Фракционный и гранулометрический состав таблеточной массы

Раздробленные и испорошкованные материалы всегда неравномерны. По этой причине приходится отделять более крупные или более мелкие частицы от основной массы. Эта операция носит название просеивания, или грохочения, и осуществляется при помощи сит. Таким образом, просеиванием, грохочением или ситовой классификацией называется процесс разделения смеси зерен различных размеров при посредстве сит на две или более группы.

Для получения материалов, свободных от более мелких частиц, применяют метод двойного просеивания.

Ситовой фармакопейный анализ.

Для того, чтобы установить, как распределяются частицы материала по крупности, прибегают к ситовому анализу с помощью комплекта фармакопейных сит.

Для анализа берут 200 г измельченного материала. Навеску помещают на самое крупное (верхнее) сито и весь комплект встряхивают в течении 5 минут. Затем сита снимают по очереди одно за другим, каждое сито встряхивают отдельно над приемником или листом гладкой чистой бумаги.

Просеивание считается законченным, если количество материала, проходящего сквозь сито при дополнительном встряхивании в течение 1 минуты, составит менее 1% материала, оставшегося на сите. Отсев добавляют на верхнее сито оставшегося комплекта сит. Остаток материала на сите взвешивают. Общая потеря материала (на распыление) при ситовом анализе не должна превышать 1%.

Допускаются следующие отклонения в размерах частиц измельченного материала:

· Более мелких частиц (проходящих сквозь следующее, более мелкое сито) – не более 40%;

· Более крупных частиц (не проходящих через указанное сито) – не более 5%.

Насыпная (объемная) плотность.

Насыпную плотность — массу единицы объема свободно насыпанного порошка, определяют путем свободного насыпания порошка в определенный объем со стандартным уплотнением. Насыпная плотность зависит от формы, размера, плотности частиц порошка (гранул), их влажности. По значению насыпной плотности можно прогнозировать объем матричного канала и характер применяемых вспомогательных веществ.

Максимальную насыпную плотность пороша измеряют на приборе модели 545Р-АК-3 Ждановского завода технологического оборудования медицинской промышленности (ЖЗТО) (рис 1).

Рис. 1

Прибор состоит из основания (1), на котором размещен электродвигатель (2) и редуктор (3). На выходном валу редуктора смонтирован маховик (4) с эксцентриком (5). В стойке (6) размещен шток (7); на верхнем корпусе его закреплена втулка (8), на которую при помощи прокладки (9) и гайки (10) установлен измерительный стеклянный цилиндр (11) вместимостью 25 мл. Амплитуду колебаний регулируют при помощи винта (14) и контргайки (15) по шкале (12). В комплект прибора входит автотрансформатор (на рисунке не показан), с помощью которого регулируют частоту вращения мотора; число колебаний измерительного цилиндра фиксирует счетчик (13).

Взвешивают 5 г исследуемого порошка с точностью до 0,001 г и засыпают его в измерительный цилиндр. Устанавливают амплитуду колебаний посредством регулировочного винта (14) и после отметки по шкале (12) фиксируют положение контргайкой (15). Оптимальная амплитуда 35—40 мм. Частоту колебаний устанавливают при помощи автотрансформатора в пределах 150— 200 кол/мин по счетчику. Далее включают прибор тумблером (16) и следят за отметкой уровня порошка в цилиндре.

Когда уровень порошка становится постоянным (обычно через 5—10 мин), прибор выключают.

Максимальную насыпную плотность рассчитывают по формуле:

В зависимости от насыпной плотности таблетируемые вещества условно подразделяют на весьма тяжелые (р_н>2000 кг/м³), тяжелые (р_н> 1100 кг/м³), средние (р_н> 600 кг/м³), легкие (р_н< 600 кг/м³)

Текучесть (сыпучесть)

Сыпучестью таблетируемой массы называют способность порошкообразной системы под силой собственной тяжести обеспечивать равномерное заполнение материального канала.

Материал, имеющий плохую сыпучесть, забивает отверстие подачи материала, прилипает к стенкам питателей, что нарушает ритм поступления материала в матрицу. Это приводит к тому, что заданная масса и плотность таблетки будут нарушаться, что может привести к нарушению дозирования лекарственного препарата.

Сыпучесть определяют по скорости высыпания определенного количества материала (30,0—100,0 г) из металлической или стеклянной воронки со строго заданными геометрическими параметрами.

Наиболее точные результаты, с хорошей воспроизводимостью получают при определении сыпучести на стандартных приборах, например приборе модели GDT фирмы «Эрвека» (ФРГ) или вибрационном устройстве модели ВП-12А (ЖЗТО) (рис.2).

Рис. 2. Устройство прибора модели ВП-12А. а- измерение сыпучести, б- измерение угла естественного откоса, 1- воронка, 2- крышка, 3- тумблер, 4- заслонка, 5- электромагнит, 6- якорь, 7- амортизатор, 8- тяга, 9- шарнир, 10- приемный стакан, 11- горка, 12- кольцо, 13- угломер.

Устройство для испытания материалов на сыпучесть ВП-12А состоит из корпуса, внутри которого смонтированы все функциональные узлы. В приборе предусмотрена вибрация конусной воронки путем жесткого соединения ее с электромагнитным устройством, работающим от сети переменного тока. Навеску порошка (гранулята) массой 30 г (взвешивают с точностью до 0,01 г) осторожно, без уплотнения, засыпают в воронку (1) предварительно сняв крышку (2). Включают устройство тумблером (3) при закрытой заслонке (4) и одновременно включают электромагнит (5) и секундомер. Электромагнит притягивает якорь (6), сжимая амортизатор (7). С частотой 50 Гц вибрация от якоря передается воронке, которая связана с якорем при помощи тяги (8) и шарнира (9). После 20 секунд утряски, необходимой для получения стабильных показателей, открывают заслонку (4) и отсчитывают секундомером с точностью до 0,2 секунд время истечения материала из воронки в приемный стакан (10). По окончании истечения прибор выключают.

Сыпучесть рассчитывают по формуле:

V=m\(t-20),

где V — сыпучесть, г/с; м — масса навески, г; t— полное время опыта, с. 20 — время утряски, с.

Сыпучесть характеризуется коэффициентом сыпучести:

Кс=tr³\m,

Где t – среднее время истечения, с; r – радиус выпускного отверстия, см; m – масса навески, г.

Обычно проводят 5 повторных измерений и окончательный результат вычисляют по формуле:

Vc=ΣV\n,

где n = 5 (число повторных опытов).

При определении сыпучести порошков с малой насыпной плотностью допускается использование навески массой 30 г.

Условно принята следующая характеристика порошкообразных веществ по их сыпучести:

ü отличная 8,6-12,0 г/с;

ü хорошая 6,6-8,5 г/с;

ü удовлетворительная 3,0-6,5 г/с;

ü допустимая 2,0-3,0 г/с;

ü плохая 1,0-2,0 г/с;

ü очень плохая – менее 1,0 г/с.

Для оптимизации сыпучести порошка добавляют необходимые вспомогательные вещества, а в случае неэффективности такого подхода используют технологический прием – гранулирование порошкообразных веществ.

Для предварительной оценки текучести порошка используют определение угла естественного откоса

Угол естественного откоса (определяется с помощью того же прибора ВП-12А) — угол между образующей конуса из сыпучего материала (11) и горизонтальной плоскостью (12). Угол естественного откоса изменяется в широких пределах — от 25 до 30° для хорошо сыпучих материалов, от 60—70° для связных материалов. Таким образом, угол естественного откоса является показателем, определяющим потенциальную сыпучесть материала.

Для определения угла естественного откоса предварительно устанавливают объем порошка, который должен заполнить кольцо (12), с образованием горки (11). Затем полученный по объему порошок засыпают в воронку, включают устройство, открывают заслонку. После истечения порошка выключают устройство, убирают излишки порошка и подводят угломер (13), определяя по шкале угол естественного откоса. По пяти повторным опытам рассчитывают среднее значение угла естественного откоса.

Прессуемость

Прессуемость порошка (гранулята) — это способность его частиц к взаимному притяжению и сцеплению под давлением. Прессуемость характеризуется прочностью и устойчивостью таблеток после снятия давления. Чем лучше прессуемость порошка, тем выше при равных условиях прочность таблетки.

Таблетирование основано на использовании свойств порошкообразных веществ уплотняться под давлением с образованием связнодисперсной системы. Характер соединения частиц в таблетке определяется взаимодействием молекулярных, капиллярных и электрических сил между контактирующими поверхностями, а также на их механическом сцеплении. Поэтому знание способности частиц вещества к когезии под давлением – прессуемости, позволяет прогнозировать механическую прочность изготавливаемых таблеток. Если прессуемость плохая, таблетки получаются непрочные и иногда разрушаются даже при выталкивании из матрицы. Для таблетирования таких веществ необходимо добавление вспомогательных (связывающих) веществ или, что не очень желательно, повышение давления прессования.

Значение этой величины позволяет подобрать вспомогательные вещества, метод гранулирования, соответствующие пресс-формы и правильно выбрать величину давления прессования для получения доброкачественных таблеток.

Для определения прессуемости материала навеску массой 0,3 или 0,5 г прессуют в матрице с диаметром отверстий 9 или 11 мм соответственно на гидравлическом прессе при давлении 120 МПа. Навеску исследуемой массы отвешивают па ручных весах, помещают ее в матрицу, поддерживаемую левой рукой на нижнем пуансоне и вставляют верхний пуансон. Всю пресс-форму ставят на середину плунжера гидравлического пресса и прессуют до нужного удельного давления, отмеченного манометром.

После запрессовки таблетку выталкивают из матрицы нижним пуансоном на том же гидропрессе.

Полученную таблетку взвешивают на торсионных весах, высоту измеряют микрометром и вычисляют по формуле коэффициент прессуемости:

Kpr=m\h,

где m — масса таблетки, г (10-³ кг); h — высота таблетки, см (10-² м).

Чем выше коэффициент, тем лучше прессуемость.

Степень сжатия (коэффициент уплотнения)

Важной технологической характеристикой является способность таблетируемой массы к перемещению и деформации. Эту способность оценивают по значению коэффициента сжатия. Чем он больше, тем больше времени тратится на прессование, при этом расходуется больше усилий на выталкивание таблеток из матрицы.

Это отношение высоты порошкообразного вещества в матрице (Н1) к высоте изготовленной таблетки (Н2):

Ксж = Н1/Н2

Внешний вид и механическая прочность во многом зависят от адгезионных свойств материала. Чем больше силы трения между частицами, а также между частицйами и стенками матрицы, тем больше усилие необходимо приложить для выталкивания таблеток из матрицы. Это может привести к неоднородности поверхности таблеток, наличию сколов или трещин. Для уменьшения усилия выталкивания к лекарственным веществам добавляют необходимые смазывающие вспомогательные вещества и изучают возможность снижения давления прессования. Силу выталкивания таблеток из матрицы определяют с помощью специальных датчиков, установленных в таблеточных машинах, а в лабораторных условиях – на гидравлическом прессе с помощью манометра. Навеску вещества массой 0,3 г прессуют в матрице с диаметром 9 мм при давлении 120 МПа. Выталкивание таблеток проводят нижним пуансоном, при этом на манометре регистрируется выталкивающее усилие, которое не должно превышать 15% от приложенного давления прессования.

Таким образом, определение основных технологических характеристик порошкообразных веществ, оценка их способности к таблетированию позволяет прогнозировать необходимость использования вспомогательных компонентов и рациональную схему изготовления таблеток.