Understanding The Dry Granulation Process

Understanding The Dry Granulation Process

Die Trockengranulierung ist ein Verfahren, bei dem Granulate ohne Hilfe einer flüssigen Lösung gebildet werden. Das Verfahren wird angewandt, wenn die zu granulierenden Bestandteile gegenüber Feuchtigkeit oder Hitze empfindlich sind. Die Verdichtung wird angewandt, um das Pulver zu verdichten und Granulate zu bilden. Das Verfahren wird durch Slugging oder einer Walzenpresse/ Tablettenpresse durchgeführt. Es ist wichtig zu beachten, dass, wenn eine Tablettenpresse für das Trockengranulierverfahren verwendet wird, die Pulver nicht genügend natürliche Strömung besitzen, um das Produkt gleichmäßig dem Formhohlraum zuzuführen, was zu einem unterschiedlichen Verdichtungsgrad führt, was wiederum zu ungleichmäßigen Granulaten führt, wenn sie gemahlen werden.

Slugging

Die ursprüngliche Methode der Trockengranulierung benutzte eine schwere Tablettenpresse, um das trockene Pulver zu verdichten. Der Verdichtungsprozess ist in diesem Fall als Slugging bekannt und das verdichtete Material ist daher in Form von "Slugs” - typischerweise 25 mm im Durchmesser und 10-15 mm dick. Eine Hammermühle eignet sich hervorragend zum Aufbrechen der Schnecken, um Granulate zu erzeugen. Ein Produktionsunternehmen kann auch eine herkömmliche Tablettenmaschine oder eine hochleistungsfähige Rotationspresse zum Verdichten des Trockenpulvers verwenden.

Walzenpressen

Eine sanftere Alternative zum Slugging ist die Verdichtung mit einer Walzenpresse. Bei dieser Vorrichtung (üblicherweise als Chilsonator bezeichnet) wird das gemischte Pulver durch zwei gegenläufige Walzen gepresst, um ein komprimiertes Blatt zu bilden. Die Blätter sind spröde und brechen leicht in Blättchen. Die Blättchen müssen sorgfältig behandelt werden, um sie in Granulate zu trennen, danach können sie auf die gewünschte Größe gemahlen werden. Die Geräte für eine Walzenkompaktierung oder Trockengranulierung bieten eine breite Palette von Drücken und Walzen-Typen, um eine ordnungsgemäße Verdichtung zu erreichen. Diese Ausrüstung ist im Vergleich zu anderen Prozessmaschinen laut und staubig. Materialvorschubgeschwindigkeiten sind für die Erreichung des Endziels entscheidend. Der Prozess kann wiederholte Verdichtungsschritte erfordern, um den ordnungsgemäßen granulatförmigen Endpunkt zu erreichen.

Endpunkt des Granulationsverfahrens

Granulation ist vielleicht eher eine Kunst als eine Wissenschaft, und eine der Schwierigkeiten besteht darin, zu bestimmen, wann die Granulierung abgeschlossen ist. Es gibt mehrere Maßnahmen, die verwendet werden können, um den Endpunkt des Granulierungsverfahrens zu bestimmen, d.h. wenn die gewünschte Teilchengröße erreicht worden ist. Eine einfache Methode, die ein Bediener verwenden kann, besteht darin, eine Kugel aus Granulat zu formen, indem man das Granulat in der Hand rollt. Der Ball sollte weder hart noch weich sein, und bei Anwendung von leichtem Fingerdrucks leicht brechen. Was bleibt, nachdem der Ball gebrochen ist, sollte granulatförmig sein und feinem Pulver nicht ähneln. Im Falle der Trockengranulierung gibt es mehrere Mittel, die bei der Mühle oder dem High-Shear-Mixer angewandt werden können, um den Endpunkt zu erkennen. Dazu gehören die Messung der Spannung und des Stroms des Motors, der den Mischer oder die Mühle antreibt (es wird angenommen, dass die vom Motor ausgeübte Kraft oder das Drehmoment auf die Teilchengröße der Granulate bezogen ist). Diese Methode ist im Nassgranulationsverfahren weit verbreitet. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, eine Probe des Pulvers zu entfernen und ihre Grundströmungsenergie in einem Pulverrheometer zu messen. Die grundlegende Strömungsenergie (BFE), ein dynamischer Pulverparameter, kann ein empfindlicher Marker des Übergangspunktes von der Nassmasse zum Granulat sein, und ein präzises Werkzeug zum Nachweis, dass Granulate ihre optimalen Eigenschaften erreicht haben.

Granulationsprobleme

Die erfolgreiche Verdichtung hängt von der Kompatibilität der komprimierten Produkte ab. Wenn das Material nicht vollständig granuliert ist, kann die Charge einen zu hohen Feinstkornanteil enthalten, wenn er nicht entfernt oder verarbeitet wird. Eine solche Situation kann zu Capping, Absplittern, Laminieren, sowie zu Gewichts- und Härteproblemen bei der Tablettenpresse beitragen.

Die Notwendigkeit für die Überprüfungen von großen Mengen an Feinstkornanteilen ist für die Walzenkompaktierung üblich, und das Ausmaß, bis zu dem es gesteuert werden kann, hängt von der Art der Zutaten ab. Jedes Produkt, das wegen der Partikelgröße aus dem Rest der Charge entfernt wird, muss analysiert werden, um zu bestimmen, was entfernt wurde. Eine Walzenkompaktierung der Gesamtformel ist in der Regel nicht erforderlich. Der Zweck besteht darin, Pulver zu verdichten und Granulate der Produkte in der Formel zu bilden, die verdichtet werden muss, die Granulate zu mahlen und sie dann mit den restlichen Zutaten der Formel wieder zu mischen. Die meisten trockengranulierten Produkte haben keine Probleme mit Picking und Kleben, da keine Feuchtigkeit vorhanden ist.

Eine übermäßige Granulation hingegen kann Chargen produzieren, die eine ungleichmäßige Verteilung der Feinstoffe aufweisen, was zu Problemen bei Kompression, Härte, ungleichmäßiger Farbverteilung oder anderweitig beeinträchtigender Tablettenqualität führt.

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Bei der Nassgranulierung werden die Pulver mit Klebstoffen, anstatt durch Verdichten wie im Trockengranulationsverfahren, verknüpft. Der Klebstoff (üblicherweise als Bindemittel bezeichnet) wird in Form einer Lösung oder Suspension in eine geeigneten Flüssigkeit integriert. Die Flüssigkeit sollte nicht toxisch sein und ist vorzugsweise Wasser, obwohl verschiedene andere Lösungsmittel in Betracht gezogen werden können, wie beispielsweise 2-Propanol und Ethanol. Diese können allein oder in Kombination mit anderen Lösungsmitteln verwendet werden. Die Granulationsflüssigkeit wird dem Pulver unter dem Einfluss eines Flügelrads (in einem High-Shear-Granulierer), durch Schrauben (in einem Doppelschneckenextruder) oder Luft (in einem Wirbelschichtgranulator) zugesetzt. Die Agitation der Teilchen mit der zugegebenen Flüssigkeit erzeugt eine Bindung zwischen den primären Pulverteilchen, um nasse Granulate zu erzeugen. Der letzte Schritt des Nassgranulierungsverfahrens ist die Verdampfung der Lösung, die die ursprünglichen Pulverpartikel mit dem Klebstoffbindemittel verlässt. Die Granulate können auf die gewünschte Größe gemahlen werden.

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