การลดขนาดอนุภาคในเภสัชภัณฑ์: กลไก โรงสี และการควบคุม PSD

การลดขนาดอนุภาคในเภสัชภัณฑ์ไม่ได้เป็นเพียง "การทำให้ผงละเอียดขึ้น" เท่านั้น เป็นการดำเนินการแบบหน่วย - การสับเปลี่ยน - ซึ่งเอาท์พุต, การกระจายขนาดอนุภาค (PSD), กำหนดอัตราการละลาย, ความสม่ำเสมอของการผสม, การไหลของผง และสำหรับหลายโมเลกุล การดูดซึมทางปาก คำตอบที่ใช้ได้จริงสำหรับทีมงานด้านการกำหนดสูตรและกระบวนการส่วนใหญ่นั้นตรงไปตรงมา: กำหนดเป้าหมาย PSD จากข้อกำหนดทางชีวเภสัชภัณฑ์และการผลิตก่อน จากนั้นเลือกกลไกการแยกส่วนและจุดตัดตัวแยกประเภทที่สามารถส่ง PSD นั้นซ้ำได้ โรงสีแบบพลังงานของเหลวสามารถเข้าถึง d50 ใกล้ 1 ถึง 5 ไมครอน โดยทั่วไปโรงสีแบบค้อนจะละเอียดระหว่าง 50 ถึง 200 ไมครอน และทั้งสองอย่างอาจเป็นคำตอบที่ถูกต้องสำหรับผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกัน การเลือกกลไกตามนิสัยมากกว่าพฤติกรรมทางวัตถุคือจุดเริ่มต้นของปัญหาการขยายขนาดส่วนใหญ่

การลดขนาดอนุภาคใดที่เปลี่ยนแปลงจริงในผลิตภัณฑ์ยา

พื้นที่ผิวจำเพาะแปรผกผันกับเส้นผ่านศูนย์กลางของอนุภาค การลดขนาดอนุภาคเฉลี่ยจาก 200 ไมครอนเป็น 20 ไมครอนจะคูณพื้นผิวที่สามารถละลายได้ประมาณสิบ ลงไปเหลือ 2 ไมครอนคูณด้วยประมาณหนึ่งร้อย ผลกระทบปลายน้ำเกือบทั้งหมดของการสับเปลี่ยนตามมาจากข้อเท็จจริงทางเรขาคณิตเพียงข้อเดียว

ความสัมพันธ์ของโนเยส-วิทนีย์ทำให้ผลลัพธ์ชัดเจน: อัตราการละลายเป็นสัดส่วนกับพื้นที่ผิวที่สัมผัสกับตัวกลางในการละลาย คูณด้วยระดับความเข้มข้นที่ข้ามชั้นขอบเขต สำหรับโมเลกุล BCS คลาส II หรือคลาส IV นั่นมักจะเป็นความแตกต่างระหว่างผลิตภัณฑ์ที่จำกัดการดูดซึมกับผลิตภัณฑ์ที่นำไปใช้ได้ในเชิงพาณิชย์ การย้าย d50 จาก 100 ไมครอนเป็น 5 ไมครอนสามารถเปลี่ยนโปรไฟล์การละลายที่ช้าและไม่สมบูรณ์ให้กลายเป็นโปรไฟล์ที่เสร็จสมบูรณ์ภายใน 30 นาที

ขนาดอนุภาคยังส่งผลต่อคุณลักษณะด้านคุณภาพที่สำคัญอื่นๆ อีกหลายประการ:

• ความสม่ำเสมอของปริมาณและส่วนผสม - การลดเส้นผ่านศูนย์กลางของอนุภาคลงครึ่งหนึ่งจะเพิ่มจำนวนอนุภาคในหนึ่งหน่วยขนาดโดยประมาณเป็นสองเท่า ซึ่งจะทำให้ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานสัมพัทธ์ของส่วนผสมที่มีขนาดต่ำแคบลง
• ความสามารถในการไหล - ผงละเอียดจะเกาะตัวกันมากขึ้น ดังนั้นมุมของการพักตัวและดัชนีความสามารถในการอัดของ Carr จึงลดลงทั้งคู่ โดยทั่วไปจำเป็นต้องใช้แกรนูเลชันหรือสารเพิ่มปริมาณตัวพาที่หยาบกว่า
• การบดอัด - การศึกษาเกี่ยวกับแรงอัดโดยตรงที่ตีพิมพ์เผยแพร่แสดงให้เห็นว่าเม็ดยามีความพรุนและความต้านทานแรงดึงเพิ่มขึ้นเมื่อขนาดอนุภาคลดลง ซึ่งจะทำให้หน้าต่างแรงอัดที่ใช้ได้เลื่อนไป
• ความเสถียรทางกายภาพและทางเคมี - การเกิดไมโครไนเซชันจะสร้างบริเวณที่ไม่มีรูปร่างและพื้นผิวที่สดใหม่และมีพลังงานสูง ซึ่งสามารถตกผลึกใหม่ ให้ความชุ่มชื้น หรือจับตัวเป็นก้อนในระหว่างการเก็บรักษา

กลไกการแบ่งส่วนและตำแหน่งที่แต่ละอันพอดี

กลไกจะแตกต่างกันไปตามความเค้นที่เกิดขึ้น และความเครียดจะเป็นตัวกำหนดทั้งความละเอียดที่ทำได้และความเสียหายที่เกิดขึ้นกับโครงตาข่ายคริสตัล ตารางด้านล่างจะสรุปว่าแต่ละกลไกให้ผลอย่างไรในสถานประกอบการทางเภสัชกรรม

อุปกรณ์การสีที่ใช้ในระดับเภสัชกรรม

การเลือกอุปกรณ์ตามมาจากกลไก ในทางปฏิบัติ ทั้งสามกลุ่มครอบคลุมงานลดขนาดอนุภาคส่วนใหญ่เกี่ยวกับส่วนผสมและส่วนเติมเนื้อยาที่ออกฤทธิ์ทางเภสัชกรรม

การกัดพลังงานของไหล (เจ็ท)

โรงบดบดโดยการชนกันของอนุภาคต่ออนุภาคภายในกระแสก๊าซความเร็วสูง โดยไม่มีตัวกลางทางกลและไม่มีตัวกรอง เนื่องจากพลังงานการบดมาจากการขยายตัวของก๊าซ กระบวนการนี้จึงระบายความร้อนด้วยตัวเองเป็นส่วนใหญ่ ซึ่งเหมาะกับ API ที่ไวต่อความร้อน โรงสีฟลูอิดไดซ์เบดเจ็ตรวมการบดและการจำแนกประเภทภายในไว้ในตัวเดียว โดยให้ค่า d50 ประมาณ 1 ถึง 5 ไมครอนพร้อมขนาดด้านบนที่ควบคุมได้ ในขณะที่โรงสีไอพ่นแบบเกลียวนั้นเรียบง่ายกว่าและราคาถูกกว่า แต่ช่วยให้มีการแพร่กระจายได้กว้างขึ้น ปริมาณการใช้ก๊าซเป็นทั้งต้นทุนการดำเนินงานหลักและตัวแปรหลักในการขยายขนาด

โรงบดฟลูอิไดซ์เบดเจ็ทสำหรับการเจียรแบบ Ultrafine แบบแห้ง นำเสนอการเจียรที่อุณหภูมิต่ำโดยไม่ต้องใช้สื่อด้วย D50 ที่ปรับได้ตั้งแต่ 1 ถึง 45 μm เหมาะสำหรับวัสดุที่ไวต่อความร้อน มีความบริสุทธิ์สูง และวัสดุแข็ง ดูผลิตภัณฑ์ →

โรงบดกระแทกและการขัดสีทางกล

โรงสีค้อนและโรงสีพินดิสก์เป็นอุปกรณ์หลักในการลดขนาดหยาบถึงปานกลาง โดยทั่วไปคือ 50 ถึง 200 ไมครอน และตะแกรงของพวกมันจะกำหนดขนาดด้านบนสุดโดยกลไก โรงสีแบบสั่นและโรงสีสื่อแบบกวนใช้การขัดสีเพื่อให้ได้ขนาดที่ละเอียดยิ่งขึ้นโดยมีการกระจายที่แคบยิ่งขึ้น บทความของเราเกี่ยวกับ หลักการทำงานของโรงสีสั่น อธิบายว่าเรขาคณิตของห้อง ประจุสื่อ และแอมพลิจูดมีปฏิสัมพันธ์กันอย่างไรเพื่อกำหนดทั้งความวิจิตรและปริมาณงาน

การกัดแบบเปียกและการกัดสื่อ

เมื่อเป้าหมายลดลงต่ำกว่าไม่กี่ไมครอน การกัดเม็ดบีดแบบเปียกจะมีความน่าสนใจมากขึ้น โดยตัวพาของเหลวจะยับยั้งฝุ่น การเกิดไฟฟ้าสถิตและการรวมตัวใหม่ และโรงสีเม็ดบีดจะมีความละเอียดถึง 0.1 ถึง 1 ไมครอนเป็นประจำ ข้อเสียคือขั้นตอนการทำให้แห้งที่ปลายน้ำและการสึกหรอของตัวกลาง ซึ่งจะต้องวัดปริมาณกับขีดจำกัดความไม่บริสุทธิ์ขององค์ประกอบก่อนที่เส้นทางจะได้รับการแก้ไข

การจำแนกประเภทคือสิ่งที่แก้ไข PSD

โรงสีจะทำลายเพียงอนุภาคเท่านั้น ตัวแยกประเภทจะตัดสินใจว่าอันไหนจะออกไป ในระบบวงจรปิด โรงสีและตัวแยกประเภทอากาศจะถูกกำหนดขนาดไว้ด้วยกัน: วัสดุหยาบจะถูกคัดแยกและส่งคืนไปยังโซนการเจียร ในขณะที่ค่าปรับจะรายงานไปยังตัวกรองผลิตภัณฑ์ จุดตัด ซึ่งโดยปกติจะแสดงเป็น d50 หรือ d97 ถูกกำหนดโดยความเร็วของโรเตอร์ การไหลของอากาศ และรูปทรงภายใน

เครื่องแยกประเภทอากาศสำหรับการแยกผงขนาดไมครอนแบบแห้ง ให้การควบคุมโรเตอร์ความถี่แปรผันและการจัดประเภท D50 1–45 μm ติดตั้งระบบวงจรปิดที่เหมาะสมกับโรงสีแบบบอล ระบบสั่น หรือโรงงาน Raymond ดูผลิตภัณฑ์ →

ต้องระบุตัวเลขสองตัว ไม่ใช่หนึ่งตัว ขนาดด้านบนควบคุมหางการละลายและความรู้สึกปากของรูปแบบยาสุดท้าย เศษส่วนปรับจะควบคุมการไหล ฝุ่น และความสม่ำเสมอของเนื้อหา การตัดเฉือนแบบคมซึ่งมีอัตราส่วนแคบระหว่าง d90 และ d10 คือสิ่งที่แยกเส้นระดับไมโครไนซ์ที่มั่นคงออกจากเส้นที่ต้องปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง

ตัวแปรกระบวนการและข้อผิดพลาดทั่วไป

ความล้มเหลวของ PSD ส่วนใหญ่จะย้อนกลับไปที่รายการตัวแปรสั้นๆ ควบคุมพวกมันและกระบวนการสามารถทำซ้ำได้เป็นชุดแล้วชุดเล่า

• อัตราการป้อนและเวลาพัก: การให้อาหารมากเกินไปในโรงสีเจ็ทจะเปลี่ยนค่า PSD หยาบ และในบาง API จะทำให้เนื้อหาไม่มีรูปร่างเพิ่มขึ้น
• ขนาดอนุภาคฟีด: โรงสีทำงานได้ดีที่สุดภายในหน้าต่างฟีดที่กำหนดไว้ ดังนั้นขั้นตอนก่อนโรงสีแบบแปรผันจะสร้าง PSD สุดท้ายที่แปรผันได้
• อุณหภูมิและความชื้น: การสะสมความร้อนสามารถละลาย ทำให้สูญเสียน้ำ หรือตกผลึกใหม่ของ API ในขณะที่อากาศชื้นจะจับตัวเป็นก้อนผงดูดความชื้น
• ประจุไฟฟ้าสถิต: ผงที่มีขนาดไมครอนสามารถบรรทุกประจุได้สูง ทำให้เกิดการยึดเกาะผนัง ตัวกรองมองไม่เห็น และการสูญเสียผลผลิตซึ่งโดยทั่วไปจะอยู่ที่ 5 ถึง 15 เปอร์เซ็นต์ของแบตช์
• การปนเปื้อน: การสึกหรอของสื่อ ไลเนอร์ และหน้าจอทำให้เกิดโลหะที่ต้องอยู่ภายในขีดจำกัดความไม่บริสุทธิ์ของธาตุ
• วิธีการวัด: การเลี้ยวเบนของเลเซอร์ การวิเคราะห์ตะแกรง และกล้องจุลทรรศน์จะให้ค่าที่แตกต่างกัน ดังนั้นข้อกำหนดจะต้องระบุชื่อวิธีการและสภาวะการกระจายตัว

วิธีระบุระบบลดขนาดอนุภาค

ข้อกำหนดที่สร้างขึ้นตามลำดับนี้จะช่วยหลีกเลี่ยงการทำงานซ้ำที่มีราคาแพงในการพัฒนาในภายหลัง:

1. กำหนดเป้าหมาย PSD จากวิธีการละลายและการประเมินการดูดซึม ไม่ใช่จากผลิตภัณฑ์อ้างอิง
2. กำหนดคุณลักษณะของ API: ความเปราะ จุดหลอมเหลว แนวโน้มอสัณฐาน การดูดความชื้น และดัชนีการเสียดสี
3. เลือกกลไก จากนั้นเลือกประเภทอุปกรณ์ - เจ็ทแห้ง กลไกแห้ง หรือตัวกลางเปียก
4. กำหนดขนาดตัวแยกประเภทตามขนาดสูงสุดที่ต้องการ และยืนยันว่าค่าปรับนั้นยอมรับได้สำหรับการประมวลผลดาวน์สตรีม
5. รันบล็อกการออกแบบการทดลองตามอัตราการป้อน แรงกดในการเจียรหรือความเร็วโรเตอร์ และความเร็วของลักษณนาม
6. รับรองวิธี PSD และล็อคโปรโตคอลการสุ่มตัวอย่างก่อนแบทช์วิศวกรรมชุดแรก

สายการผลิต Ball Mill และ Classifier สำหรับผง Ultrafine รองรับการบดแบบวงจรปิดที่ปรับแต่งได้ 11–50 ตันต่อชั่วโมง พร้อมการควบคุมที่ตั้งโปรแกรมได้ ตัวแยกประเภทหลายตัว และวัสดุ เช่น แคลเซียมคาร์บอเนต ตะกรัน แบไรท์ และดินขาว ดูผลิตภัณฑ์ →

ในกรณีที่ผลิตภัณฑ์ต้องการการเจียรแบบวงจรปิดในปริมาณมาก แทนที่จะใช้การกัดด้วยเจ็ทครั้งเดียว การกำหนดค่าการบดและตัวแยกประเภทที่เข้าคู่กันจะรักษาภาระการหมุนเวียนให้คงที่ และช่วยให้เส้นโค้งเป้าหมายสามารถทำซ้ำได้ในระดับการผลิต

ประสบการณ์การแปรรูปผงให้ผลตอบแทนที่คุ้มค่า

Jiangsu JND Environmental & Energy Technology Co., Ltd. ได้สร้างอุปกรณ์แปรรูปผงและสิ่งแวดล้อมจากฐานของบริษัทในเมืองหยานเฉิง มณฑลเจียงซูมาตั้งแต่ปี 2545 กลุ่มผลิตภัณฑ์ของเราครอบคลุมการบด การบด การจำแนกอากาศ การเตรียมผงละเอียดพิเศษ การอบแห้ง การกำจัดฝุ่น และการบำบัดก๊าซไอเสีย ซึ่งเป็นหน่วยปฏิบัติการแบบเดียวกับที่อยู่เบื้องหลังการลดขนาดอนุภาคทางเภสัชกรรม ซึ่งได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมในระดับอุตสาหกรรม งานพัฒนาได้รับการสนับสนุนจากศูนย์วิจัยเทคโนโลยีประจำจังหวัด ความร่วมมือระยะยาวกับมหาวิทยาลัยต่างๆ เช่น Southeast University และ Tongji University และระบบการจัดการที่ได้รับการรับรอง ISO 9001, ISO 14001 และ OHSAS 18001

หากคุณกำลังระบุสายการผลิตการกัดและการจัดหมวดหมู่ หรือแก้ไขปัญหา PSD ที่ไม่คงอยู่ วิศวกรของเราสามารถตรวจสอบข้อมูลวัสดุและเส้นโค้งเป้าหมายร่วมกับคุณได้ - ส่งข้อมูลวัสดุและเป้าหมาย PSD ของคุณมาให้เรา และเราจะกลับมาพร้อมกับการกำหนดค่าที่ใช้งานได้จริง