Krakmolo koncentracijos stebėjimas šlapiojo granuliavimo metu
Krakmolas yra esminė pagalbinė medžiaga tablečių gamyboje dėl savo universalumo ir ekonomiškumo. Šlapiojo granuliavimo proceso iššūkiai daugiausia susiję su tiksliu jo koncentracijos ir drėgmės kiekio valdymu. Šie svyravimai yra pagrindinė produktų kokybės defektų, tokių kaip tablečių trūkinėjimas, svorio svyravimai ir netolygus tirpimas, priežastis.
Proceso analizės technologijos (PAT), konkrečiai ultragarsiniai koncentracijos matuokliai, skirti realiuoju laiku stebėti gamybos liniją, kontroliuoja krakmolo rišiklio koncentraciją, pereinant nuo tradicinės, reaktyvios, bandymais pagrįstos paradigmos prie proaktyvios, kontrole pagrįstos paradigmos.
Internetinio karbamido kiekio stebėjimo iššūkiai
Pagrindiniai krakmolo vaidmenys kietose vaistų formose
Krakmolas kaip daugiafunkcinė pagalbinė medžiaga
Krakmolas yra natūralus, netoksiškas ir ekonomiškas biopolimeras, viena iš plačiausiai naudojamų pagalbinių medžiagų kietose vaistų formose, tokiose kaip tabletės. Jo universalumas yra pagrindinis privalumas, leidžiantis jam atlikti kelias funkcijas toje pačioje formulėje, dažnai veikiant ir kaip rišiklis, ir kaip dezintegratorius šlapiojo granuliavimo metu.
Krakmolo funkcinės savybėsvarynuo botaninės kilmės, pavyzdžiui, kukurūzų, bulvių ar sorgų, kuri lemia amilozės ir amilopektino santykį bei granuliuotą morfologiją. Šie būdingi skirtumai reiškia, kad iš skirtingų šaltinių gauti krakmolai nėra keičiami. Pavyzdžiui, bulvių krakmolas paprastai pasižymi didesniu klampumu, o kukurūzų krakmolas turi specifines klijavimo savybes. Šių konkrečiam šaltiniui būdingų savybių supratimas yra labai svarbus kuriant formulę.
Šioje lentelėje apibendrintas skirtingų krakmolo šaltinių ryšys ir jų funkciniai vaidmenys:
| Krakmolo šaltinis | Tipinis amilozės ir amilopektino santykis | Pagrindinės funkcinės savybės | Fizikinės ir cheminės savybės |
| Kukurūzai | Apytiksliai 27:73 | Rišiklis, dezintegratorius, užpildas | Želatinizacijos temperatūra, vidutinė klampa |
| Bulvė | Apytiksliai 22:25 | Dezintegratorius, užpildas | Žema želatinizacijos temperatūra, didelis klampumas |
| Sorgas | Apytiksliai 19,2:80,8 | Rišiklis, dezintegratorius | Greitesnis skaidymasis, didesnis tirpimo greitis |
Turite klausimų apie gamybos procesų optimizavimą?
Mechaninis krakmolo veikimo paaiškinimas
Krakmolas kaip rišiklis: želatinizacijos svarba
Krakmolas šlapiojo granuliavimo metu veikia kaip efektyvi rišamoji medžiaga dėl želatinizacijos – proceso, kurio metu šiluma ir vanduo negrįžtamai sutrikdo jo kristalinę struktūrą. Natūraliam krakmolui, kuris netirpsta šaltame vandenyje, reikalingas šis virimo etapas, kad hidratuotų amilozės ir amilopektino polimerus, įgalindamas jų rišamąsias savybes.
Labai šakota, į medį panaši amilopektino struktūra suteikia daug tvirtinimo taškų, kurie leidžia jam efektyviai laikyti daleles kartu. Tuo tarpu amilozė, turėdama linijinę struktūrą, padidina klampumą ir vėsdama sudaro gelio tinklą, taip sustiprindama granulių stabilumą.
Siekiant supaprastinti pramoninius procesus ir panaikinti virimo poreikį, buvo sukurti iš anksto želatinizuoti krakmolai. Šie iš dalies arba visiškai želatinizuoti krakmolai ištirpsta šaltame vandenyje ir gali būti dedami į mišinius kaip sausi milteliai. Granuliavimo metu vanduo juos aktyvuoja vietoje, taip supaprastindamas gamybą ir užtikrindamas stiprų rišamąjį poveikį.
Krakmolas kaip dezintegratorius: brinkimas ir sugertis
Krakmolas yra klasikinė dezintegruojanti medžiaga, kurios pagrindinis veikimo mechanizmas yra brinkimas. Kai tabletė liečiasi su vandenine terpe, vanduo kapiliariniu būdu prasiskverbia pro porėtą tabletės matricą. Krakmolo granulės sugeria vandenį ir išsipučia iki kelis kartus didesnio tūrio nei pradinis. Dėl šio brinkimo susidaręs vidinis slėgis yra pakankamas, kad įveiktų tabletės rišamąsias jėgas ir ji suskiltų į mažesnius fragmentus.
Krakmolo, kaip dezintegratoriaus, veiksmingumą įtakoja tokie veiksniai kaip jo koncentracija, dalelių dydis ir taikoma suspaudimo jėga. Svarbiausia išvada yra ta, kad nors brinkimas yra dominuojantis mechanizmas, prie dezintegracijos taip pat prisideda ir kiti reiškiniai, tokie kaip tarpdalelių stūma ir paprastas vandenilinių jungčių nutrūkimas.
Šlapiojo granuliavimo iššūkiai of Tableidžia
Krakmolo koncentracija ir drėgmės kiekis
Krakmolo pastos koncentracijos arba miltelių mišinio drėgmės kiekio svyravimai yra pagrindiniai šlapiojo granuliavimo „skausmai“. Krakmolo, kaip rišiklio, savybės labai priklauso nuo jo paruošimo. Pavyzdžiui, jei krakmolo pasta yra „nepakankamai išvirta“, ji neveiks kaip veiksmingas rišamasis polimeras, nes jos kristalinė struktūra išlieka nepakitusi.
Drėgmės vaidmuo yra sudėtingas. Esant mažam kiekiui, vanduo gali veikti kaip tepalas, gerinantis tekėjimą. Tačiau, kai drėgmės kiekis viršija kritinį tašką, jis žymiai padidina tarpdalelių sanglaudą, sudarydamas stiprius skystuosius tiltelius, kurie sumažina tekėjimą. Dėl to tabletės suspaudimo metu matrica gali būti nepakankamai ir netolygiai užpildyta, todėl tabletės svoris gali skirtis.
Šis ryšys sukuria domino efektą. Dėl drėgmės svyravimų prastas tekėjimas ne tik turi įtakos svorio vienodumui, bet ir suspaudimo jėgos pastovumui, todėl tabletės kietumas ir tankis pasiskirsto plačiau ir galiausiai paveikia tirpimo savybes. Tai pabrėžia sudėtingą ryšį tarp, atrodytų, nesusijusių kokybės savybių.
Sužinokite apie daugiau tankio matuoklių
Proceso skausmo taškai
Netinkama rišiklio koncentracija arba nepakankamas krakmolo polimero aktyvavimas gali lemti silpnas granules ir dėl to „minkštas“ tabletes, kurios linkusios skilinėti ir trūkinėti. Priešingai, per didelė rišiklio koncentracija arba per didelis granuliavimas gali sukelti pernelyg tankias ir kietas granules, dėl kurių tabletės suspaudimo metu gali atsirasti defektų, tokių kaip trūkinėjimas ir laminavimasis dėl oro įstrigimo ir nepakankamos plastinės deformacijos.
Šlapio granuliavimo procesas yra labai jautrus tokiems veiksniams kaip šlapio masės formavimo laikas ir rotoriaus greitis, dėl kurių gali susidaryti per daug granuliacijos ir padidėti granulių tankis. Tai yra kritinis iššūkis.
Svarbus pastebėjimas yra netiesinė atvirkštinė koreliacija tarp granulių stiprumo ir tabletės tempiamojo stiprumo. Įprasta intuicija yra ta, kad stipresnės, tankesnės granulės, pagamintos, pavyzdžiui, didelio šlyties granuliavimo būdu, turėtų duoti stipresnes tabletes. Tačiau įrodymai rodo, kad didelio šlyties granuliavimo būdu pagamintos granulės, nors ir yra tankiausios ir tvirčiausios, lemia mažiausio tempiamojo stiprumo tabletes. Tai nėra paprastas prieštaravimas. Tai rodo, kad nors vidiniai granulių ryšiai gali būti stiprūs, tarpgranuliai ryšiai, susidarantys tabletės suspaudimo metu, yra silpni. Taip yra todėl, kad tankios granulės yra mažiau plastiškos ir mažiau deformuojasi suspaudžiant. Ši sumažinta deformacija sumažina granulių sąlyčio plotą ir riboja kietų tiltelių susidarymą, todėl galutinė tabletė, nepaisant pačių granulių stiprumo, gaunasi mechaniškai silpna. Taigi, granuliavimo pabaigos taško kontrolė yra ne granulių stiprumo ar tankio maksimizavimas, o optimalios pusiausvyros, užtikrinančios gerą tekėjimą ir pakankamą suspaudžiamumą, pasiekimas, kad būtų gauta tvirta galutinė tabletė.
Krakmolo koncentracijos įtaka galutinio produkto kokybės savybėms
Kietumas ir trapumas
Didinant rišiklio koncentraciją, tabletės paprastai būna kietesnės ir mažiau trapios. Krakmolas pasižymi vidutinėmis rišamosiomis savybėmis, palyginti su sintetiniais polimerais, tokiais kaip PVP, todėl tabletės paprastai būna minkštesnės, bet geriau irsta. Vieno tyrimo su pregelifikuotu kukurūzų krakmolu metu nustatyta, kad optimali rišiklio koncentracija yra nuo 3 % iki 9 %, kad būtų pasiektos priimtinos fizinės savybės.
Dezintegracija ir ištirpimas
Tarp krakmolo rišiklio koncentracijos ir vaisto tirpimo greičio yra aiškus atvirkštinis ryšys. Didėjant rišiklio koncentracijai, tabletės tampa kietesnės, o jų irimo laikas ilgėja, o tai savo ruožtu sulėtina veikliosios farmacinės medžiagos (API) išsiskyrimą.
Šį krakmolo sulėtinantį poveikį tirpimui galima mechaniškai paaiškinti „išplovimo sluoksnio“ susidarymu. Kai krakmolo turinti tabletė yra veikiama tirpimo terpės, tabletės paviršiuje esantis krakmolas išsipučia ir sudaro klampų, į gelį panašų sluoksnį. Šiame gelio sluoksnyje iš esmės nėra veikliosios medžiagos (API). Todėl tirpstanti API iš tabletės šerdies turi difunduoti per šią klampų, išbrinkusį krakmolo matricą, kad pasiektų pagrindinę tirpimo terpę. Šis difuzijos procesas yra lėtas, greitį ribojantis žingsnis.
Šio išplaunamo sluoksnio storis ir klampumas yra tiesiogiai proporcingi krakmolo koncentracijai ir jo želatinizacijos laipsniui. Todėl nepastovios krakmolo savybės ar koncentracija tiesiogiai lemia skirtingus tirpimo profilius, o tai yra labai svarbus kokybės požymis (KKA), turintis įtakos vaisto biologiniam prieinamumui.
Granulių ir tablečių tankinimas
Pagrindiniai granulių kokybės vertinimo rodikliai yra tūrinis tankis, tankis po suspaudimo ir suspaudžiamumo indeksas (PI). Tyrimai parodė, kad ilgesnis šlapio suspaudimo laikas arba didesnis rotoriaus greitis padidina granulių tūrinį tankį dėl ryškesnės konsolidacijos.
Šis tankinimas, nors ir pagerina takumą, lemia mažesnį suspaudžiamumo indeksą, o tai reiškia, kad granules sunkiau suspausti. Dėl to galutinė tabletė gali būti silpnesnė nei tikėtasi arba jai gali reikėti didesnių suspaudimo jėgų, o tai savo ruožtu gali lemti įrangos susidėvėjimą ar tokias problemas kaip tablečių įtrūkimai. Tai sukuria sudėtingą grįžtamojo ryšio ciklą, kai nedidelis proceso pakeitimas, pavyzdžiui, nedidelis krakmolo koncentracijos padidėjimas, gali turėti didelį ir nenuspėjamą poveikį galutinio produkto kokybei.
| Krakmolo rišiklio koncentracija (% m/m) | Tabletės kietumas (N) | Tabletės trapumas (%) | Skilimo laikas (s) |
| 0% | Be segtuvo | N/A | N/A |
| 3% | 20–30 | <1% | Nepriklauso nuo suspaudimo jėgos |
| 6% | 20–30 | <1% | Nepriklauso nuo suspaudimo jėgos |
| 9% | 20–30 | <1% | Nepriklauso nuo suspaudimo jėgos |
| 15% | 20–30 | <1% | Didėja didėjant suspaudimo jėgai |
Pastaba: Kietumo vertės svyruoja pagal konkrečios suspaudimo jėgos duomenis.
Tikslaus stebėjimo realiuoju laiku būtinybė
Tradicinės kokybės kontrolės apribojimai
Tradiciniai kokybės kontrolės metodai, tokie kaip džiovintų granulių ar tablečių analizė gamybos metu arba neprisijungus, yra iš esmės reaktyvūs. Jiems reikia daug laiko reikalaujančio mėginių ėmimo ir bandymų, nesuteikiant jokios realiojo laiko grįžtamojo ryšio apie vykstantį procesą. Dėl šio laiko tarpo neįmanoma išvengti neatitinkančių partijų gamybos, todėl susidaro dideli medžiagų švaistymai ir patiriami finansiniai nuostoliai.
Krakmolo koncentracijos stebėjimo sprendimas
Ultragarsiniai koncentracijos matuokliaiNustatykite skysčio koncentraciją arba tankį, matuodami greitį, kuriuo juo sklinda garso banga. Garso greitis yra tiesioginė skysčio fizinių savybių, įskaitant jo koncentraciją ir temperatūrą, funkcija.
Ši technologija puikiai tinka farmacijos procesams dėl savo privalumų:
- Neinvazinis:Jutiklis neturi judančių dalių ir gali būti įstatytas į vamzdį ar indą, atliekant matavimus realiuoju laiku netrikdant proceso srauto.
- Nešališkas:Matavimui įtakos neturi skysčio spalva, skaidrumas ar tekėjimo greitis, kurie yra dažni optinių metodų apribojimai.
- Tiesioginis ir mechaninis:Jis tiesiogiai matuoja krakmolo pastos koncentraciją – pagrindinį proceso parametrą, kuris yra priežastiniu ryšiu susijęs su galutinio produkto kokybe.
Internetinio ultragarsinio koncentracijos matuoklio įrengimo vieta
Įrenginyje daugiausia dėmesio skiriama rišiklio paruošimo ir įpylimo fazei, kuri vyksta iškart po sausų miltelių sumaišymo, bet prieš šlapią masės formavimą. Toks pozicionavimas leidžia iš anksto reguliuoti krakmolo pastos koncentraciją ir klampumą, sprendžiant pagrindines skysto rišiklio kintamumo priežastis.It„s rekologinismmended iki įsk.talaslon foLlowing positisįjungta:
Bparuošimo indas: Ultragarsinis matuoklis montuojamas linijoje ant rišiklio paruošimo indo išleidimo vamzdžio arba recirkuliacijos kilpos. Ši vieta surenka krakmolo pastą.„s koncentraciją maišymo ar homogenizavimo metu, nustatant neatitikimus dėl krakmolo kiekio skirtumų tarp partijų ar paruošimo klaidų.
Skystas tiekimas į granuliatorių: Ultragarsinis matuoklis montuojamas rišiklio tiekimo linijoje (paprastai lanksčioje žarnoje arba nerūdijančio plieno vamzdyje) prieš pat granuliatorių.„Skysčio įpylimo anga arba purškimo antgalio mazgas. Jis yra po tiekimo siurblio, bet prieš purškimo antgalį arba skirstytuvo svirtį granuliatoriaus dubens viduje.
