गीले दाने बनाने की प्रक्रिया में स्टार्च सांद्रता की निगरानी
स्टार्च अपनी बहुमुखी प्रतिभा और किफायती होने के कारण टैबलेट उत्पादन में एक आवश्यक सहायक पदार्थ है। वेट ग्रैनुलेशन प्रक्रिया में चुनौतियाँ इसकी सांद्रता और नमी की मात्रा के सटीक नियंत्रण से संबंधित हैं। ये उतार-चढ़ाव टैबलेट में दरार, वजन में भिन्नता और असमान घुलनशीलता जैसे उत्पाद की गुणवत्ता संबंधी दोषों का प्रमुख कारण हैं।
प्रोसेस एनालिटिकल टेक्नोलॉजी (पीटीए), विशेष रूप से अल्ट्रासोनिक सांद्रता मीटर, वास्तविक समय में, इन-लाइन निगरानी के लिए स्टार्च बाइंडर की सांद्रता को नियंत्रित करता है, जिससे पारंपरिक, प्रतिक्रियात्मक, परीक्षण-आधारित प्रतिमान से एक सक्रिय, नियंत्रण-आधारित प्रतिमान की ओर बदलाव होता है।
ऑनलाइन यूरिया निगरानी की चुनौतियाँ
ठोस खुराक रूपों में स्टार्च की मूलभूत भूमिकाएँ
स्टार्च एक बहुक्रियात्मक सहायक पदार्थ के रूप में
स्टार्च एक प्राकृतिक, गैर-विषाक्त और किफायती जैव-पॉलिमर है, जो गोलियों जैसे ठोस खुराक रूपों में सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले सहायक पदार्थों में से एक है। इसकी बहुमुखी प्रतिभा इसका एक प्रमुख लाभ है, जो इसे एक ही फॉर्मूलेशन के भीतर कई कार्यों को पूरा करने की अनुमति देता है, और अक्सर गीले दाने बनाने में यह बाइंडर और विघटनकारी दोनों के रूप में कार्य करता है।
स्टार्च के कार्यात्मक गुणvaryस्टार्च की गुणवत्ता उसके वानस्पतिक स्रोत, जैसे मक्का, आलू या ज्वार पर निर्भर करती है, जो उसके एमाइलोज-से-एमाइलोपेक्टिन अनुपात और दानेदार संरचना को निर्धारित करता है। इन अंतर्निहित अंतरों के कारण विभिन्न स्रोतों से प्राप्त स्टार्च एक दूसरे के स्थान पर उपयोग नहीं किए जा सकते। उदाहरण के लिए, आलू के स्टार्च की चिपचिपाहट आमतौर पर अधिक होती है, जबकि मक्के के स्टार्च में पेस्ट बनाने के विशिष्ट गुण होते हैं। इन स्रोत-विशिष्ट गुणों को समझना फॉर्मूलेशन विकास के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है।
निम्नलिखित तालिका विभिन्न स्टार्च स्रोतों और उनकी कार्यात्मक भूमिकाओं के बीच संबंधों को संक्षेप में प्रस्तुत करती है:
| स्टार्च का स्रोत | सामान्य एमाइलोज/एमाइलोपेक्टिन अनुपात | प्रमुख कार्यात्मक गुण | भौतिक-रासायनिक विशेषताएँ |
| भुट्टा | लगभग 27:73 | बाइंडर, विघटनकारी, भराई | जिलेटिनीकरण तापमान, मध्यम चिपचिपाहट |
| आलू | लगभग 22:25 | विघटनकारी, भराई | कम जिलेटिनाइजेशन तापमान, उच्च चिपचिपाहट |
| ज्वार | लगभग 19.2:80.8 | बाइंडर, विघटनकारी | तेजी से विघटन, उच्च विघटन दर |
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स्टार्च की क्रियाविधि की व्याख्या
स्टार्च एक बंधन कारक के रूप में: जिलेटिनीकरण का महत्व
गीले दाने बनाने की प्रक्रिया में स्टार्च एक प्रभावी बंधन कारक के रूप में कार्य करता है, क्योंकि जिलेटिनाइजेशन एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें गर्मी और पानी इसकी क्रिस्टलीय संरचना को अपरिवर्तनीय रूप से बाधित करते हैं। प्राकृतिक स्टार्च, जो ठंडे पानी में नहीं घुलता, को अपने एमाइलोज और एमाइलोपेक्टिन पॉलिमर को हाइड्रेट करने के लिए इस प्रक्रिया की आवश्यकता होती है, जिससे उनकी बंधन क्षमता सक्रिय हो जाती है।
एमाइलोपेक्टिन की अत्यधिक शाखाओं वाली, वृक्ष जैसी संरचना कई जुड़ाव बिंदु प्रदान करती है, जिससे यह कणों को प्रभावी ढंग से एक साथ बांधे रखने में सक्षम होता है। वहीं, एमाइलोज, अपनी रेखीय संरचना के साथ, चिपचिपाहट को बढ़ाता है और ठंडा होने पर एक जेल नेटवर्क बनाता है, जिससे कणों की स्थिरता मजबूत होती है।
औद्योगिक प्रक्रियाओं को सुव्यवस्थित करने और पकाने की आवश्यकता को समाप्त करने के लिए, पूर्व-जिलेटिनीकृत स्टार्च विकसित किए गए। ये स्टार्च, आंशिक या पूर्ण रूप से जिलेटिनीकृत, ठंडे पानी में घुल जाते हैं और इन्हें शुष्क पाउडर के रूप में फॉर्मूलेशन में मिलाया जा सकता है। दाने बनाने की प्रक्रिया के दौरान, पानी इन्हें यथास्थान सक्रिय कर देता है, जिससे उत्पादन सरल हो जाता है और साथ ही मजबूत बंधन क्षमता भी सुनिश्चित होती है।
विघटनकारी के रूप में स्टार्च: सूजन और सोखने की क्षमता
स्टार्च एक उत्कृष्ट विघटनकारी पदार्थ है, जिसकी क्रियाविधि मुख्य रूप से फूलने पर आधारित है। जब कोई गोली जलीय माध्यम के संपर्क में आती है, तो केशिका क्रिया (रिसने) के माध्यम से पानी छिद्रयुक्त गोली के मैट्रिक्स में प्रवेश कर जाता है। स्टार्च के कण पानी को अवशोषित कर लेते हैं और अपने मूल आयतन से कई गुना बड़े हो जाते हैं। इस फूलने से उत्पन्न आंतरिक दाब गोली के बंधन बलों को तोड़ने और उसे छोटे-छोटे टुकड़ों में विभाजित करने के लिए पर्याप्त होता है।
स्टार्च की विघटनकारी क्षमता उसकी सांद्रता, कण आकार और लगाए गए संपीडन बल जैसे कारकों से प्रभावित होती है। एक महत्वपूर्ण निष्कर्ष यह है कि यद्यपि सूजन प्रमुख क्रियाविधि है, वहीं अन्य घटनाएँ, जैसे कि कणों के बीच प्रतिकर्षण और हाइड्रोजन बंधों का सरल विघटन भी विघटन में योगदान करते हैं।
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स्टार्च की सांद्रता और नमी की मात्रा
स्टार्च पेस्ट की सांद्रता या पाउडर मिश्रण में नमी की मात्रा में उतार-चढ़ाव गीले दाने बनाने की प्रक्रिया में प्रमुख समस्याएँ हैं। स्टार्च का बंधनकारी गुणधर्म उसकी तैयारी पर अत्यधिक निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, यदि स्टार्च पेस्ट अधपका हो, तो यह एक प्रभावी बंधनकारी बहुलक के रूप में कार्य नहीं करेगा क्योंकि इसकी क्रिस्टलीय संरचना बरकरार रहती है।
नमी की भूमिका जटिल है। कम मात्रा में पानी स्नेहक के रूप में कार्य कर सकता है, जिससे प्रवाह में सुधार होता है। हालांकि, जब नमी की मात्रा एक निश्चित सीमा से अधिक हो जाती है, तो यह मजबूत तरल सेतु बनाकर कणों के बीच सामंजस्य को काफी बढ़ा देती है, जिससे प्रवाह कम हो जाता है। इसके कारण टैबलेट संपीड़न के दौरान डाई में अपर्याप्त और अनियमित भराई हो सकती है, जिससे टैबलेट के वजन में भिन्नता आ सकती है।
यह संबंध एक श्रृंखला का प्रभाव पैदा करता है। नमी के उतार-चढ़ाव के कारण कम प्रवाह क्षमता न केवल वजन की एकरूपता को प्रभावित करती है, बल्कि संपीड़न बल की स्थिरता को भी प्रभावित करती है, जिससे टैबलेट की कठोरता और घनत्व का वितरण व्यापक हो जाता है और अंततः विघटन प्रदर्शन पर असर पड़ता है। यह देखने में असंबंधित लगने वाले गुणवत्ता गुणों के बीच जटिल संबंध को उजागर करता है।
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प्रक्रिया संबंधी दर्द बिंदु
बाइंडर की गलत सांद्रता या स्टार्च पॉलीमर का अपर्याप्त सक्रियण कमजोर कणों का कारण बन सकता है, जिसके परिणामस्वरूप "नरम" गोलियां बनती हैं जो टूटने और दरार पड़ने के लिए प्रवण होती हैं। इसके विपरीत, बाइंडर की अत्यधिक उच्च सांद्रता या अत्यधिक दानेदार निर्माण से अत्यधिक घने और कठोर कण बन सकते हैं, जिससे हवा फंसने और अपर्याप्त प्लास्टिक विरूपण के कारण गोली संपीड़न के दौरान दरारें और परतें बनने जैसी समस्याएं उत्पन्न हो सकती हैं।
गीले दाने बनाने की प्रक्रिया गीले द्रव्यमान के समय और इम्पेलर की गति जैसे कारकों के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होती है, जिससे अत्यधिक दाने बन सकते हैं और दानों का घनत्व बढ़ सकता है। यह एक गंभीर चुनौती है।
एक महत्वपूर्ण अवलोकन यह है कि कणिका की मजबूती और टैबलेट की तन्यता शक्ति के बीच गैर-रेखीय व्युत्क्रम सहसंबंध होता है। सामान्य धारणा यह है कि मजबूत और सघन कणिकाएँ—उदाहरण के लिए, उच्च-शीयर ग्रैनुलेशन द्वारा उत्पादित—मजबूत टैबलेट बनाती हैं। हालांकि, प्रमाण बताते हैं कि उच्च-शीयर ग्रैनुलेशन द्वारा उत्पादित कणिकाएँ, सबसे सघन और मजबूत होने के बावजूद, सबसे कम तन्यता शक्ति वाली टैबलेट बनाती हैं। यह एक सरल विरोधाभास नहीं है। यह दर्शाता है कि कणिकाओं के भीतर का बंधन मजबूत हो सकता है, लेकिन टैबलेट के संपीड़न के दौरान बनने वाले अंतर-कणिका बंधन कमजोर होते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि सघन कणिकाएँ कम लचीली होती हैं और संपीड़न के तहत कम विकृत होती हैं। यह कम विरूपण कणिकाओं के बीच संपर्क क्षेत्र को कम करता है और ठोस सेतुओं के निर्माण को सीमित करता है, जिसके परिणामस्वरूप कणिकाओं की मजबूती के बावजूद यांत्रिक रूप से कमजोर अंतिम टैबलेट बनती है। इसलिए, ग्रैनुलेशन के अंतिम बिंदु को नियंत्रित करना कणिका की मजबूती या घनत्व को अधिकतम करने के बारे में नहीं है, बल्कि एक इष्टतम संतुलन प्राप्त करने के बारे में है जो एक मजबूत अंतिम टैबलेट बनाने के लिए अच्छी प्रवाह क्षमता और पर्याप्त संपीड्यता दोनों को सुनिश्चित करता है।
अंतिम उत्पाद की गुणवत्ता विशेषताओं पर स्टार्च की सांद्रता का प्रभाव
कठोरता और भंगुरता
बाइंडर की सांद्रता बढ़ाने से आमतौर पर अधिक कठोरता और कम भंगुरता वाली गोलियाँ बनती हैं। स्टार्च, पीवीपी जैसे सिंथेटिक पॉलिमर की तुलना में मध्यम बंधन गुण प्रदान करता है, जिससे आमतौर पर नरम गोलियाँ बनती हैं लेकिन उनका विघटन बेहतर होता है। प्रीजेलेटिनाइज्ड कॉर्न स्टार्च पर किए गए एक अध्ययन में पाया गया कि स्वीकार्य भौतिक गुणों को प्राप्त करने के लिए 3% से 9% की बाइंडर सांद्रता इष्टतम सीमा थी।
विघटन और विखंडन
स्टार्च बाइंडर की सांद्रता और दवा के घुलने की दर के बीच स्पष्ट विपरीत संबंध है। बाइंडर की सांद्रता बढ़ने पर गोलियां सख्त हो जाती हैं और उनके विघटन का समय बढ़ जाता है, जिससे सक्रिय औषधि संघटक (एपीआई) के निकलने में देरी होती है।
स्टार्च के घुलने की प्रक्रिया को धीमा करने वाले इस प्रभाव को "लीच्ड लेयर" के निर्माण द्वारा क्रियाविधि के रूप में समझाया जा सकता है। जब स्टार्च युक्त गोली को किसी घुलने वाले माध्यम के संपर्क में लाया जाता है, तो गोली की सतह पर मौजूद स्टार्च फूलकर एक चिपचिपी, जेल जैसी परत बना लेता है। इस जेल परत में एपीआई (एपीआई) की मात्रा लगभग न के बराबर होती है। परिणामस्वरूप, गोली के भीतरी भाग से घुलने वाले एपीआई को इस चिपचिपी, फूली हुई स्टार्च मैट्रिक्स से होकर घुलने वाले माध्यम तक पहुंचना पड़ता है। यह विसरण प्रक्रिया धीमी होती है और इसकी गति सीमित करने वाली होती है।
इस लीचड परत की मोटाई और चिपचिपाहट स्टार्च की सांद्रता और उसके जिलेटिनाइजेशन की डिग्री के सीधे समानुपाती होती है। इसलिए, स्टार्च के गुणों या सांद्रता में असंगति सीधे तौर पर घुलनशीलता प्रोफाइल में भिन्नता लाती है, जो दवा की जैवउपलब्धता को प्रभावित करने वाला एक महत्वपूर्ण गुणवत्ता गुण (CQA) है।
कणिका और टैबलेट सघनता
दाने की गुणवत्ता का मूल्यांकन करने के लिए प्रमुख मापदंडों में बल्क घनत्व, टैप्ड घनत्व और संपीड्यता सूचकांक (CI) शामिल हैं। अध्ययनों से पता चला है कि लंबे समय तक गीले द्रव्यमान के साथ प्रक्रिया करने या इम्पेलर की गति बढ़ाने से दाने का बल्क घनत्व बढ़ जाता है, क्योंकि संघनन अधिक स्पष्ट होता है।
सघनता बढ़ने से प्रवाह क्षमता में सुधार तो होता है, लेकिन संपीड्यता सूचकांक कम हो जाता है, जिसका अर्थ है कि दानों को संपीड़ित करना अधिक कठिन हो जाता है। परिणामस्वरूप, अंतिम गोली अपेक्षा से कमज़ोर हो सकती है या उसे अधिक संपीड़न बल की आवश्यकता हो सकती है, जिससे उपकरण में टूट-फूट या गोली के टूटने जैसी समस्याएँ उत्पन्न हो सकती हैं। इससे एक जटिल प्रतिक्रिया चक्र बनता है जहाँ स्टार्च की सांद्रता में थोड़ी सी वृद्धि जैसे छोटे से प्रक्रिया परिवर्तन का भी अंतिम उत्पाद की गुणवत्ता पर महत्वपूर्ण और अप्रत्याशित प्रभाव पड़ सकता है।
| स्टार्च बाइंडर सांद्रता (% w/w) | टैबलेट की कठोरता (N) | टैबलेट की भंगुरता (%) | विघटन समय (सेकंड में) |
| 0% | कोई बंधन नहीं | लागू नहीं | लागू नहीं |
| 3% | 20 – 30 | <1% | संपीड़न बल पर निर्भर नहीं |
| 6% | 20 – 30 | <1% | संपीड़न बल पर निर्भर नहीं |
| 9% | 20 – 30 | <1% | संपीड़न बल पर निर्भर नहीं |
| 15% | 20 – 30 | <1% | संपीड़न बल के साथ बढ़ता है |
नोट: कठोरता के मान एक विशिष्ट संपीड़न बल के आंकड़ों पर आधारित होते हैं।
सटीक वास्तविक समय निगरानी की अनिवार्यता
परंपरागत गुणवत्ता नियंत्रण की सीमाएँ
सूखे दानों या गोलियों के ऑफ़लाइन या ऑनलाइन विश्लेषण जैसी पारंपरिक गुणवत्ता नियंत्रण विधियाँ स्वभावतः प्रतिक्रियाशील होती हैं। ये समय लेने वाली नमूना लेने और परीक्षण प्रक्रियाओं पर निर्भर करती हैं, जिससे चल रही प्रक्रिया पर कोई वास्तविक समय प्रतिक्रिया नहीं मिलती। इस समय अंतराल के कारण दोषपूर्ण बैचों के उत्पादन को रोकना असंभव हो जाता है, जिससे सामग्री की भारी बर्बादी और वित्तीय नुकसान होता है।
स्टार्च सांद्रता निगरानी के लिए समाधान
अल्ट्रासोनिक सांद्रता मीटरकिसी द्रव में ध्वनि तरंग के संचलन की गति को मापकर उसकी सांद्रता या घनत्व ज्ञात किया जाता है। ध्वनि की गति द्रव के भौतिक गुणों, जैसे कि उसकी सांद्रता और तापमान, पर प्रत्यक्ष रूप से निर्भर करती है।
इस तकनीक के कई फायदे हैं, इसलिए यह दवा प्रक्रियाओं के लिए उपयुक्त है:
- गैर-आक्रामक:इस सेंसर में कोई हिलने-डुलने वाला पुर्जा नहीं है और इसे किसी पाइप या बर्तन में डाला जा सकता है, जिससे प्रक्रिया प्रवाह को बाधित किए बिना वास्तविक समय में माप प्राप्त होता है।
- निष्पक्ष:यह माप तरल पदार्थ के रंग, स्पष्टता या प्रवाह दर से प्रभावित नहीं होता है, जो कि प्रकाशीय विधियों की सामान्य सीमाएँ हैं।
- प्रत्यक्ष और क्रियाविधिगत:यह स्टार्च पेस्ट की सांद्रता को सीधे मापता है, जो एक प्रमुख प्रक्रिया पैरामीटर है और अंतिम उत्पाद की गुणवत्ता से सीधे तौर पर जुड़ा हुआ है।
ऑनलाइन अल्ट्रासोनिक सांद्रता मीटर की स्थापना स्थिति
यह प्रक्रिया बाइंडर तैयार करने और मिलाने की प्रक्रिया पर केंद्रित है, जो सूखे पाउडर को मिलाने के तुरंत बाद लेकिन गीले मिश्रण से पहले होती है। इस स्थिति के कारण स्टार्च पेस्ट की सांद्रता और चिपचिपाहट को पहले से ही समायोजित किया जा सकता है, जिससे तरल बाइंडर में होने वाली भिन्नता के मूल कारणों का समाधान हो जाता है।It's rपर्यावरणएमएमईएनडीईडी से इन कीतालआरेn foइलोवीएनजी पीositiऑन्स:
Bइन्डर तैयारी पात्र: अल्ट्रासोनिक मीटर को बाइंडर तैयार करने वाले बर्तन के आउटलेट पाइप या रीसर्कुलेशन लूप पर इन-लाइन लगाया जाता है। इस तरह लगाने से स्टार्च पेस्ट को कैप्चर किया जा सकता है।'मिश्रण या समरूपीकरण के दौरान स्टार्च की सांद्रता का पता लगाना, बैच-दर-बैच स्टार्च की भिन्नता या तैयारी संबंधी त्रुटियों के कारण होने वाली विसंगतियों का पता लगाना।
ग्रैनुलेटर को तरल पदार्थ की आपूर्ति: अल्ट्रासोनिक मीटर को ग्रैनुलेटर से ठीक पहले बाइंडर फीड लाइन (आमतौर पर एक लचीली नली या स्टेनलेस स्टील ट्यूबिंग) पर लगाया जाता है।'यह लिक्विड एडिशन पोर्ट या स्प्रे नोजल असेंबली है। यह ग्रेनुलेटर बाउल के अंदर फीड पंप के बाद लेकिन स्प्रे लांस या डिस्ट्रीब्यूटर आर्म से पहले स्थित होता है।