Изучение кинетики сушки гранул цеолита в сушилке псевдоожиженного слоя

Исследована кинетика и основные параметры сушки гранул цеолита природного в сушилке псевдоожиженного слоя. Изучено влияние влажности материала, температуры, скорости псевдоожижения и продолжительности процесса на скорость сушки. На основании анализа полученных данных обоснована продолжительность процесса сушки гранул цеолита природного в сушилке псевдоожиженного слоя: продолжительность 9-11 минут для температурного режима 60 °С и 5-7 минут для режима нагрева 75 °С при скорости псевдоожижения 8 м/с.

Ключевые слова: цеолит, гранулы, сушка, сушилка псевдоожиженного слоя, режим сушки

Сушка в технологии твердых лекарственных форм (гранул, таблеток и капсул), особенно при использовании влажного гранулирования, является одним из основных способов удаления воды или другой жидкости из твердого материала. В процессе влажного гранулирования между частицами образуются определенные связи, которые обеспечивают пластичность материала и позволяют изменять форму гранул без их разрушения. Для получения готового продукта необходимо укрепить эти связи, предоставив жесткость полученной в процессе гранулирования структуре, что позволит в значительной степени стабилизировать и повысить технологические свойства (прочность, прессуемость, гигроскопичность и др.). Обычные способы сушки, используемых в фармацевтической промышленности, преимущественно включают в себя сушку горячим воздухом в сушилке полочного типа и сушку в условиях псевдоожиженного слоя. Однако в последнее время на фармацевтических предприятиях широкое распространение получили сушильные аппараты, которые работают по принципу псевдоожижения [1-3].

Оценка процесса сушки требует изучения его основных параметров, таких как оптимальная температура сушки и скорость подачи теплоносителя. В большинстве случаев эти параметры не могут быть оценены с помощью аналитического метода, следовательно, использование предварительного экспериментального изучения является очень важным и необходимым [4].

Цель исследования. Изучение процесса сушки гранул цеолита природного, полученных путем влажного гранулирования, в сушилке псевдоожиженного слоя для обоснования оптимальных режимов сушки.

Материалы и методы. Объектом исследования служили гранулы цеолита природного размером 0,51,0 мм, полученные путем влажного гранулирования с использованием лабораторного гранулятора НГ-12 Мариупольского завода технологического оборудования. В качестве увлажнителя использовали 7% крахмальный клейстер который добавляли к порошкообразной смеси в количестве 25%. Исследование процесса сушки проводили в лабораторной установке псевдоожиженного слоя. В качестве сушильного агента использовали горячий воздух, нагретый до температуры 60 и 75 ° С. Скорость псевдоожижения составляла 6 м/с, 8 м/с и 10 м/с, что соответствовало 1,1 м3/мин, 1,5 м3/мин и 1,7 м3/мин соответственно. Продолжительность процесса сушки составляла 1, 2, 3, 5, 7, 9, 11, 13 и 15 мин. После каждого указанного промежутка времени, отбирали навеску гранул и

определяли их влажность по методике ГФУ [5]. Влажность выражали в величинах грамм воды / грамм сухого вещества (г.в./г.с.в.), а скорость сушки в величинах грамм воды / грамм сухого вещества за минуту (г.в./г.с.влмин.).

Результаты и обсуждение.

Полученные экспериментальные данные показали, что испарение влаги начинается уже с первой минуты и происходит с разной интенсивностью до 15-й минуты эксперимента (рис. 1-2). На величину влагосодержания влияют как температура сушильного агента так и скорость псевдоожижения. Причем последний фактор показал большее влияние.

15

Нами были рассчитаны средние значения скоростей сушки во время 1-го и 2-го этапов (рис.5). Полученные данные свидетельствуют, что на средние значения скоростей на всех этапах также преимущественно влияет скорость псевдоожижения, причем для первого этапа характерно увеличение скорости сушки с увеличением скорости подачи сушильного агента, а для второго - уменьшение. Данная особенность может быть обусловлена характером связи влаги с материалом и локализацией ее в материале.

16

Также нами исследовалось содержание пылевидной фракции (<0,1 мм), образующейся при сушке гранул. Установлено, что на содержание данной фракции влияет скорость движения воздуха в сушильной камере и не влияет температурный режим сушки. При использовании скорости псевдоожижения на уровне 10 м/с содержание частиц порошка данного размера превышает 5% и является нежелательным поскольку может повлиять на однородность массы таблеток при таблетировании. Поэтому считаем, что данная скорость является недопустимой для сушки гранул цеолита. Нецелесообразным также, по нашему мнению, является использование скорости псевдоожижения 6 м/с, так как при данном режиме демонстрируется неоправданно низкая скорость процесса сушки. Для дальнейших исследований и внедрения в технологический процесс в промышленных условиях мы рекомендуем уровень псевдоожижения 8 м/с. Учитывая данные оптимального влагосодержания (0,03-0,05 г.в. / г.с.р.) Для гранул и таблеток цеолита природного, приведенные в нашей предыдущей работе [6], следует сделать вывод, что оптимальная продолжительность сушки гранул цеолита природного в сушилке псевдоожиженного слоя составляет 9-11 минут для температурного режима 60 °С и 5-7 минут для режима нагрева 75 °С.

Выводы. Исследована кинетика и основные параметры сушки гранул цеолита природного, полученных методом влажного гранулирования, в сушилке псевдоожиженного слоя. Изучено влияние влажности материала, уровня температуры, скорости псевдоожижения и продолжительности процесса на скорость удаления влаги из материала. На основании анализа полученных данных обоснована продолжительность процесса сушки гранул цеолита природного в сушилке псевдоожиженного слоя и подобных ей по конструкции и способу функционирования аппаратах 9-11 минут для температурного режима 60 °С и 5-7 минут для режима нагрева 75 °С при скорости псевдоожижения 8 м/с. Полученные данные могут быть учтены при разработке технологии гранул и таблеток с цеолитом естественным.

Литература

  1. Law, C.L. Handbook of industrial drying [Text] / C.L. Law, A.S. Mujumdar. - CRC Press: Boca Raton, 2007. - 1312 p.
  2. Agrawal, Rajesh & Naveen, Yadav Pharmaceutical processing: a review on wet granulation technology [Text] / Agrawal, Rajesh & Naveen, Yadav // Int J Pharm Front Res. - 2011. - Vol.1, №1. - Р. 65-83.
  3. Gerhardt, A.H. Moisture effects on solid dosage forms formulation, processing and stability [Text] / A.H. Gerhardt // J. of GXP Compliance. - 2009. - Vol.13, № 1. - Р. 58-66.
  4. Pharmaceutical manufacturing handbook: Production and processes [Text] / Ed. by Shayne Cox Gad. - New Jersey: John Wiley & Sons, Inc, 2008. - 1386 p.
  5. Державна Фармакопея Украіни: в 3 т. [Текст] / ДП "Украінський науковий фармакопейний центр якості лікарських засобів". - 2-е вид. Харків: ДП "Украінський науковий фармакопейний центр якості лікарських засобів", 2015. - Т. 1. - 1128 с.
  6. Рибачук, В.Д. Дослідження мікрохвильовоі сушки гранул цеоліту природного та іі впливу на технологічні властивості [Текст] / В. Д. Рибачук // Annals of Mechnikov Institute. - 2016. - № 2. - С. 59-64.
Теги: Время Рис
Год: 2017
Город: Шымкент
Категория: Медицина