3 курс / Фармакология / ОБОРУДОВАНИЕ_ДЛЯ_ПРОИЗВОДСТВА_ГОТОВЫХ_ЛЕКАРСТВЕННЫХ_СРЕДСТВ_

Таблица 4. Классы измельчения в различных типах машин.

Сравнительная характеристика измельчающих машин.

Валковые дробилки характеризуются простотой и надежностью. Гладковалковые дробилки целесообразно применять при небольших объемах из-за низкой производительности, зубчатые – высокопроизводительны.

Молотковые мельницы пригодны для очень твердых или влажных (до 15% влаги) материалов. Для влажных и не очень твердых используют дезинтеграторы. Тонкого измельчения (до 100 мкм) позволяет достичь использование шаровых мельниц. Для получения высокодисперсных продуктов (менее 60 мкм) рекомендуют вибрационные мельницы. При этом исходные частицы материала не должны быть крупнее 2 мм.

Для измельчения растительного сырья используют ножевые мельницы, траво- и корнерезки, эксцельсиоры, валки, дезинтеграторы. На выбор измельчающего оборудования влияет гистологическая структура, влажность и состав сырья. Так, при большом содержании слизей и коллоидов в сырье целесообразно использование изрезывающего оборудования, чтобы получить гладкие срезы с меньшим количеством разрушенных клеток. Сырье имеющее клетки удлиненной формы следует измельчать поперек волокон. Однако, большинство растительных материалов измельчают так, чтобы получить рваный срез, при этом увеличивается количество вскрытых клеток и облегчается экстракция. Вальцевание используют при подготовке как высушенного, так и свежего рас-

11

тительного сырья. В результате истирания и раздавливания на валках сухого сырья из полостей выдавливается воздух, препятствующий смачиванию и проникновению экстрагента в сырье, образуются микротрещины, способствующие экстракции. Вальцеванием свежего растительного сырья достигают перетирания растительных тканей, образования дефектов мембран, что обеспечивает последующую экстракцию.

Классификация материалов по дисперсности. Фракционирование.

При измельчении твердых материалов далеко не всегда удается за один производственный цикл получить материал с частицами заданных размеров, для дальнейшей переработки из него приходится выделять определенную фракцию.

Влияние размеров исходных частиц лекарственных и вспомогательных веществ, а также размеров полупродуктов (например, гранулята) в таких лекарственных формах как, порошки, сборы, таблетки распространяется на: стабильность, эффективность, безопасность, стандартность и технологию лекарственной формы.

Очевидно, что разделение исходных продуктов на фракции с целью использования фракции с определенным диапазоном размеров – очень важная часть управления производственным процессом и качеством выпускаемой продукции.

Следует различать промышленные способы разделения материалов на фракции

ианалитические методы определения гранулометрического состава.

Внастоящее время разработано и используется большое количество приборов для анализа размеров частиц, в основе действия этих приборов несколько принципиально различающихся методов: ситовой, микроскопический, кондуктометрический, фотометрический, лазерный, седиментационный, основанный на определении удельной поверхности.

Для фракционирования продуктов на фармацевтическом производстве используют: механическую (ситовую), гидравлическую и пневматическую классификации. В механических классификаторах движение материала осуществляется вдоль разделяющей поверхности. В пневмоклассификаторах несущей средой служит газ, в гидравлических классификаторах – жидкость. В отдельных типах классификаторов гидравлическое или пневматическое перемещение материала сочетается с механическим. Выбор классификатора обусловлен в первую очередь размерами разделения, а также производительностью с учетом приемлемых затрат мощности и габаритах.

Механическая (ситовая ) классификация.

12

Разделение массы сыпучих частиц на фракции наиболее часто проводится с помощью сит.

При ситовой классификации порошков проводится по существу двухмерное фракционирование, так как прохождение частицы через ячейку сита в большей степени зависит от ее максимальной ширины и толщины и в меньшей степени – от длинны. Метод предназначен для фракционирования индивидуального порошка или гранул (фиксированной смеси порошков), но не пригоден для физической смеси порошков, так как в этом случае количество той или иной фракции может определяться соотношениями компонентов. Метод быстр, удобен, при сухом разделении он пригоден для крупных производств при граничных размерах частиц 1-3 мм. При снижении размеров частиц разделяемого материала до 0,5 мм разделение не полное.

Для ситового разделения мелких порошков применяют плетеные сита, позволяющие отделять наименьшие частицы. Для растительного сырья - целесообразно использование штампованных сит (табл. ГФ ХI), для отделения измельченного продукта в мельни-

водится в возбуждение, чтобы привести к вибрации легкой сетки. Поэтому вибросистемы, в которых возбуждается только сетка, а корпус остается практически не подвижным, имеют преимущество. Вибрация сетки может быть достигнута с помощью вибровозбудителя (инерционного или гирационного типа) либо системой высокочастотных электромагнитов, приклеенных к ней. Конструкция современных виброгрохотов предусматривает наличие адаптеров, усиливающих вибрацию в 200-400 раз и преобразующих ее из гармо-

13

нической, одночастотной в многочастотную. Вибровозбуждение поступает только на сетку и не передаются на корпус.

Факторы, влияющие на эффективность просеивания.

При просеивании частицы материалаперемещаются по поверхности сетки, ожидая момента, когда те из них, которые по размеру могут пройти через ячейки сетки, упадут сквозь них под действием силы тяжести. То есть само просеивающее устройство не оказывает никакого воздействия на материал, который пассивно перемещается по поверхности сита. Поэтому с увеличением длины пути материала на сите качество фракционирования должно повышаться. Однако, в процессе просеивания ячейки сит забиваются материалом. Кроме того, в результате трения возможна электризация и сита и порошка, что может создавать препятствия для проведения процесса. В этом случае проводят просеива-

ние в присутствии антистатика или «мокрое просеивание» » − в присутствии жидкости, в которой порошок не растворим. Предварительно порошок диспергируют в этой жидкости и затем льют его на сито, а после процедуры его сушат. Это не всегда возможно из-за ограничений, связанных со свойствами материала (возможность увлажнения), осложняет и удорожает процесс, связано со значительными расходами жидкости и поэтому не всегда применимо. Однако при мокром грохочении нижний предел дисперсности снижается до 0,1 мм. Разработано большое количество устройств для очистки сетки – щетки, воздушные системы, ультразвуковые установки. Они работают от самостоятельного источника электроэнергии, могут привести к порче сетки, могут загрязнять материал и нуждаются в постоянном контроле и настройке. В итоге это увеличивает эксплуатационные расходы. Эффективность процесса просеивания зависит также от характера движения порошка на сите, поскольку кристаллы не изометрической формы способны «забивать» ячейки сит. В этом случае используют вращательно-вибрационное сито, движение которого за счет вала с дебалансами обеспечивает движение материала не только в горизонтальной и

но и в вертикальной плоскости, как бы встряхивая его.

USP 27 рекомендует акустический метод просеивания, при котором материал на ситах подвергают акустическому воздействию стандартной воздушной струей, приводящей частицы порошка в колебательные движения перпендикулярно поверхности сита.

На скорость и качество просеивания влияет не только характер движения сита, но также свойства просеиваемого материала: влажность, толщина слоя, способность к агрегации. Важен правильный подбор ситового полотна: размеры ячеек должны соответствовать размерам частиц материала.

Ситовую классификацию можно проводить одновременно через несколько сит с различной величиной ячеек. Причем расположение сит может обеспечивать просеивание

14

от мелкого к крупному и от крупного к мелкому. В первом случае качество рассеивания может быть ниже из-за возможной адгезии мелких частиц на крупных.

Гидравлическая и пневматическая классификация.

Гидравлическая классификация материала основана на зависимости скорости осаждения частиц в жидкой среде от массы (размеров) и подчиняется общим закономерностям осаждения. В фармацевтической технологии используется при подготовке растительного сырья, при стандартизации суспензий, разделении сыпучих материалов. Осуществляется в потоке жидкости, скорость которого подбирается таким образом, чтобы из классификатора выносились частицы менее определенного размера, частицы с большим размером осаждаются в аппарате. Для повышения эффективности используют комбинацию с ситовым разделением и/или в поле центробежных сил.

Пневматическое разделение осуществляют в воздушном потоке, при этом тяжелая (более крупная) фракция осаждается (или выводится), а легкая (мелкая) уносится потоком воздуха в циклон, который компонуется вместе с сепаратором. Пневматическую классификацию используют при

высушенных частиц (более легких) от недосушенных. Пневмоклассификаторы пригодны для материала с частицами менее 1-3 мм. Снижение границ разделения до 0,1 мм и менее обеспечивают центробежные классификаторы, где возможно варьирование скорости потока. Пневмоклассификация имеет преимущество по сравнению с гидравлической: 1) в большинстве случаев требуется дальнейшее обезвоживание материала, т.е. сочетание с последующей сушкой; 2) большинство материалов не могут увлажняться из-за растворения, гидролиза и других физико-химических изменений; 3) требуются большие количества жидкости.

15

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ

Устройство и принципы работы измельчающих машин

Классификация измельчающих машин по способам измельчения:

1.Изрезывающего и распиливающего действий (траворезки-соломорезки, корнерезки, машины с дисковыми пилами).

2.Раскалывающего и разламывающего действий (щековые дробилки).

3.Раздавливающего действия (гладковалковые дробилки — вальцовые мельницы, валковые дробилки с нарезной рифленой поверхностью).

4.Истирающе-раздавливающего действия (дисковые мельницы — эксцельсиор).

5.Ударного действия (молотковые мельницы, дезинтеграторы, дисмембраторы, струйные мельницы).

6.Ударно-истирающего действия (шаровые мельницы, вибромельницы).

7.Коллоидные измельчители (струйные, вибрационные).

Классификация по измельченности материала:

•Дробилки – для крупного, среднего и мелкого дробления

•Мельницы – для тонкого и коллоидного измельчения

Классификация по характеру рабочего инструмента: дисковые, шаровые, роторные, валковые, молотковые и др.

16

Способы измельчения

а – раздавливание, б – раскалывание , в – удар, г – истирание , д – разламывание е – изрезывание , ж – распиливание

Измельчение осуществляется в результате воздействия деформирующей силы. При этом различают следующие стадии: упругая деформация; после преодоления предела упругости – пластическая деформация; после преодоления предела прочности – разрушение.

В зависимости от характера прилагаемой силы различают измельчение объемное и поверхностное. При объемном измельчении приложенные силы перпендикулярны к поверхности измельчаемого тела, при этом оно испытывает деформации сжатия, растяжения, изгиба, кручения и др. При поверхностном измельчении в основном используется деформация сдвига, В этом случае на тело действуют две силы: одна перпендикулярно, другая параллельно его поверхности.

В зависимости от размеров исходных и полученных в результате измельчения частиц различают крупное, среднее, мелкое, тонкое и сверхтонкое измельчение (см. табл.5). Крупное измельчение в фармацевтической технологии практически не применяется.

Таблица 5. Классы измельчения в зависимости от измельченности частиц до и после измельчения

(4).

Где Dн - наружный диаметр частицы, мм.

Для характеристики процесса используют понятие «степень измельчения» i , показывающая отношение размера D частиц материала до измельчения к размеру частиц d после измельчения: i = D/ d

17

ИЗРЕЗЫВАЮЩИЕ МАШИНЫ

Дисковая траворезка

Принцип работы:

Применяется для измельчения лекарственного сырья до размера частиц 2-8мм.

Рабочим инструментом изрезывающей машины являются изогнутые ножи, совершающие вращательное движение.

Барабанная траворезка

Принцип работы:

Барабанная траворезка относится к изрезывающим машинам для среднего и мелкого измельчения. Применяется для измельчения растительного лекарственного сырья, которое изрезывается до размера частиц 2-8 мм (для получения сборов или производства экстракционных препаратов). Рабочим инструментом барабанной траворезки является система ножей, совершающих вращательное движение. Ножи помещаются на боковой поверхности барабана, вращающегося вокруг своей оси .

Лекарственное растительное сырье поступает в систему ножей с помощью транспортера. Ножевой барабан (1) приводится в движение за счет вращения маховика (3).

18