Оборудование для гранулирования: как выбрать способ

Оборудование для гранулирования легко сравнивать по характеристикам и трудно — по пригодности. Две машины с близкой производительностью могут давать гранулы, которые ведут себя на таблеточном прессе совершенно по-разному.

Это руководство описывает, что делает каждый способ, и — что полезнее — какие ограничения состава на какой из них указывают.

Зачем гранулировать

Большинство порошковых смесей не сыплются и не прессуются достаточно хорошо, чтобы таблетировать их напрямую. Мелкие порошки образуют своды в бункере, неравномерно заполняют матрицы и сегрегируют по размеру частиц при перемещении — а это ставит под угрозу однородность дозирования ещё до начала прессования.

Гранулирование превращает такие порошки в более крупные, плотные и сыпучие частицы, воспроизводимо заполняющие матрицу. Оно также связывает компоненты между собой, поэтому гранула несёт одно и то же соотношение действующего и вспомогательного вещества, куда бы она ни попала.

Прямое прессование обходится без всего этого, и там, где смесь уже приемлемо сыплется и прессуется, оно является самым простым путём. Гранулирование применяют тогда, когда это не так.

Способы

Влажное гранулирование — с жидким связующим

Порошок увлажняют раствором связующего, образуются агломераты, затем гранулы сушат.

Высокоскоростной смеситель-гранулятор (RMG). Мешалка приводит влажную массу в движение в закрытой чаше, а измельчитель ограничивает размер гранул. Механическое усилие уплотняет частицы в плотные прочные гранулы за цикл, измеряемый минутами. Требуется отдельная сушилка.

Гранулятор кипящего слоя. Порошок удерживается во взвешенном состоянии, а связующее распыляется на него сверху. Частицы мягко агломерируют в пористые прессуемые гранулы и сушатся в той же камере. Одна машина закрывает смешивание, гранулирование и сушку.

Подробное сравнение этих двух способов — в статье высокоскоростное гранулирование или кипящий слой.

Сухое гранулирование — только давлением

Вальцевый компактор. Порошок спрессовывается между встречно вращающимися валками в ленту, которая измельчается в гранулы. Без жидкости, без нагрева, непрерывная работа. Это тот способ, который применяют, когда требования по стабильности исключают увлажнение, — см. вальцевое уплотнение влаго- и термочувствительных составов.

Протирочное гранулирование — продавливание через сито

Осциллирующий гранулятор (YK). Качающийся валок продавливает материал через сито. Применяется для гранулирования влажных порошков и для разбивания высушенных корок в однородные гранулы. Простой, щадящий, распространён как стадия калибровки.

Роторный гранулятор (ZLB). Вращающийся нож продавливает перемешанный материал через сито. Подходит для высоковязких материалов, которые забивали бы другое оборудование.

Быстроходный калибратор гранул (KZL). Лопастной ротор над ситом на высокой скорости разбивает и выравнивает влажные или сухие комки. Применяется после сушки для сужения распределения по размерам, а не для гранулирования из порошка.

Это не столько альтернативы влажному или сухому гранулированию, сколько дополнения к ним. В большинстве линий есть хотя бы один такой аппарат.

Пеллетирование — сферы вместо гранул

Сферонизатор. Влажный экструдат округляется в плотные сферы 0,5–2,0 мм на вращающемся фрикционном диске. Применяется там, где на продукт нужно нанести покрытие под заданный профиль высвобождения или наполнять капсулы по объёму.

Гранулирование распылением — из жидкого сырья

Распылительный гранулятор-сушилка (PGL-B). Раствор, суспензия или шлам распыляются в горячий псевдоожиженный слой, высыхая и агломерируя в одном закрытом аппарате. Исходным сырьём здесь является жидкость, а не порошок, что делает этот способ принципиально отличным от перечисленных выше.

Нанесение покрытий — после гранулирования

Коатер кипящего слоя. Плёночное покрытие нижним распылением (Вурстер) для контролируемого высвобождения, кишечнорастворимой защиты, барьеров против влаги и маскировки вкуса. Наносится на уже полученные гранулы или пеллеты.

Три вопроса, которые решают выбор

На практике большинство решений сводится к следующему, именно в таком порядке:

1. Переносит ли состав воду и нагрев?

Если действующее вещество гидролизуется, разрушается при сушке или меняет полиморфную форму при увлажнении — единственный путь — сухое гранулирование. Требования по стабильности перевешивают все прочие соображения, и никакое достоинство влажных способов не компенсирует продукт, не проходящий по стабильности.

Если состав увлажнение переносит, идём дальше.

2. Хорошо ли прессуется действующее вещество?

Плохая прессуемость склоняет к кипящему слою. Его пористые гранулы деформируются и сцепляются при прессовании, поэтому таблетка достигает нужной прочности при меньшем усилии. Этот запас важен, когда действующее вещество сопротивляется.

Хорошая прессуемость оставляет открытыми оба влажных способа.

3. Насколько высока дозировка?

Высокая дозировка склоняет к высокоскоростному способу. Плотные гранулы дают больше массы в фиксированном объёме матрицы, а вспомогательных веществ, которыми можно было бы исправить проблемы с сыпучестью, остаётся мало. Плотные гранулы к тому же меньше подвержены сегрегации.

Низкая дозировка даёт больше свободы, и тогда больший вес приобретают другие факторы — время цикла, число машин, требования к локализации.

Сравнение в одной таблице

Как выглядит полная линия

Линия гранулирования для таблеток редко состоит из одной машины. Типичная линия влажного гранулирования включает:

1. Смешивание — перемешать порошки
2. Гранулирование — высокоскоростное или в кипящем слое
3. Сушку — отдельную или в той же камере
4. Калибровку — осциллирующий гранулятор или быстроходный калибратор для разбивания комков и сужения распределения
5. Опудривание — добавление внегранульных вспомогательных веществ и скользящего
6. Прессование или наполнение капсул

Линия сухого гранулирования короче: уплотнение, измельчение и калибровка происходят внутри вальцевого компактора, а стадии сушки нет вовсе.

Линия пеллетирования добавляет экструзию перед сферонизатором и обычно нанесение покрытия после него.

Гранулятор — одно решение внутри линии, а не вся линия. Производительность калибровки, производительность сушилки и время опудривания должны соответствовать его выпуску, иначе узкое место просто переместится.

Что прислать нам

Чтобы порекомендовать способ, а не машину, нам нужно знать:

Обратитесь в Zhengyuan

Мы производим весь ряд — высокоскоростные смесители-грануляторы и грануляторы кипящего слоя, вальцевые компакторы, протирочные грануляторы, калибраторы, сферонизаторы и коатеры. Это значит, что у нас нет причин подталкивать вас к какому-то одному способу, и мы скажем, когда правильным ответом окажется машина, которую мы вам не предлагали, — или когда прямое прессование делает гранулирование ненужным вовсе.

Пришлите состав, ограничения и диапазон размеров серии, и мы начнём с процесса.