřikován pojivem po vzniku granulí - zároveň jejich usušení získán suchý a rovnoměrný granulát kapalná fáze: vlhčivo – rozpouštědlo pojivo
příliš porézní granulát oděr granulí v průběhu sušení
Fluidní granulace Vytváření „cibulové“ struktury v průběhu granulace
Zařízení pro fluidní granulaci prostor fitrů
ventilátor
expanzní prostor mísa pro granulát zásobník postřiku
jednotka pro úpravu vzduchu
Na filtrační ploše – zachytávání prachu => roste hydrodynamický odpor – odstranění: 1. diskontinuální – oklep filtru 2. kontinuální – profukování filtru
9
9.10.2014
Zařízení pro fluidní granulaci
S horním postřikem
Se spodním postřikem
Kontinuální
Bezpečnostní opatření Vzduch a organické páry nebo prašné produkty = výbušná směs Opatření: klapky omezující vytvoření přetlaku – po dosažení určitého tlaku se samy otevřou uzavíratelné ventily na potrubí – v případě výbuchu oddělí potrubí od systému
Únik rozpouštědel Opatření: recyklace použitého rozpouštědla z proudu nosného plynu
10
