Оптимизации влажности микрокристаллической целлюлозы в процессе гранулирования

Известно, что стадия влажного гранулирования в технологии твердых лекарственных форм является определяющей с точки зрения качества целевого продукта. Эта стадия имеет особенность, заключающуюся в неустойчивости состояния, обусловленного природой процесса. Незначительные колебания технологических параметров системы (дисперсность порошка, количество и качество увлажнителя) и параметров технологического режима (температура, интенсивность и продолжительность перемешивания) могут приводить к отклонениям от заданных характеристик конечного продукта (размер частиц, прочность гранул, насыпная плотность и консистенция влажной массы).

Целью исследований является разработка методики определения оптимального количества увлажнителя для порошка, чтобы выходные параметры гранулята приблизить как можно ближе к заданным значениям.

Материалы и методы. Для разработки метода определения оптимальной влажности массы для гранулирования в качестве объекта исследования нами была использована микрокристалл- лическая целлюлоза (МКЦ-101), которую широко используют в фармацевтической промышленности в качестве вспомогательного вещества при создании лекарственных препаратов. В качестве связующего вещества использовалась дистиллированная вода.

С целью установления оптимального значения влажности для гранулирования МКЦ-101 изучали технологические характеристики влажной массы в зависимости от различного содержания воды в диапазоне возможного гранулирования. Так как гранулируемая масса является системой с переменными характеристиками деформации в зависимости от приложенного напряжения и времени действия, ее состояние целесообразно оценивать значением консистенции [2]. Как известно, этот технологический термин применяют для оценки совокупности реологических свойств вязкоэластичного тела, его подвижности, когда не удается внести четкий физический смысл, в отличие о других близких по значению реологических понятий - вязкости, текучести, пластичности.

Измерение консистенции влажной МКЦ-101 проводили, фиксируя значения крутящего момента с помощью лабораторного реометра.

Математическая обработка полученных экспериментальных данных проводилась с помощью математического пакета MathCad. Для решения поставленной задачи использовалась теория векторной оптимизации [1].

Результаты и обсуждение. В качестве выходных параметров принимали следующие: насыпную плотность, размер формирующихся агломератов, содержание агломератов минимального и максимального размеров, консистенцию влажной массы. Для каждого из исследуемых показателей по экспериментальным данным были получены эмпирические зависимости от влажности МКЦ-101. Для достижения поставленной в работе цели нужно дополнить область эмпирических исследований необходимыми ограничениями и затем окончательно сформулировать задачу. На основе экспериментальных данных для системы МКЦ-101 изучено что вода установит из возможного диапазона влажности порошка (от 80 до 90 %) значение, при котором будет наблюдаться требуемая насыпная плотность массы, наибольший выход агломератов размером 800 мкм, наименьший выход агломератов размером 200 мкм и влажная консистенция массы будет находиться в пределах от 2 до 3 Нм/кг. Рассмотрим решение задачи поиска оптимальной влажности с точки зрения теории векторной оптимизации. Полученные в результате обработки экспериментальных данных эмпирические зависимости для выходных параметров являются функциями одной переменной - влажности. Цель обработки этих зависимостей заключается в том, чтобы найти такое значение этого технологического параметра, которое удовлетворяло бы заданным значениям всех функций одновременно и в наибольшей степени. Применение теории векторной оптимизации проводилось при соблюдении следующих условий: размер агломератов - 500 мкм; влажная консистенция - не более 3 Н.м/кг; насыпная плотность - максимальна; содержание частиц размером 200 мкм - минимальное содержание частиц размером 800 мкм - максимальное. В результате расчетов с использованием математического пакета MathCad получено, что оптимальной величиной влажности является значение 89,5%. При такой влажности насыпная плотность массы составит 372,5 г/мл, диаметр агломератов - 691,5 мкм, содержание фракции размером 200 мкм - 0,3%, содержание фракции размером 800 мкм - 68,7%, влажная консистенция - 2,3 Нм/кг. Все значения технологических параметров равно максимально приближены к заявленным требованиям.

Выводы. Таким образом, в работе изучены основные технологические свойства МКЦ-101 при увлажнении ее водой в диапазоне, соответствующем возможному гранулированию. На основе экспериментальных данных получены эмпирические зависимости выходных параметров от влажности. Показана эффективность метода векторной оптимизации для определения оптимальной влажности МКЦ-101 в процессе грануляции. Полученное значение приближает технологические параметры одинаково максимально к их заданным величинам. По результатам исследований влажность МКЦ-101 для гранулирования должна соответствовать 89,5 %.

Список литературы

1. Беликов В.Г. Применение математического планирования и обработка результатов эксперимента в фармации / В.Г. Беликов, В.Д. Пономарев, Н.И. Коковкин-Щербак. - М.: Медицина. - 1973. - 231 С.

2. Классен П.В. Основы техники гранулирования / П.В. Классен, И.Г. Гришаев. - М., 1982. - 272 С.

Теги: Вода
Год: 2016
Город: Шымкент
Категория: Медицина