کاهش اندازه ذرات در داروسازی: مکانیسم ها، آسیاب ها و کنترل PSD

کاهش اندازه ذرات در داروسازی صرفاً «ریزتر کردن پودر» نیست. این یک عملیات واحد است - خرد کردن - که خروجی آن، توزیع اندازه ذرات (PSD)، سرعت انحلال، یکنواختی مخلوط، جریان پودر و برای بسیاری از مولکول‌ها، فراهمی زیستی خوراکی را تعیین می‌کند. پاسخ عملی برای اکثر تیم‌های فرمولاسیون و فرآیند ساده است: ابتدا PSD هدف را از الزامات بیودارویی و تولیدی تعریف کنید، سپس مکانیسم خرد کردن و نقطه برش طبقه‌بندی کننده را انتخاب کنید که می‌تواند آن PSD را به طور تکراری ارائه دهد. یک آسیاب جت با انرژی سیال می تواند به d50 نزدیک به 1 تا 5 میکرون برسد، یک آسیاب چکشی معمولاً بین 50 تا 200 میکرون فرود می آید و هر دو می توانند پاسخ صحیحی برای محصولات مختلف باشند. انتخاب مکانیسم بر اساس عادت به جای رفتار مادی، جایی است که اغلب مشکلات افزایش مقیاس شروع می شود.

کاهش اندازه ذرات واقعاً در یک محصول دارویی چه تغییری می کند

سطح ویژه با قطر ذرات نسبت معکوس دارد. کاهش اندازه متوسط ​​ذرات از 200 میکرون به 20 میکرون، سطح موجود برای انحلال را تقریباً 10 برابر می کند. پایین آمدن به 2 میکرون آن را تقریباً در صد ضرب می کند. تقریباً هر اثر پایین‌دستی خرد کردن از همین واقعیت هندسی منفرد ناشی می‌شود.

رابطه Noyes-Whitney نتیجه را واضح می کند: سرعت انحلال متناسب با سطح سطحی است که در معرض محیط انحلال قرار می گیرد و در گرادیان غلظت در سراسر لایه مرزی ضرب می شود. برای یک مولکول BCS کلاس II یا کلاس IV، این اغلب تفاوت بین یک محصول با جذب محدود و یک محصول تجاری قابل دوام است. جابجایی d50 از 100 میکرون به 5 میکرون می تواند نمایه انحلال آهسته و ناقص را به نمایه ای تبدیل کند که اساساً ظرف 30 دقیقه کامل می شود.

اندازه ذرات همچنین چندین ویژگی مهم کیفیت دیگر را هدایت می کند:

• یکنواختی محتوا و ترکیب - نصف کردن قطر ذرات تقریباً تعداد ذرات را در دوز واحد دو برابر می‌کند، که انحراف استاندارد نسبی یک مخلوط با دوز پایین را کاهش می‌دهد.
• جریان پذیری - پودرهای ریزتر منسجم تر هستند، بنابراین زاویه استراحت و شاخص تراکم پذیری Carr هر دو بدتر می شوند. معمولاً به دانه بندی یا یک ماده کمکی حامل درشت تر نیاز است.
• تراکم - مطالعات فشرده سازی مستقیم منتشر شده نشان می دهد که تخلخل و استحکام کششی قرص با کاهش اندازه ذرات افزایش می یابد، که پنجره نیروی فشرده سازی قابل استفاده را تغییر می دهد.
• پایداری فیزیکی و شیمیایی - میکرونیزه کردن مناطق بی شکل و سطوح تازه و پر انرژی را ایجاد می کند که می توانند در طول ذخیره سازی مجدداً تبلور شوند، هیدراته شوند یا تجمع پیدا کنند.

مکانیسم‌های خرد کردن و مکان‌هایی که هر کدام مناسب است

مکانیسم ها در تنشی که اعمال می کنند متفاوت هستند و تنش هم ظرافت قابل دستیابی و هم آسیب وارد شده به شبکه کریستالی را تعیین می کند. جدول زیر آنچه را که هر مکانیزم در یک محیط دارویی ارائه می دهد، خلاصه می کند.

تجهیزات آسیاب مورد استفاده در مقیاس دارویی

انتخاب تجهیزات از مکانیسم پیروی می کند. در عمل، سه خانواده بیشتر کارهای کاهش اندازه ذرات را بر روی مواد دارویی فعال و مواد کمکی پوشش می دهند.

آسیاب انرژی سیال (جت).

آسیاب های جت با برخورد ذره به ذره در داخل یک جریان گاز با سرعت بالا، بدون رسانه های مکانیکی و بدون صفحه نمایش، آسیاب می شوند. از آنجایی که انرژی سنگ زنی از انبساط گاز حاصل می شود، فرآیند تا حد زیادی خود خنک می شود که مناسب API های حساس به حرارت است. آسیاب‌های جت بستر سیال، آسیاب و طبقه‌بندی داخلی را در یک بدنه ترکیب می‌کنند و مقادیر d50 را در حدود 1 تا 5 میکرون با سایز بالایی کنترل‌شده می‌دهند، در حالی که آسیاب‌های جت مارپیچی ساده‌تر و ارزان‌تر هستند اما امکان پخش گسترده‌تر را فراهم می‌کنند. مصرف گاز هم هزینه اصلی عملیاتی و هم متغیر اصلی افزایش مقیاس است.

آسیاب جت بستر سیال برای سنگ زنی فوق ریز خشک آسیاب بدون مدیا و دمای پایین با D50 قابل تنظیم از 1 تا 45 میکرومتر، مناسب برای مواد حساس به حرارت، خلوص بالا و سخت است. مشاهده محصول →

آسیاب ضربه مکانیکی و ساییدگی

آسیاب های چکشی و آسیاب های پین دیسکی، اسب های کار برای کاهش درشت تا متوسط هستند، معمولاً 50 تا 200 میکرون، و صفحه نمایش آنها اندازه بالایی را به صورت مکانیکی تنظیم می کند. آسیاب های ارتعاشی و آسیاب های رسانه ای هم زده از ساییدگی برای رسیدن به اندازه های ظریف با توزیع باریک تر استفاده می کنند. مقاله ما در مورد اصل کار آسیاب ارتعاشی توضیح می دهد که چگونه هندسه محفظه، بار رسانه و دامنه برای تعیین ظرافت و توان با هم تعامل دارند.

فرز مرطوب و مدیا

هنگامی که هدف به زیر چند میکرون می‌رسد، آسیاب مهره‌های مرطوب جذاب می‌شود: حامل مایع گرد و غبار، استاتیک و تجمع مجدد را سرکوب می‌کند و آسیاب‌های مهره معمولاً به 0.1 تا 1 میکرون می‌رسند. معاوضه ها یک مرحله خشک کردن پایین دست و فرسودگی رسانه است که باید قبل از ثابت شدن مسیر در برابر محدودیت های ناخالصی عنصری اندازه گیری شود.

طبقه بندی چیزی است که PSD را رفع می کند

آسیاب فقط ذرات را می شکند. یک طبقه بندی تصمیم می گیرد که کدام یک را ترک کنند. در یک سیستم مدار بسته، آسیاب و طبقه‌بندی کننده هوا با هم اندازه می‌شوند: مواد درشت رد می‌شوند و به منطقه آسیاب برگردانده می‌شوند، در حالی که ریزه‌ها به فیلتر محصول گزارش می‌شوند. نقطه برش، که معمولا به صورت d50 یا d97 بیان می شود، با سرعت روتور، جریان هوا و هندسه داخلی تنظیم می شود.

طبقه بندی هوا برای جداسازی پودر خشک با اندازه میکرون کنترل روتور فرکانس متغیر و طبقه بندی D50 1-45 میکرومتر را فراهم می کند، سیستم های مدار بسته را با آسیاب های توپ، ارتعاشی یا ریموند نصب می کند. مشاهده محصول →

دو عدد باید مشخص شود نه یک عدد. اندازه بالا دم انحلال و احساس دهان فرم دوز نهایی را کنترل می کند. کسر ریز جریان، گرد و غبار و یکنواختی محتوا را کنترل می کند. یک برش تیز - نسبت باریکی بین d90 و d10 - چیزی است که یک خط میکرونیزه شدن پایدار را از خطی که نیاز به بازسازی مداوم دارد جدا می کند.

متغیرهای فرآیند و دام های رایج

بیشتر خرابی های PSD به لیست کوتاهی از متغیرها بازمی گردد. آنها را کنترل کنید و این فرآیند دسته به دسته قابل تکرار می شود.

• نرخ تغذیه و زمان اقامت: تغذیه بیش از حد یک آسیاب جت باعث تغییر درشت PSD می شود و در برخی API ها محتوای بی شکل را افزایش می دهد.
• اندازه ذرات خوراک: آسیاب ها در یک پنجره خوراک تعریف شده بهترین عملکرد را دارند، بنابراین یک مرحله قبل از آسیاب متغیر یک PSD نهایی متغیر را تولید می کند.
• دما و رطوبت: ایجاد گرما می تواند API را ذوب، کم آب یا تبلور مجدد کند، در حالی که هوای مرطوب پودرهای رطوبت سنجی را تجمع می دهد.
• بار استاتیک: پودرهای میکرونیزه می توانند بار زیادی را حمل کنند و باعث چسبندگی دیواره، کور شدن فیلتر و تلفات عملکردی شوند که معمولاً به 5 تا 15 درصد از یک دسته می رسد.
• آلودگی: رسانه ها، لاینر و سایش صفحه، فلزاتی را معرفی می کنند که باید در محدوده ناخالصی عنصری باقی بمانند.
• روش اندازه‌گیری: پراش لیزر، آنالیز غربال و میکروسکوپ اعداد مختلفی را برمی‌گرداند، بنابراین مشخصات باید روش و شرایط پراکندگی را نام‌گذاری کند.

نحوه تعیین یک سیستم کاهش اندازه ذرات

مشخصات ساخته شده به این ترتیب از دوباره کاری گران قیمت در مراحل بعدی جلوگیری می کند:

1. PSD هدف را از روش انحلال و ارزیابی فراهمی زیستی تعریف کنید، نه از یک محصول مرجع.
2. API را مشخص کنید: شکنندگی، نقطه ذوب، تمایل آمورف، رطوبت سنجی و شاخص ساینده.
3. مکانیسم و ​​سپس کلاس تجهیزات - جت خشک، رسانه مکانیکی خشک یا مرطوب را انتخاب کنید.
4. طبقه‌بندی کننده را برای اندازه بالای مورد نیاز اندازه کنید و تأیید کنید که کسر ریز برای پردازش پایین دست قابل قبول است.
5. یک بلوک طراحی آزمایش‌ها را روی نرخ تغذیه، فشار آسیاب یا سرعت روتور و سرعت طبقه‌بندی کننده اجرا کنید.
6. روش PSD را واجد شرایط کنید و پروتکل نمونه برداری را قبل از اولین دسته مهندسی قفل کنید.

خط تولید آسیاب گلوله ای و طبقه بندی کننده برای پودرهای فوق ریز از سنگ زنی مدار بسته قابل تنظیم 11 تا 50 تن در ساعت با کنترل قابل برنامه ریزی، طبقه بندی کننده های متعدد و موادی مانند کربنات کلسیم، سرباره، باریت و کائولن پشتیبانی می کند. مشاهده محصول →

در جایی که یک محصول به جای آسیاب جت تک گذر، به آسیاب مدار بسته با حجم بالا نیاز دارد، یک آسیاب و پیکربندی طبقه‌بندی‌کننده منطبق، بار در گردش را ثابت نگه می‌دارد و منحنی هدف را در مقیاس تولید قابل تکرار نگه می‌دارد.

جایی که تجربه پردازش پودر نتیجه می دهد

Jiangsu JND Environmental & Energy Technology Co., Ltd. از سال 2002 از پایگاه خود در Yancheng، Jiangsu، تجهیزات پردازش پودر و محیط زیست را می سازد. طیف ما شامل خرد کردن، آسیاب کردن، طبقه بندی هوا، آماده سازی پودر فوق العاده ریز، خشک کردن، حذف گرد و غبار و تصفیه گازهای دودکش می شود - همان عملیات واحدی که در کاهش اندازه صنعتی و ذرات موتوری انجام می شود. کار توسعه توسط یک مرکز تحقیقات فناوری استانی، همکاری طولانی مدت با دانشگاه هایی از جمله دانشگاه جنوب شرقی و دانشگاه تونگجی، و سیستم های مدیریت گواهی ISO 9001، ISO 14001 و OHSAS 18001 پشتیبانی می شود.

اگر خط فرز و طبقه‌بندی را مشخص می‌کنید، یا در حال عیب‌یابی یک PSD هستید که ثابت نمی‌ماند، مهندسان ما می‌توانند داده‌های مواد و منحنی هدف شما را با شما بررسی کنند - داده های مادی خود و PSD هدف را برای ما ارسال کنید و ما با یک پیکربندی عملی باز خواهیم گشت.