유동층 과립 화를 최적화하는 방법

유동층 과립 화 : 소개

유동적 인 침대 과립 화이 어떻게 작동하는지 궁금하십니까? 그리고 오늘날 유동층 입장기의 적용은 무엇입니까?

Hywell에 의해 제조 된 유동층 과립 화

또한 견적을 요청하고 유체 침대 프로세서에 대해 읽을 수있는 Fluid Bed Granulator 제품 페이지를 방문 할 수도 있습니다.

건조는 화학, 식품 및 제약 산업의 핵심 단위 과정입니다. 가열로 인해 자본과 에너지 집약적 인 가열이 필요합니다. 건조는 총 생산 비용의 60-70%를 구성 할 수 있습니다.

유체 침대 건조기 과립기는 고체 공약 약물 제조에서 과립 및 분말을 건조하기 위해 널리 채택되었습니다. Hywell은 경쟁이 치열한 공장 가격으로 매우 고품질 침대 건조기를 생산합니다.

유동층 과립 화에 대한 소개

제약 제조는 고체 복용량 형태의 생산을 정확하게 제어해야합니다. 미세 분말 입자를 더 큰 과립으로 변환하는 과정 인 과립 화는 최종 생성물의 균일 성, 유동성 및 안정성을 달성하는 데 중요한 역할을합니다. 유동층 과립은 이러한 목표를 달성하기위한 효율적이고 다양한 방법을 제공합니다. 과립 화에는 건조 과립 화 및가 포함됩니다 젖은 과립 . 습식 과립 화에는 다른 종류의 기계가 포함됩니다 유체 침대 스프레이 과립기, 바구니 입장기, 스윙 과립류 (진동 입장기) 및 높은 전단 믹서 과립기.

유동성 층 과립 화는 분말이 동일한 장치에서 혼합, 과립 및 건조 될 수 있기 때문에 단일 탱크 공정으로 분류 될 수 있으며, 제품 전송을 용이하게하고 교차 오염을 최소화 할 수 있기 때문이다. 또한, 유동층은 또한 유동화 된 공기와 고체 입자 사이의 열 및 질량 전달을 향상시켜 제품 베드 내에서 균일 한 온도 분포와 비교적 짧은 처리 시간을 초래한다. 고 전단 과립 화과 비교하여 유동층 기술은 일반적으로 입자 크기 분포가 더 좁고 대형 입자가없는 입자를 생성합니다. 이것은 불필요한 다중 과립을 줄이고 건조 속도를 높입니다.

유동층 과립 화는 높은 전단 습식 과립 화에 의해 생성 된 것보다 더 다공성, 덜 밀도가 높고 압축성이있는 것으로보고된다. 유동화를위한 최적의 입자 크기 범위는 50 ~ 2000 μm입니다. 과도한 채널링 및 플러그 흐름을 피하기 위해 평균 입자 크기는 50 ~ 5000 μm이어야합니다. 미세 분말은 표면적이 매우 넓기 때문에 접착제 응집력이 증가하고 응집으로 이어진다. 따라서, 미세 분말의 과도한 탈출을 피하기 위해, 매우 밀도가 높고 부적절한 수거 백은 일반적으로 유동화 불균형을 유발하기 위해 선택됩니다. 50 μm보다 작은 미세 입자 및 유동화 할 수없는 입자의 경우, 분말 침대는 기계적 갈퀴 및 기타 방법으로 처리되어 장비, 청소 및 유지 보수 비용을 증가시켜야합니다. 전통적인 유동층이 일반적인 제약 파우더를 개별적으로 처리 할 수없는 임계 크기는 약 20 μm입니다. Geldart의 흐름도에 따르면,이 한계 아래에서 지연없이 안정적인 흐름은 어렵습니다.

상이한 밀도의 성분을 함유하는 분말 혼합물 취급은 다른 제제 성분의 유동화 거동의 차이로 인해 침대 분리 및 고르지 않은 혼합으로 이어질 수 있기 때문에 또 다른 어려움이다. 이들 분말 특성 외에도, 분말 침대에 바인더 액 적의 능력은 유동층 과립 화 중에도 중요하다. 따라서, 유동화 동안 과립 화는 액체 확산 현상에 크게 의존한다. 분명히, 유동층 과립은 복잡한 과정입니다. 공식에서 성분의 성질 및 특성과 같은 재료 관련 요인 외에도 과립 화 및 건조 단계와 관련된 공정 요인도 결과에 영향을 미칩니다.

유동층 과립 과정

1. 유동화는 어떻게 발생합니까?

유동층의 작동 원리는 가스가 과립 침착 속도보다 큰 속도로 과립 고체의 층을 통해 흐르고 공압 전달보다 적고 최소 유체 화 속도 (UMF)와 동일하다는 이론적 근거에 근거하여, 고체 부분은 가스 유동에 충분히 중단 될 것이며, 상향 적 힘을 높일 것이다. 저항은 과립의 가스에 의해 가해지는 마찰력이다. 가스의 과립에 의해 가해지는 저항은 크기가 동일하고 방향이 반대입니다.

공기 흐름 속도가 증가함에 따라 포장 된 침대에서 개별 과립의 점성 저항이 증가하여 침대 압력 강하가 증가합니다 (ΔP). 특정 지점까지, 개별 과립이 경험 한 드래그 힘은 명백한 무게와 같습니다. 그런 다음 침대의 양이 팽창하기 시작합니다. 개별 과립은 더 이상 이웃 과립과 접촉하지 않지만 유체에 의해지지되며 유동화가 시작됩니다. 매우 점성 파우더의 경우, 1 차 과립은 반 데르 발스 힘에 의해 결합 될 수 있으며 응집 된 과립으로 유동화 될 수있다.

따라서 과립이 더 유동화되면 이러한 항력으로 인해 주변의 가스 속도에 영향을 미칩니다. 불규칙한 모양의 과립의 경우 드래그의 효과가 더 중요합니다. 최소 유동화 속도 이상으로, 도입 된 추가 가스는 기포 형태로 침대를 통과해야한다. 반 데르 발스 세력은 분말 취급 및 유동화 공정에서 지배적 인 역할을하지만 정전기력도 공정의 행동에 큰 영향을 미칩니다. 다른 잠재적 인 힘은 액체 및 고체 교량입니다. 입자 간 힘과의 가능한 상호 작용은 과립 구조, 과립-챔버 및 과립 가스 상호 작용입니다. 최소 유동화 속도 UMF와 Geldart 분류의 두 가지 방법은 일반적으로 고체의 유동화 거동을 예측하고 특성화하는 능력으로 인식됩니다.

2. 유동적 인 침대의 유형

유동적인 층에서는 유동화 속도, 제품 밀도, 모양 및 냄비의 체중에 따라 다양한 유동층 베드 패턴이 관찰 될 수 있습니다. 밀도는 과립에 작용하는 순 중력 힘을 직접 변화시켜 과립을 들어 올리는 데 필요한 최소 저항 또는 속도를 변화시킵니다. 모양은 항력과 속도 사이의 관계를 변화시킬뿐만 아니라 고정 베드의 충전 특성과 관련 빈 공간과 유체 속도를 변화시킵니다.

전체 침대 단면에 걸친 계산 된 가스 속도 (UMF)를 최소 또는 초기 유동화 속도라고합니다. 초기 유동화 동안, 층은 액체 형태를 가정하고 자체 균형을 잡고 흐르고 전달되는 정수압 힘 (저밀도 물체가 층 표면에 부유 함). 가스 속도가 낮 으면 과립 침대는 실제로 포장 된 층이며 압력 강하는 표면 속도에 비례합니다. 가스 속도가 증가함에 따라, 침대의 거동이 고정 과립에서 매달린 과립으로 변하는 지점에 도달합니다. 유동화의 초기 지점에서, 침대를 가로 지르는 압력 강하는 과립의 무게에 매우 가깝습니다. 초기 유동화 과정에서 과립은 매우 가깝고 실제 움직임이 없습니다. 균일 한 혼합을 달성하기 위해, 상이한 가스 흐름 분배기를 통한 가스 속도를 증가시켜 격렬한 혼합을 달성해야한다.

가스 유량이 최소 유동화 지점을 초과하면 유동층은 가스가 빠르게 상승하고 표면에서 파열되는 것처럼 보입니다. 기포의 형성은 침대의 바닥에 매우 가깝고 공기 흐름 분배기와 매우 가깝기 때문에 공기 흐름 분배기의 설계는 유동층의 특성에 큰 영향을 미칩니다. 표면 유동화 속도를 최소 유동화 속도 이상으로 증가 시키면 베드에서 발생하는 'Bubbles '가 형성됩니다. 베드 팽창은 주로 기포가 차지하는 공간으로 인해 발생하며 표면 가스 속도는 크게 증가합니다. 이 작은 거품이 침대에서 상승함에 따라 그들은 함께 합쳐지는 경향이 있습니다. 이것은 공기 흐름 분배기 근처의 것보다 더 크고 적은 거품을 만듭니다. 버블 링 베드에서, 믹싱은 층 표면의 수직 운동과 거품의 붕괴뿐만 아니라 인접한 거품의 상호 작용과 합병에 의해 야기 된 기포의 측면 움직임에 의해 발생한다.

침대 전체의 고체 농도가 균일하지 않고 시간이 지남에 따라 농도가 변동하는 경우, 이러한 유형의 유동화를 응집성 유동화라고합니다.

슬러그 층은 기포가 제품 용기의 전체 단면을 차지하고 침대를 여러 층으로 나누는 유체 침대입니다.

3. 공기 흐름 속도 제어

공기 흐름 속도의 제어는 건조, 과립 및 코팅을위한 효율적인 유동층 층에 중요하다. 처리 과정에서 공기 흐름에 과립이 매달린 경우에만 유동층이 빠른 열과 질량 전달의 장점을 달성 할 수 있습니다. 제품의 적절한 유동화를 얻으려면 다음 요소를 고려해야합니다.

01. 제품 중량 (로트 크기).

02. 과립 화, 모양 및 밀도.

03. 분말 흐름 특성.

04. 유동층의 용량과 팬의 공기 부피와 팬의 위치와 유동화 장치의 위치 사이의 관계.

05. 냄비의 최소 및 최대 권장 용량.

공기 흐름 속도의 제어는 먼저 선택한 공기 흐름 분배기를 통해 달성 될 수 있습니다. 분배기의 선택은 재료 유형 및 과립 크기, 밀도, 모양, 수량, 팬 공기 부피 및 시스템의 위치와 같은 요인에 따라 다릅니다. 유통 업체 선택 및 추가 지침은 3 장에 제공됩니다. 분배기의 유형과 형상은 최소 유동화 속도 값에 큰 영향을 미칩니다. 오리피스 플레이트 분배기의 기공 직경을 높이면 최소 플루드 화 속도를 줄입니다 (음성 :이 문장을 이해할 수 있는지 궁금합니다. 전제는 공기 부피가 변경되지 않으면 동일한 크기의 환기 분포 영역이 오리피스 플레이트 조리개를 증가시켜 환기 영역을 증가시켜 속도가 감소한다는 것입니다.

유동층 과립의 장점

유동적 인 층 과립 화는 다른 과립 기술에 비해 몇 가지 장점을 제공합니다. 첫째, 크기, 모양 및 밀도와 같은 과립 특성을 탁월하게 제어 할 수 있습니다. 이 제어는 최종 제품의 균일 성과 재현성을 보장합니다. 또한 유동성 상태는 효율적인 열 및 질량 전달을 제공하여 건조 시간이 더 빠릅니다. 이 프로세스는 또한 확장 가능성이 높으므로 실험실 규모에서 상업용 생산으로 쉽게 전환 할 수 있습니다.

유동적 인 층 과립 화의 단점

유동적 인 층 과립 화에는 많은 장점이 있지만 제한이없는 것은 아닙니다. 과제 중 하나는 입자 마멸의 가능성으로 미세한 먼지가 생성됩니다. 이 문제는 적절한 장비를 사용하고 공정 최적화를 통해 완화 할 수 있습니다. 또 다른 단점은 건조 공정이 열을 적용하기 때문에 수분에 민감한 재료에 대한 제한된 적합성입니다. 이러한 과제를 극복하려면 재료 및 프로세스 매개 변수에 대한 적절한 이해가 중요합니다.

유동층 과립에 영향을 미치는 요인

유동층 과립의 성공에 영향을 미칩니다. 이러한 요인들은 원하는 과립 특성을 달성하기 위해 신중하게 고려되고 최적화되어야합니다. 주요 요인은 다음과 같습니다.

1. 분말 특성

   입자 크기, 모양 및 표면 특성과 같은 분말 재료의 특성은 유동화 거동 및 과립 형성에 중요한 역할을합니다. 응집력있는 특성을 갖는 미세 분말은 적절한 영광을 보장하기 위해 추가 조치가 필요할 수 있습니다.

2. 바인더 솔루션

   바인더 용액의 선택 및 그 농도는 과립의 결합 효율 및 강도에 큰 영향을 미칩니다. 폴리머 또는 접착제와 같은 상이한 바인더는 과립의 원하는 특성에 따라 사용될 수있다.

3. 프로세스 매개 변수

   공기 유량, 흡입 온도, 스프레이 속도 및 침대 높이를 포함한 다양한 공정 파라미터가 과립 형성에 영향을 미칩니다. 이러한 파라미터는 원하는 과립 크기, 모양 및 균일 성을 달성하기 위해 최적화되어야합니다.

4. 장비 설계

   가공 챔버의 모양 및 크기, 공기 분포 시스템 및 스프레이 시스템을 포함하여 유동층 층 입자기의 설계 및 구성은 전체 공정 효율 및 과립의 품질에 영향을 미칩니다.

   
   

유동층 과립에 사용되는 장비

유동적 인 층 과립은 최적의 결과를 달성하기 위해 특수 장비가 필요합니다. 핵심 구성 요소는 가공 챔버, 공기 분포 시스템 및 스프레이 시스템으로 구성된 유동층 입자기입니다. 가공 챔버는 분말 입자의 유동화 및 과립의 형성을 허용한다. 공기 분포 시스템은 챔버 전체에 균일 한 공기 흐름을 제공하여 적절한 유동화를 보장합니다. 일반적으로 고압 노즐이 장착 된 스프레이 시스템은 바인더 용액의 정확하고 제어 된 스프레이를 가능하게합니다. 또한, 과립을 건조 및 체질하는 장비는 공정을 완료하는 데 필수적입니다.

유동층 과립 화의 적용

유동층 과립 화는 제약 산업에서 광범위한 응용을 발견합니다. 일반적인 응용 프로그램 중 일부는 다음과 같습니다.

1. 정제 제형

   유동층 과립 화는 정제 제형을위한 과립의 생산에 널리 사용된다. 이 과정을 통해 달성 된 과립 크기 및 모양의 균일 성은 각 정제에서 일관된 약물 함량을 보장하여 신뢰할 수있는 복용량 형태를 유발합니다.

2. 제어 된 방출 제제

   기능성 코팅을 포함시키는 능력은 유동층 층 과립 화를 제어 된 방출 제제를 개발하는 데 적합하게 만듭니다. 장내 코팅 또는 기타 특수 코팅을 적용함으로써, 약물의 방출은 pH- 의존적 또는 시간 의존적 방출과 같은 특정 요구 사항에 맞게 조정될 수있다.

3. 직접 압축 제형

   유동층 과립 화는 또한 직접 압축에 적합한 과립 생산에 사용됩니다. 직접 압축성 과립은 우수한 유동성 및 압축성 특성을 가지므로 고속 정제 제조에 이상적입니다.

4. 다중 성분 제형

   다수의 활성 제약 성분 (API) 및 부형제를 함유하는 복잡한 제형은 유동층 과립 화를 사용하여 성공적으로 과립 될 수있다. 이 공정은 모든 성분의 균일 한 혼합을 허용하여 균질 과립을 초래합니다.

5. 수정 된 약물 방출 프로파일

   유동층 과립 화는 변형 된 약물 방출 프로파일로 과립을 생산할 수있게한다. 공정 파라미터 및 바인더 특성을 조정함으로써, 지속적 또는 확장 된 약물 방출을 달성하여 제어 된 약물 전달을 제공 할 수있다.

   
   

다른 과립 화 기술과 유동적 인 층 과립 화의 비교

유동적 인 층 과립 화는 대체 과립 기술과 비교할 때 몇 가지 장점을 제공합니다. 대량의 액체 결합제의 사용을 포함하는 습식 과립 화과 비교하여, 유동층 과립 화에는 적은 양의 결합제 용액이 필요하므로 건조 시간과 에너지 소비가 감소합니다. 롤러 압축과 같은 건조 과립 기술은 과립을 달성하기위한 추가 단계가 필요하므로 유동층 층 과립 화를보다 간단하고 시간 효율적인 과정으로 만듭니다. 또한, 유동성 층 과립은 과립 특성을 정확하게 제어 할 수있어 생성물 균일 성이 향상됩니다.

유동층 과립 화 문제 해결

유동적 인 층 과립 화는 강력하고 다재다능한 과정이지만 작동 중에 특정 문제가 발생할 수 있습니다. 하나의 일반적인 도전은 응집체 또는 대형 과립의 형성으로, 이는 입자 크기 분포가 고르지 않고 흐름성이 좋지 않게 할 수 있습니다. 이 문제는 적절한 과립 성장을 보장하기 위해 분무 속도, 바인더 농도 또는 공기 유량을 조정하여 해결할 수 있습니다. 또 다른 잠재적 문제는 바인더 용액의 강수로 인한 노즐 막힘의 발생입니다. 스프레이 시스템의 정기적 인 청소 및 유지 보수는이 문제를 예방하는 데 도움이 될 수 있습니다. 잠재적 인 문제를 해결하고 해결하기 위해 프로세스 매개 변수를 모니터링하고 최적화하는 것이 중요합니다.

유동적 인 침대 과립의 사례 연구 및 성공 사례

수많은 제약 회사들이 제조 공정에서 유동층 층 과립을 성공적으로 구현하여 제품 품질과 효율성을 향상 시켰습니다. 사례 연구와 성공 사례는이 기술의 다양한 응용 프로그램과 이점을 강조합니다. 예를 들어, 주요 제약 제조업체 인 Company X는 유동성 침대 과립 화을 사용하여 널리 처방 된 심혈관 약물의 제어 방출 제형을 개발했습니다. 결과 과립은 우수한 함량 균일 성, 확장 된 약물 방출 프로파일 및 향상된 환자 준수를 나타냈다. 유사하게, 회사 Y는 유동층 과립을 사용하여 복잡한 다중 성분 제제를 위해 직접 압축성 과립을 생성하여 우수한 흐름 특성 및 정제 호환성을 달성했습니다.

유동성 침대 과립의 미래 추세와 발전

유동성 침대 과립 화는 지속적으로 진화하는 분야이며, 몇 가지 트렌드와 발전이 미래를 형성하고 있습니다. 주요 트렌드 중 일부는 다음과 같습니다.

1. 새로운 결합제 및 부형제

   연구원들은 개선 된 바인딩 특성, 제어 방출 특성 및 향상된 기능을 갖는 새로운 바인더 및 부형제를 적극적으로 탐구하고 있습니다. 이러한 발전은 과립 특성을 더욱 최적화하고 유동층 과립을위한 적용 범위를 확장 할 것입니다.

2. 프로세스 분석 기술 (PAT)

   고급 PAT 도구를 유동층 과립 화 시스템에 통합하면 중요한 프로세스 매개 변수의 실시간 모니터링 및 제어가 가능합니다. 이 데이터 중심 접근 방식은 프로세스 이해를 향상시키고 프로세스 최적화를 촉진하며 일관된 제품 품질을 보장합니다.

3. 지능형 프로세스 제어

   유동적 인 침대 과립 시스템에 인공 지능 (AI) 및 기계 학습 알고리즘을 통합하는 것은 엄청난 잠재력을 가지고 있습니다. AI 기반 시스템은 복잡한 프로세스 데이터를 분석하고, 패턴을 식별하며, 프로세스 매개 변수를 실시간으로 최적화하여 효율성 향상, 폐기물 감소 및 제품 품질 향상을 초래할 수 있습니다.

4. 지속적인 제조

   지속적인 제조는 효율성과 비용 효율성으로 인해 제약 산업에서 인기를 얻고 있습니다. 유동층 과립 화는 연속 제조 플랫폼에 원활하게 통합되어 일관된 품질 및 감소 된 공정 변동성으로 과립을 지속적으로 생산할 수 있습니다.

5. 유동성 및 녹색 제조

   지속 가능성에 중점을 두면서 과립 과정을보다 환경 친화적으로 만들기위한 노력이 이루어지고 있습니다. 여기에는 친환경 바인더 사용, 에너지 효율적인 건조 방법 및 폐기물 생성 최소화가 포함됩니다. 효율적인 건조 및 감소 된 바인더 요구 사항을 갖춘 유동적 인 층 과립은 녹색 제조 원칙과 잘 어울립니다.

결론적으로, 유동층 과립은 제약 제조에서 매우 효과적이고 다재다능한 기술입니다. 제어 된 특성으로 균일 한 과립을 생산하는 능력은 다양한 고체 복용량 형태에 매력적인 선택입니다. 새로운 바인더, 프로세스 분석 및 지능형 공정 제어의 지속적인 연구 및 발전으로 유동성 침대 과립은 추가 개선을위한 준비가되어 있으며 제약 제조의 미래를 형성하는 데 계속 중요한 역할을 할 것입니다.

결론

유동성 층 과립은 제약 제조에서 매우 효과적이고 다재다능한 기술입니다. 제어 된 특성으로 균일 한 과립을 생산하는 능력은 다양한 고체 용량 형태에 선호되는 선택이되었습니다. 과립 특성에 대한 정확한 제어, 효율적인 건조 및 확장 성과 같은 유동층 과립의 장점은 제품 품질 향상, 제조 효율 및 환자 만족도에 기여합니다. 일부 한계에도 불구하고 공정 매개 변수 및 장비 선택에 대한 적절한 이해는 과제를 극복하고 과립 화 프로세스를 최적화하는 데 도움이 될 수 있습니다. 지속적인 연구 및 발전으로 유동층 구조는 제약 제조의 미래를 형성하는 데 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다.

자주 묻는 질문 (FAQ)

1. 수분에 민감한 재료에 유동층 과립 화를 사용할 수 있습니까?

그렇습니다. 수분에 민감한 재료에 유동층 과립이 사용될 수 있습니다. 그러나, 수분 노출 및 잠재적 저하를 최소화하기 위해 건조 공정 및 파라미터 최적화를 신중하게 고려해야합니다.

2. 유동층 층 과립 화가 대규모 생산에 적합합니까?

전적으로. 유동적 인 층 과립 화는 확장 가능하며 적절한 장비 및 공정 최적화를 통해 실험실 규모에서 상업용 생산으로 원활하게 전환 할 수 있습니다.

3. 습식 과립 화을 통해 유동층 과립 화의 장점은 무엇입니까?

유동층 과립 화에는 적은 양의 바인더 용액이 필요하므로 습식 과립에 비해 건조 시간과 에너지 소비가 감소합니다. 또한 과립 특성에 대한 정확한 제어 및 개선 된 제품 균일 성을 제공합니다.

4. 유동적인 침대 과립 화를 다른 제조 공정과 결합 할 수 있습니까?

예, 유동층 과립 화는 코팅, 건조 및 태블릿과 같은 다른 프로세스와 통합되어 간소화 된 제조 워크 플로 및 향상된 제품 성능을 제공 할 수 있습니다.

5. 유동층 과립 화에 대한 미래의 전망은 무엇입니까?

유동적 인 층 과립의 미래는 새로운 바인더, PAT 도구 및 지능형 공정 제어의 지속적인 발전으로 유망한 것처럼 보입니다. 이러한 개발은 제약 제조의 공정 효율성, 제품 품질 및 최적화를 더욱 향상시킬 것입니다.