Грануляция. (Часть 1, 2) презентация

ГРАНУЛЯЦИЯ часть1 и 2 лектор - доц. кафедры ОФ и БМТ Сёмкина Ольга Александровна

Гранулирование направленное укрупнение частиц, т.е. процесс превращения порошкообразного материала в частицы (крупинки) определенной величины. Назначение: для улучшения сыпучести порошкообразного материала (таблетируемой массы) для предотвращения расслаивания смесей сыпучих материалов (таблетируемой массы, массы для наполнения капсульных оболочек) Виды грануляции: 1) влажная грануляция – осуществляется продавливанием влажных масс, во взвешенном слое с последующим распылительным или контактным высушиванием; 2) сухая грануляция – размол до определенной величины с предварительным уплотнением (брикетированием) или без него; 3) структурная грануляция (грануляциия в псевдоожиженном слое).

Метод сухого гранулирования Метод сухого гранулирования (грануляция размолом) Применяются 2 метода сухого гранулирования: грануляция прессованием; грануляция вальцеванием. Грануляция прессованием или агрегирование – смесь порошков засыпается в пресс-формы и под действием пресса, формирующего пластины, сжимается в компакты. Спрессованная масса называется «заготовка». Как правило, гранулирование прессованием осуществляется с использованием таблет-прессов или специальных брикетировочных прессов с матрицами большого размера (25—50 мм).

Сухая грануляция - вальцеванием Сухая грануляция - вальцеванием Альтернативный вид – грануляция вальцеванием - выдавливание порошковой смеси между вращающимися цилиндрами в твердые брикеты. Заготовки или вальцовые компакты затем измельчаются и просеиваются, чтобы получить гранулы, которые более пластичны, чем первоначальная порошковая смесь. Для получения компактов используют ролерные установки, схема такой установки представленные на рис.2.

Условные обозначения: 1, 2 – прессующие валки; 3 – зубцы на внешней поверхности прессующих валков; 4 – радиальные отверстия в стенках цилиндров матрицы; 5 – вертикальный шнек; 6 – нож, срезающий гранулы.

Условные обозначения: 1, 2 – корпуса параллельных цилиндрических валков; 3 – неподвижно установленные подшипники валка 1, 4 – скользящие подшипники валка 2, 5 – требуемая ширина зазора (щели) между валками; 6 – пружина скользящих подшипников; 7 – измельчаемый материал.

Стадии грануляции: Стадии грануляции: Перемешивании порошка Компактировании и сжатии сухого продукта, формирование пластины Измельчении пластины в гранулы нужного размера с помощью вальцов или мельницы «Эксцельсиор». При сухом гранулировании частицы уплотняются в точках контакта, затем некоторые из них разрушаются на более мелкие, которые заполняют поры между частицами, способствуя дальнейшему уплотнению прессуемой массы. Сухое гранулирование применяют при использовании ЛВ разлагающихся в присутствии воды, во время сушки вступающих в химические реакции взаимодействия или подвергаются физическим изменениям (плавление, изменение цвета). В состав таблеточной смеси вводят сухие склеивающие вещества (МКЦ, ПЭО), обеспечивающие под давлением сцепление частиц.

Технологическая схема производства таблеток сухим гранулированием

Влажная грануляция Наиболее распространенный метод, т.к. 1) процесс универсален, 2) не требует сложного и дорогого оборудования, 3) позволяет получить продукт, максимально отвечающий всем условиям прессования. Данному способу гранулирования подвергаются порошки, имеющие недостаточную способность к сцеплению между частицами и плохую сыпучесть. Для улучшения сцепление между частицами в массу добавляют склеивающие растворы. Метод влажного гранулирования включает следующие операции: 1) смешивание порошков; 2) увлажнение порошков раствором связывающих веществ и перемешивание; 3) гранулирование влажной массы; 4) сушка влажных гранул; 5) обработка сухих гранул.

Технологическая схема производства таблеток с влажной грануляцией

Гранулятор (с использованием шнеков) В рабочую камеру (1), через загрузочную воронку подается влажный материал, подлежащий гранулированию. В камере на двух параллельных валах (2) установлены шнеки (3), снабженные продольными стержнями (4) и лопастными колесами (5), смонтированными на противоположных концах валов. Шнеки перемещают и протирают материал через перфорированную пластину, образующую дно рабочей камеры .

Метод влажного гранулирования Метод влажного гранулирования Для смешивания и увлажнения порошкообразных веществ применяют смесители с вращающимися лопастями; шнековые смесители; барабанные смесители. Процесс «гранулирования» влажной массы производится на грануляторах, в которых материал протирается через перфорированную сетку (влажная масса – 2-5 мм, сухая – 1-3 мм). Высушивание и обработка гранул Гранулы высыпают тонким слоем на поддонах и сушат при комнатной температуре, чаще при температуре 30-40 С в сушильных шкафах или сушильных помещениях. Остаточная влажность гранул не более 2% Измельчение слипшихся гранул – сухая грануляция Опудривание - введение скользящих и разрыхляющих веществ.

Оптимальное количество связывающих веществ определяется экспериментально, исходя из физико-химических свойств порошков. Оптимальное количество связывающих веществ определяется экспериментально, исходя из физико-химических свойств порошков. Недостатки метода влажной грануляции: Длительное воздействие влаги на ЛВ и ВВ; Наблюдается ухудшение распадаемости таблеток, что решается введением дополнительных вспомогательных веществ – дезинтеграторов (разрыхлителей); Длительность и трудоемкость процесса; Отдельные технологические операции: перемешивание с увлажнением, влажная грануляция, сушка гранулята, сухая грануляция и опудривание выполняются на различных видах оборудовании с передачей обрабатываемых продуктов от одного аппарата к другому.

Примеры таблеток, получаемых влажным гранулированием таблетируемых масс

Принцип работы сушилки СП-30 Принцип работы сушилки СП-30 Поток воздуха, всасываемый вентилятором в верхнюю часть каркаса, нагревается в калорифере до заданной температуры, очищается в фильтре и попадает непосредственно в сушильную камеру, где проходит через резервуар с продуктом снизу вверх, псевдоожижая слой продукта. Далее увлажненный воздух проходит через рукавный фильтр, очищается от мелких частиц продукта и выбрасывается в атмосферу. Высушенные гранулы перед прессованием должны иметь некоторую влажность, называемую остаточной. Остаточная влажность для каждого таблетируемого препарата индивидуальна и должна быть оптимальной, т.е. такой, при которой процесс прессования протекает наилучшим образом. Недосушенные гранулы прилипают к пуансонам, неравномерно заполняют матрицу и требуют повышенного количества антифрикционных веществ. Пересушенные гранулы трудно прессуются, и таблетки могут иметь нарушенные края.

Сушилка-гранулятор FL-B серии Предназначена для сухого смешивания порошков в емкости, впрыскивания связующей жидкости через форсунки, последующего гранулирования и сушки многокомпонентных таблетсмесей в кипящем слое. Поток воздуха, предварительно очищенный и подогретый до заданной температуры, проходя через слой сухой таблетсмеси, находящейся в выдвижной емкости с сетчатым дном, поддерживает порошок в виде кипящего слоя, активно смешивает его. Последующие технологические операции заключаются в подаче в аппарат гранулирующей жидкости, благодаря которой порошок превращается в гранулы и дальнейшей их сушки, в течение которой гранулы отвердевают. Все технологические операции происходят в одном аппарате непрерывно, в результате чего получают идеально сформированные пористые гранулы. В установку входят теплообменник, воздуховод, вентилятор, фильтр и сам гранулятор.

Качающийся Гранулятор -30 используется для сухого и влажного гранулирования порошковых масс в фармацевтическом производстве. Производительность Сухая грануляция ( при размере ячейки сита 1мм) – 40 кг в час, влажная грануляция ( при размере ячейки сита 1мм) - 20 кг в час   Гранулятор применим для работы с любым видом металлических сеток. Размеры гранул в мм - от 0,5 мм до 5мм   Корпус гранулятора - литой чугунный, полностью обшит листами пищевой нержавеющей стали. Бункер из нержавеющей стали, на направляющих закрепляется и натягивается полотно сита. В качестве сита используются полосы сетки из нержавеющей стали или латуни с размером ячейки от 0,5 мм до 5 мм. Лопасти в количестве 5 протирают порошок через ячейки сита. Конструкцией гранулятора исключено попадание посторонних частиц в порошок.  Прямоугольные куски нержавеющей сетки позволяют производить быструю замену сита с разными диаметрами ячейки. Регуляторы крепления сетки позволяют производить натяжение и ослабление сита, обеспечивая при этом плотный контакт лопасти и поверхности сита.

Гранулятор для влажного смешивания Применяется для смешивания различных порошков с растворами увлажняющих веществ (склеивающих в-в) Управление аппаратом может производится в ручную или программировано (интерфейс человек-машина на выбор). Оснащен перемешивающей лопастью и ножом, которые могут менять скорость, что облегчает контроль размера гранул. Принцип работы: Производственный процесс состоит из двух этапов: смешивание и дробление. Порошкообразные вещества входят конусообразную камеру, затем в закрытой камере вещество перемешивается и взбалтывается лопаткой, увлажняется. После выдавливания, и пластикации вещество становится рыхлым. Наконец мокрые зерна выходят из бункера под действием центробежной силой. Такие мягкие частицы формируются не силовым выдавливанием, а путем вырезания резаком. Мягкие частицы в полужидком состоянии разрезаются на маленькие и равномерные гранулы.

Высокоскоростной смеситель-гранулятор - герметичная полированная емкость с закругленным дном. Высокоскоростной смеситель-гранулятор - герметичная полированная емкость с закругленным дном. В емкости имеются две мешалки: одна - центральный скребок (3), приводимый в действие через центральный вал (14), предназначена для придания материалу движения; другая (10) -для разрушения частиц неправильной формы. Обе мешалки работают с регулируемой частотой вращения, которая у второй мешалки примерно в 10 раз выше, чем у первой. В аппарате осуществляется смешивание и гранулирование. Смешивание в основном обеспечивается за счет энергичного принудительного кругового перемешивания частиц и сталкивания их друг с другом. При влажном гранулировании к предварительно смешиваемому порошку в смеситель (9) подается гранулирующая жидкость и в зависимости от состава смесь перемешивается еще 3—10 мин

Гранулятор типа 3027 Используется, для влажного и сухого, гранулирования. Рабочий орган аппарата состоит из шнека и шести прочных стержней, это позволяет перемещать гранулируемый материал. Работа : в бункер (1) загружают влажную массу или брикеты, которые, попадая в рабочую зону, с помощью рабочих органов (2) механизма, вращающихся в противоположных направлениях, продавливаются через жестко установленную гранулирующую сетку (4). Зазор между рабочим органом механизма и гранулирующей сеткой должен быть в пределах 1,1 —1,5 мм. Протертый гранулят по направляющему бункеру (3) падает вниз в передвижную емкость (5), герметизированную в процессе работы с корпусом гранулятора. В комплект входят сменные сетки с диаметром отверстий от 1 до 4 мм, зависимости от требуемых размеров гранул.

Структурная грануляция грануляция в дражировочном котле грануляция распылительным высушиванием гранулирование в псевдоожиженном слое а) Грануляция дражировочном котле. Смесь порошков загружают в дражировочный котел, увлажняют раствором связывающего вещества через форсунку при вращении котла со скоростью 30 об/мин. Частицы порошков слипаются между собой, высушиваются теплым воздухом и в результате трения приобретают приблизительно одинаковую форму. К высушиваемому грануляту добавляют скользящие вещества.

Дражировочный котел Дражировочный котел

Грануляция распылительным высушиванием Готовят раствор или суспензию из ВВ и увлажнителя, подают их через форсунки в камеру распылительной сушилки (t=150 °С). Частицы быстро теряют влагу и образуют всего за несколько секунд пористые сферические гранулы. Полученные гранулы смешивают с ЛВ, если необходимо, добавляют ВВ, не введенные в состав суспензии. Гранулы имеют хорошую сыпучесть и прессуемость, поэтому таблетки, полученные из такого гранулята, обладают высокой прочностью и прессуются при низких давлениях.   Грануляцию распылительным высушиванием целесообразно использовать в случаях нежелательного длительного контактирования гранулируемого продукта с воздухом, непосредственно из раствора (например, в производстве антибиотиков, ферментов, продуктов из сырья животного и растительного происхождения).

Грануляция в псевдоожиженном слое Образование и рост гранул в псевдоожиженном слое происходит за счет двух физических процессов: комкования при смачивании и слипания с последующей агломерацией. Обрабатываемый материал и образующийся гранулят непрерывно находятся в движении. Все процессы протекают в одном аппарате: смешивание компонентов, увлажнение смеси раствором склеивающего в-ва, грануляция, сушка гранулята внесение опудривающих веществ

Грануляция в псевдоожиженном слое осуществляется двумя способами: Грануляция в псевдоожиженном слое осуществляется двумя способами: 1. Способ Распылением р-ра, содержащего ВВ и ЛВ в псевдоожиженной системе Гранулы образуются при нанесении гранулирующего р-ра или суспензии на поверхность первоначально введенных в колонну ядер (ядром может быть ЛВ или индифферентное вещество, например сахар). Этот способ представляет собой распыление гранулирующего р-ра в псевдоожиженную систему из первоначально введенных в колонну ядер, являющихся искусственными «зародышами» будущих гранул.

2. Способ 2. Способ Гранулированием порошкообразных в-в с использованием псевдоожижения Непосредственная грануляция порошков в кипящем слое. Процесс гранулирования в псевдоожиженном слое происходит одновременно с сушкой получаемых гранул горячим воздухом. Качество гранул и их фракционный состав зависят от многих факторов, основными из которых являются скорость ожижижающего газа, состав и скорость подачи гранулирующей жидкости, температура в слое.

Аппарат СГ-30 для гранулирования в кипящем слое (внешний вид). Условные обозначения: 1 – камера с пневмоцилиндром; 2 – тележка с резервуаром; 3 – продуктовый резервуар; 4 – секция с форсункой для распыления; 5 – секция с обечайкой рукавных фильтров; 6 – секция, содержащая вентилятор шибером; устройство, встряхивающее фильтры; заслонки); 7 – воздушные фильтры; 8 – корпус аппарата; 9 – пульт управления; 10 – емкость с гранулирующей жидкостью; 11 – дозирующий насос; 12 – калориферная установка.

Сушилки-грануляторы типа СГ-30 и СГ-60 Принцип работы аппарата СГ-30 Резервуар (3) имеет форму усеченного конуса, переходящего в распылитель (4), соединяющийся с фильтрами (5). Резервуар с исходными компонентами на тележке (1) закатывается в аппарат, поднимается пневмоцилиндром (2). Поток воздуха всасывается вентилятором (8), приводимым в действие электродвигателем (7), очищается в воздушных фильтрах (12), нагревается до заданной Т в калориферной установке (16) и проходит снизу вверх через воздухораспределительную решетку. Продукт — перемешивается. Затем в псевдоожиженный слой из емкости (14) дозирующим насосом (13) подается через форсунку гранулирующая жидкость и происходит гранулирование таблеточной смеси. Сжатый воздух, подается к пневматической форсунке по системе распыления гранулирующей жидкости (15). Встряхивающее устройство (6) соединено с устройством, перекрывающим заслонки (10). При встряхивании фильтров заслонка перекрывает доступ псевдоожижающего воздуха к вентилятору, прекращая псевдоожижение продукта. Путем встряхивания фильтры очищают от продукта, находящегося в виде пыли, который затем гранулируется. В выходной части вентилятора размещен шибер (9) с ручным механизмом управления, регулирует расход псевдоожижающего воздуха. Через определенный промежуток времени отключается система распыления и начинается сушка гранулята.

Сушилки-грануляторы типа СГ-30 и СГ-60 Аппарат работает в автоматическом режиме. Обеспечивается последовательность и продолжительность операций, а также цикличность и длительность процесса встряхивания фильтров и синхронность с ним работы заслонки. По окончании всего цикла гранулирования автоматически выключается вентилятор и прекращается подача пара в калориферную установку. Опускается продуктовый резервуар. Тележку вместе с резервуаром выкатывают, из сушилки, гранулят поступает на таблетирование. Применение установок типа СГ дает ряд преимуществ: сокращение производственного цикла, в большинстве случаев он длится 25-45 мин (вместо 11 — 30 ч); уменьшение количества применяемого оборудования (с 5 до 2 видов) и соответственно сокращение производственных площадей почти на 50%; снижение трудоемкости процесса, так как отпадает ряд ручных производственных операций.

В последние годы в фарм.промышленность внедряются аппараты и машины, в которых совмещаются несколько технологических операций. Перспективны смесители-грануляторы, предназначенные для смешивания сыпучих материалов с жидкостью и их гранулирования. В последние годы в фарм.промышленность внедряются аппараты и машины, в которых совмещаются несколько технологических операций. Перспективны смесители-грануляторы, предназначенные для смешивания сыпучих материалов с жидкостью и их гранулирования.

Принцип работы смесителя-гранулятора Гранулирующая жидкость поступает по патрубку (4) и растекается по поверхности ротора (2). Сыпучий компонент по патрубку (5) попадает на слой жидкого компонента и под действием центробежных сил внедряется в него. Возможна подача нескольких сыпучих и жидких компонентов. В этом случае патрубки для подачи сыпучих материалов располагаются по окружности для лучшего распределения компонентов в смеси. Готовая смесь, дойдя до конуса (3), под действием центробежных сил протекает через отверстия, диспергируется и захватывается потоком воздуха, поступающего по патрубкам (9). Полученные гранулы оседают в конической части конуса, а воздух через сетку (7) удаляется из аппарата. Размер гранул зависит от режима работы ротора, напора воздуха и геометрии перфорации конуса.

TAMIS VIBRANT EN CONTINU MP412 TAMIS VIBRANT EN CONTINU MP412 Вибрационное сито для непрерывного просеивания, диаметр сита 180 мм. Имеет сборник с крышкой. Набор сит с размером пор: 63, 125, 250, 530, 860 нм и 1,25 мм. Предназначено для лабораторий Производитель DeltaLab, Франция

HDGC 200 Hüttlin dryer granulator, Германия HDGC 200 Hüttlin dryer granulator, Германия Сушитель – гранулятор в псевдоожиженном слое. Обеспечивает равномерное смешивание основных и вспомогательных веществ, гранулирование, а также покрытие таблеток оболочкой. Производство Hüttlin GmbH

Универсальный измельчитель-гранулятор Способен измельчать размолотые бракованные таблетки и сухие комочки гранулята в порошок. Подходит для высоковязких склеивающих веществ (увлажнителей). Механизм измельчения – наблюдается обратное вращение жёрнова и прижима, прижим надавливает на материал под определенным углом, жёрнов подвигает вещество к сетке, и наконец вещество проходит через отверстия сетки в виде частиц (зерен).

Смеситель-гранулятор серии CH Используется для смешивания порошкообразных и пастообразных веществ. Может смешивать различные по структуре вещества быстро и равномерно. Характеристики: горизонтальный, однолопастный, скребок прямой, удобный при очистке. Части соприкасающиеся с веществом из нержавеющей стали. Принцип работы: применяет лопасть, вращающаяся в бункере, для равномерного замешивания различных веществ. Круглое корыто и лопасть действуют в обратных направлениях. В сравнении с обычным смесителем порошков данное оборудование намного эффективнее и смешивает более равномерно.

Лабораторный миксер P 1 – 6 Представляет собой лабораторное устройство для перемешивания и влажного гранулирования. Компактная настольная модель позволяет установить аппарат в небольшом помещении. Имеет возможность установки сменных рабочих камер с размерами 0,25л, 1 л, 2 л, 4 и 6 л. Мешалка настраивается таким образом, чтобы скорость вращения продукта не зависела от объёма выбранной рабочей камеры.

Миксер P 100 и P 150 Миксер Р 100 и Р 150 для разработан специально для фармацевтической промышленности, для эффективного перемешивания и влажного гранулирования массы для таблетирования. Конструкция, наиболее удобна для использования в экспериментальных установках или небольших специализированных аппаратах. Предлагает различные возможности загрузки и работы с порошками и гранулирующими жидкостями, а также различные варианты для монтажа, очистки и управления, а также для подсоединения сушилке в псевдоожиженном слое.

Компактная система гранулирования CGS объединяет процессы: перемешивание, гранулирование и сушку. Обеспечивает бесперебойное и быстрое перемещение продукции от одного процесса к следующему, требует минимальных производственных площадей.

Комбинированная линия гранулирования CCS – закрытая комбинированная система элементы для производственной линии: -миксер-гранулятор - сушилка «псевдоожиженного слоя» Миксер и сушилка взаимосвязаны, что обеспечивает максимальную эффективность процесса производства. Благодаря этому они идеально вписываются в производственную зону. Поток движения продукции может осуществляется вертикально или горизонтально. Оба узла управляются одним пользовательским интерфейсом, но приборы независимы друг от друга и могут эксплуатироваться в любое время независимо друг от друга.

Показатели оценки качества гранул Внешний вид Размер (гранулометрический состав) Содержание влаги Содержание ЛВ Распадаемость Растворение Микробиологическая чистота

Качество полученного гранулята оценивают по следующим основным показателям: Качество полученного гранулята оценивают по следующим основным показателям: 1. Количественное содержание действующих веществ (равномерность распределения) 2. Определение влагосодержания 3. Определение гранулометрического состава 4. Определение насыпной массы 5. Определение сыпучести 6. Определение прессуемости

Количественное содержание действующих веществ (равномерность распределения) Количественное содержание действующих веществ (равномерность распределения) Гранулят должен быть однородным, так как от этого зависит точность дозирования лекарственных веществ. Согласно ГФ XI, если содержание действующих веществ до 10%, то допускается отклонение ±10%; если действующих веществ более 10%, то допускается отклонение ±5% (определяют только при необходимости, если это требование заложено в регламент для оценки качества гранулята)

Определение влагосодержания Определение влагосодержания Характер связи влаги и ее количество имеет существенное значение и на сыпучесть (дозирование) и на прессуемость материала. Влажность гранулята должна быть оптимальной и может колебаться от 0,5 до 6% и для разных веществ различна. Влагосодержание можно определить высушиванием гранулята до постоянного веса. Потерю в массе после сушки относят к начальной навеске образца и выражают в процентах. На производстве используют инфракрасные влагомеры, которые в течение нескольких минут позволяют определить влажность материала.

Определение гранулометрического состава Определение гранулометрического состава Фракционный (гранулометрический) состав, или распределение гранулята по размерам (дисперсность), оказывает влияние на: степень сыпучести, а следовательно, на ритмичную работу таблеточных машин; стабильность массы получаемых таблеток; точность дозировки лекарственного вещества; на качественные характеристики таблеток (внешний вид, распадаемость, прочность).

Обычно гранулят полидисперсен и состоит из частиц разных размеров и форм. Обычно гранулят полидисперсен и состоит из частиц разных размеров и форм. Для количественной оценки формы частиц в последнее время вводится понятие фактора формы, представляющего собой отношение длины частиц (I) к ее ширине (d) Ф = I/d Частицы, фактор формы которых находится в пределах от 1 до 20 хорошо "текут", являются "сыпучими" материалами.

Эффект «арки» и эффект «моста», наблюдающиеся Эффект «арки» и эффект «моста», наблюдающиеся при плохой сыпучести порошка

Определение насыпной плотности

Определение сыпучести ручные тестеры Измерение массы порошка осуществляется в емкости с известным объемом, после заполнения из воронки специальной формы в стандартных условиях.

Определение сыпучести Определение: времени сыпучести гранулята с известной массой или с известным объемом массы гранулята, которая протекает за установленное время Построение графика сыпучести во времени по отношению к массе образца

Устройство прибора для измерения скорости истечения Устройство прибора для измерения скорости истечения 1- воронка, 2- крышка, 3-угломер, 4-заслонка, 10-приемный стакан 11-горка 12-кольцо

Благодарю за внимание!