Jaký je proces suché granulace?

Suchá granulace , často označované jako Granulace zhutnění nebo Slugging , je operace kritické jednotky ve farmaceutickém, chemickém a potravinářském průmyslu. Jedná se o preferovanou metodu pro vytváření granulí bez použití kapalného pojiva, což je zvláště vhodné pro aktivní farmaceutické složky (API) a pomocné látky citlivé na vlhkost a pomocné látky. Tento proces se zabývá výzvami spojenými s mokrou granulací, jako jsou rozsáhlé doby sušení a potenciální degradace citlivých materiálů.

Principy suché granulace

Základním principem za suchou granulaci je zhutnění práškových částic pod vysokým tlakem za vzniku zhubnuté hmoty, která se potom frézuje do granulí. Tento proces se spoléhá na vlastní vazebné vlastnosti samotných materiálů nebo na použití suchých pojiv. Cílem je zvýšit hromadnou hustotu, zlepšit tekutelnost, snížit prach a zabránit segregaci složek ve směsi prášku, což nakonec zvýší zpracovatelnost materiálu pro následné operace, jako je tabletování nebo zapouzdření.

Kroky procesu

Suchá granulace obvykle zahrnuje dvě hlavní fáze:

1. Zhustanost prášku

Toto počáteční fáze zahrnuje komprimaci částic primárního prášku do kompaktní koherentní hmoty. K dosažení tohoto cíle existují dvě primární techniky:

• Slugging: V této metodě je prášková směs přiváděna do velkého, těžkoprávného tabletového lisu, který produkuje velké, špatně vytvořené tablety známé jako „slimáky“. Tlak uplatňovaný během sliggingu síly práškové částice do blízkého kontaktu, což vede k tvnebobě silných vazeb, především prostřednictvím interpartikulovaných sil (např. Van der Waalsovy síly, mechanické blokování). Velikost a tvrdost těchto slimáků jsou zásadní pro následný krok frézování.

• Zhustanost válce: Toto je častěji používaná a efektivní metoda. Při zhutnění válce se směs prášku napájí mezi dvěma protiopatřeními, které vyvíjejí vysoký tlak, a zhušťuje materiál do kontinuální, husté stuhy nebo listu. Mezera mezi válci, rychlostí válce a zhutněnou silou jsou kritické parametry, které ovlivňují hustotu a sílu stuhy. Zhustěný materiál opouští válce jako křehký list, připravený na další fázi.

2. frézování (redukce velikosti)

Jakmile se vytvoří kompakty (slimáci nebo stuhy), jsou podrobeny a frézování or Granulace krok. To zahrnuje rozbití zhušťovaného materiálu na granule požadovaného rozsahu velikosti. Lze použít různé typy mlýnů, včetně:

• Fitzmills (Comlinuting Mills): Tyto mlýny používají rotující lopatky k velikosti snižují zhutněný materiál. Velikost obrazovky ve mlýně určuje horní hranici velikosti granule.

• Oscilační granulátory: Tyto stroje používají oscilační lištu k prosazení materiálu přes obrazovku.

• Kónické mlýny (kónické mlýny): Tito jsou často upřednostňováni pro jejich jemnější akce, což může vést k užšímu rozdělení velikosti částic a méně jemné generování.

Proces frézování je zásadní pro dosažení požadovaných vlastností toku a uniformitě obsahu konečné směsi. Cílem je vytvořit granule, které jsou dostatečně silné, aby odolaly zpracování, ale ne tak tvrdé, že brání následnému zhutnění do tabletů.

Výhody suché granulace

• Vhodnost materiálů citlivých na vlhkost a teplo: Vzhledem k tomu, že se nepoužívají žádná rozpouštědla nebo voda, je suchá granulace ideální pro API, která se zhoršují v přítomnosti vlhkosti nebo zvýšených teplot.

• Zkrácená doba a náklady na zpracování: Eliminace kroku sušení výrazně snižuje dobu zpracování, spotřebu energie a související náklady.

• Méně kroků zpracování: Ve srovnání s mokrou granulací zahrnuje suchá granulace méně kroků, což zjednodušuje celkový výrobní proces.

• Vylepšená stabilita: U některých formulací může absence vody vést ke zvýšené stabilitě produktu.

• Dobré pro léky s nízkou dávkou: Suchá granulace může pomoci zlepšit uniformitu obsahu pro formulace s nízkými koncentracemi API vytvořením větších, homogennějších částic.

Nevýhody a úvahy

Zatímco nabízí řadu výhod, suchá granulace má také určitá omezení:

• Generování prachu: Počáteční zhutnění a následné kroky frézování mohou generovat významné množství jemného prachu, což vyžaduje vhodné systémy sběru prachu a potenciálně vede ke ztrátě materiálu.

• Omezená kontrola distribuce velikosti částic: Může být náročné dosáhnout velmi úzké distribuce velikosti částic se suchou granulací ve srovnání s mokrou granulací.

• Závislost na vlastnostech materiálu: Úspěch suché granulace se silně spoléhá na vlastní kompaktivní a tokovou vlastností surovin. Materiály se špatnou stlačitelností nemusí být vhodné.

• Opotřebení vybavení: Vysoký tlak, zejména v zhutnění válcové, mohou vést ke zvýšenému opotřebení vybavení.

• Granule s nižší hustotou: Granule produkované suchou granulací mohou být někdy méně husté než granus produkované mokrou granulací, což může ovlivnit charakteristiky tabletů.

Kritické procesní parametry

Několik parametrů je rozhodující pro úspěch suchého procesu granulace:

• Zhustanost válce:

  • Zhustaná síla: Přímo ovlivňuje hustotu a sílu stuhy/slimáku. Příliš nízké a kompakty budou drobivé; Příliš vysoká a materiál může být příliš kompaktován, což vede ke špatné tabletabilitě.

  • Rychlost role: Ovlivňuje dobu pobytu materiálu mezi válci a tedy stupněm zhutnění.

  • Šířka mezery: Řídí tloušťku stuhy a ovlivňuje celkovou hustotu a účinnost frézování po proudu.

  • Rychlost šroubu podavače: Zajišťuje konzistentní a kontrolovaný zdroj prášku do zóny zhutnění.

• Frézování:

  • Rychlost mlýna: Ovlivňuje intenzitu zmenšení velikosti.

  • Velikost obrazovky: Určuje maximální velikost granule.

  • Konfigurace rotoru: Typ rotoru (např. Nože vpřed, kladiva vpřed) může ovlivnit morfologii granulí a generování pokut.

Závěr

Suchá granulace, zahrnující techniky jako Granulace zhutnění válce a Slugging granulace , zůstává životně důležitou a stále populárnější metodou pro výrobu granulí v různých průmyslových odvětvích. Díky jeho schopnosti zpracovávat materiály citlivé na vlhkost a teplo bez potřeby kapalných pojiv nebo rozsáhlého sušení z něj činí neocenitelný nástroj v moderní výrobě. Pochopení jeho principů, výhod, nevýhod a parametrů kritických procesů je nezbytné pro optimalizaci formulací a zajištění produkce vysoce kvalitních a robustních dávkových forem. Vzhledem k tomu, že se farmaceutický vývoj nadále zaměřuje na citlivé a složité molekuly, bude význam efektivních a přizpůsobivých procesů, jako je suchá granulace, pouze růst.