Trang Chủ
Các sản phẩm
29+ years in pharmaceutical machinery, covering capsule filling, tablet pressing, blister packaging, tablet and capsule counting, cartoning, GMP production, and overseas machine service.
Nén sơ bộ và nén chính là hai giai đoạn riêng biệt trong máy dập viên quay tròn. Nén sơ bộ ban đầu sẽ nén bột, giúp các hạt ổn định vị trí và cho phép không khí bị kẹt thoát ra ngoài khi điều kiện phù hợp. Nén chính tác dụng thêm lực nén để tạo thành viên nén có độ bền theo yêu cầu.Sự khác biệt chính là nén sơ bộ sẽ chuẩn bị khối bột, trong khi nén chính sẽ tác động lên phần vật liệu đã được nén trước đó.
Cả hai giai đoạn đều ảnh hưởng đến độ cứng của viên, hiện tượng nứt mặt (capping), tách lớp (lamination) và tính ổn định của quá trình sản xuất. Kết quả của chúng cũng phụ thuộc vào công thức, tốc độ mâm quay, thiết kế chày dập cũng như tốc độ tăng và giảm lực nén. Lực nén cao hơn không tự động tạo ra viên nén tốt hơn.
Các tác động cốt lõi đến chất lượng viên nén
Nén sơ bộ bắt đầu quá trình làm tăng khối lượng riêng của bột; nén chính hoàn tất quá trình nén cần thiết để viên nén đạt độ bền và hình dạng. Cả hai giai đoạn đều sử dụng chày trên và chày dưới hoạt động ép vào các con lăn nén, nhưng chúng tác động ở các thời điểm khác nhau trong chu kỳ sản xuất.
Sau khi nạp nguyên liệu, cối chuyển động đến trạm nén sơ bộ. Các con lăn đẩy các chày lại gần nhau hơn, làm giảm khoảng trống chứa bột hoặc cốm. Các hạt dịch chuyển lại gần nhau hơn, các khoảng trống không khí lớn hơn trở nên nhỏ lại và một lượng không khí có thể thoát ra ngoài. Tùy thuộc vào vật liệu, các hạt cũng có thể bắt đầu biến dạng hoặc vỡ thành các mảnh nhỏ hơn. nguyên lý hoạt động của máy dập viên quay tròn giải thích toàn bộ quy trình từ nạp liệu, nén cho đến đẩy viên ra.
Áp lực thường giảm xuống khi các chày rời khỏi con lăn đầu tiên. Viên nén đã hình thành một phần sau đó đi đến trạm nén chính, tại đây lực nén tiếp theo sẽ tạo ra sự liên kết chặt chẽ hơn giữa các hạt. Cuối cùng, lực nén được giải phóng và viên nén được đẩy ra khỏi cối. Bộ chày và cối không tương thích hoặc bị mòn có thể làm cho các giai đoạn này kém ổn định hơn.
|
So sánh |
Nén sơ bộ |
Nén chính |
|
Vị trí |
Trạm nén đầu tiên |
Trạm nén thứ hai |
|
Mục đích chính |
Ổn định và nén một phần khối bột |
Tạo mật độ cuối cùng và độ bền của viên nén |
|
Hiện tượng xảy ra với các hạt |
Sắp xếp lại, biến dạng ban đầu và có thể thoát khí |
Biến dạng sâu hơn và liên kết hạt mạnh hơn |
|
Cài đặt chính |
Lực nén sơ bộ và tốc độ gia tải |
Lực nén chính, tốc độ gia tải và thời gian lưu lực |
|
Ảnh hưởng đến chất lượng |
Thay đổi cách bột phản ứng với công đoạn tiếp theo |
Ảnh hưởng mạnh mẽ đến độ cứng cuối cùng và độ nguyên vẹn của viên nén |
Lực nén và áp suất nén là khác nhau. Lực là tải trọng do các chày tác dụng, thường được biểu thị bằng kN. Áp suất mô tả tải trọng đó trên diện tích tiếp xúc của chày, thường được tính bằng MPa. Cùng một lực có thể tạo ra các áp suất khác nhau trên các viên nén có kích cỡ khác nhau. Đó là lý do tại sao không nên sao chép các cài đặt giữa các kích thước bộ dụng cụ dập mà không kiểm tra quy trình thực tế.
Lực nén chính thường đóng góp lớn nhất vào độ bền cuối cùng của viên nén, nhưng tiền nén có thể thay đổi mức độ hiệu quả của lực đó. Một viên nén được chuẩn bị kém trong công đoạn đầu tiên có thể có hành vi khác với viên nén có độ nén ban đầu đồng đều hơn.
Tiền nén làm thay đổi mức độ sát khít của các hạt trước khi chúng đến các rô-lô chính. Nếu nó giúp bột sắp xếp lại và giải phóng không khí, lực nén chính có thể tạo ra một viên nén chắc hơn mà không làm tăng lực đỉnh của nó. Nếu tiền nén không phù hợp với vật liệu, nó có thể mang lại ít lợi ích hoặc tạo ra các ứng suất không mong muốn.
Nghiên cứu công thức đã được công bố xác nhận rằng mối quan hệ giữa hai công đoạn phụ thuộc vào loại bột đang được nén. Một số công thức đáp ứng tốt với lực ban đầu thấp hơn, trong khi những công thức khác lại phản ứng theo cách khác. Không có tỷ lệ phần trăm chung nào của lực nén chính hoạt động như cài đặt tiền nén tốt nhất cho mọi loại viên nén.
Việc tăng lực nén chính cũng không phải là giải pháp không giới hạn. Viên nén có thể trở nên đặc hơn và cứng hơn khi lực tăng lên, nhưng độ bền có thể chững lại, và lực quá mức có thể góp phần gây ra khuyết tật hoặc cản trở các yêu cầu khác của sản phẩm. Một cài đặt hữu ích phải đáp ứng nhiều hơn một mục tiêu độ cứng.
Độ cứng của viên nén thường có nghĩa là lực phá vỡ: tải trọng cần thiết để làm gãy một viên nén thành phẩm, được đo bằng N. Độ bền kéo, được đo bằng MPa, có tính đến hình học của viên nén khi sử dụng phép tính thích hợp. Độ mài mòn đo lường lượng vật liệu mà viên nén bị mất đi qua quá trình chuyển động lặp đi lặp lại và mài mòn. Đây là các thuộc tính có liên quan, nhưng chúng không thể thay thế cho nhau.
Một viên nén có thể vượt qua bài kiểm tra lực phá vỡ nhưng vẫn bị mẻ trong quá trình xử lý. Một viên nén khác có thể có cơ tính mạnh mẽ nhưng lại không đạt thông số kỹ thuật về độ rã hoặc độ hòa tan bắt buộc. Kiểm tra các vấn đề về độ cứng của viên nén bên cạnh độ mài mòn của viên nén mang lại bức tranh toàn diện hơn so với việc chỉ nhìn vào lực nén.
Trọng lượng, độ dày và độ xốp của viên nén có thể giúp giải thích sự thay đổi độ bền. Nếu một viên nén trở nên cứng hơn vì các hạt của nó đóng gói chặt chẽ hơn, điều đó không nhất thiết giống như việc cải thiện các liên kết giữa các hạt đó.
Tốc độ mâm quay kiểm soát tốc độ các chày đi qua từng trạm nén, trongขณะ thiết kế chày và rô-lô ảnh hưởng đến cách lực hình thành và giảm xuống. Vì lý do này, cùng một tốc độ vòng/phút không đảm bảo kết quả nén giống nhau trên các máy khác nhau hoặc với các công thức khác nhau.
Thời gian lưu thường được mô tả là khoảng thời gian ngắn khi chày chịu lực nén cao gần rô-lô. Thời gian lưu hình học được ước tính từ hình học và tốc độ của máy. Thời gian lưu dựa trên lực được tính toán từ đường cong lực đo được bằng cách sử dụng mức lực đã định. Hai phép đo này có liên quan nhưng không giống hệt nhau.
Nghiên cứu so sánh các định nghĩa này cho thấy thời gian lưu của máy được tính toán có thể giữ nguyên trong khi thời gian lưu dựa trên lực được đo khác nhau giữa các hỗn hợp bột và điều kiện nén. Đối với người vận hành, bài học hữu ích rất đơn giản: cài đặt tốc độ vòng/phút chỉ kể một phần của câu chuyện.
Tốc độ mâm quay cao hơn thường làm ngắn thời gian có sẵn cho quá trình nạp cối và nén. Với một số loại bột, điều này có thể làm giảm độ bền của viên nén hoặc làm tăng độ biến động trọng lượng. Các công thức khác dung nạp tốc độ cao rất tốt, vì vậy một cỗ máy chậm hơn không tự động là cỗ máy tốt nhất. Các kết quả chất lượng thực tế phải quyết định phạm vi tốc độ khả dụng.
Hình dạng của đầu chày cùng với kích thước và vị trí của các rô-lô nén ảnh hưởng đến tốc độ đóng chày, thời gian chúng duy trì gần lực đỉnh và cách giải phóng áp suất. Do đó, sự thay đổi về bộ dụng cụ dập hoặc thiết kế máy ép có thể làm thay đổi chất lượng viên nén ngay cả khi lực đỉnh hiển thị có vẻ giống nhau.
Một cách hữu ích để nhìn nhận quá trình này là tiền nén → giải phóng áp lực → nén chính → giải phóng và đẩy sản phẩm cuối cùng. Mỗi bước có thể ảnh hưởng đến bước tiếp theo. Khi so sánh máy dập viên thuốc, hãy kiểm tra khả năng kiểm soát lực nén, bộ chày cối và chất lượng sản xuất ổn định thay vì chỉ xem xét tốc độ tối đa. Đồng thời, hãy kiểm tra hiệu suất của bộ cấp liệu: thời gian nạp liệu ngắn có thể gây ra hiện tượng biến động trọng lượng viên nén trước khi quá trình nén bắt đầu.
Đường cong lực-thời gian của máy dập viên theo khái niệm thể hiện quá trình tiền nén, giải phóng áp lực và nén chính
Hiện tượng nứt mặt và tách lớp xảy ra khi viên nén không thể chịu được các ứng suất phát sinh trong quá trình nén, giải phóng áp lực hoặc đẩy sản phẩm ra. Khí bị kẹt là một nguyên nhân phổ biến, nhưng không phải là nguyên nhân duy nhất. Việc tăng lực nén mà không xác định được nguyên nhân có thể làm cho vấn đề trở nên tồi tệ hơn.
Nếu bột được nén quá nhanh, không khí có thể bị kẹt lại khi khoảng trống giữa các hạt khép lại. Khi chày giải phóng áp lực, không khí sẽ giãn nở trong khi các hạt phục hồi một phần hình dạng ban đầu của chúng. Nếu các liên kết bên trong viên nén quá yếu, phần đỉnh của viên có thể tách rời hoặc phần thân có thể bị chia thành các lớp.
Tiền nén có thể giúp ích bằng cách tạo cơ hội cho bột lắng xuống sớm hơn và thoát khí. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng không khí bị kẹt có thể góp phần gây ra hiện tượng giãn nở được đo bên trong cối. Điều đó có nghĩa là mức độ phục hồi lớn bất thường sau khi nén không phải lúc nào cũng xuất phát từ độ đàn hồi của chính loại bột đó.
Tiền nén và nén chính hoạt động như hai sự kiện riêng biệt, không đơn thuần là một lần nén dài liên tục. Trong một nghiên cứu đã được công bố về hiện tượng nứt mặt, việc cho phép tải trọng ban đầu giảm xuống trước khi nén chính đã ngăn ngừa được hiện tượng nứt mặt trong công thức thử nghiệm, trong khi việc duy trì tải trọng liên tục thì không làm được điều đó. Điều này không có nghĩa là mọi máy dập đều cần khoảng thời gian giống nhau; nó cho thấy lý do tại sao giai đoạn giải phóng áp lực lại có thể quan trọng.
Hiện tượng tách lớp cũng có thể bắt đầu trong quá trình đẩy sản phẩm ra, khi ma sát giữa viên nén và thành cối tạo ra ứng suất. Các vết nứt khác phát triển khi viên nén giãn nở sau khi nén. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng các cơ chế khác nhau này không phải lúc nào cũng phản ứng với quá trình tiền nén theo cùng một cách. Nếu lỗi viên nén vẫn tiếp diễn, hãy kiểm tra thời điểm và vị trí viên nén bị vỡ thay vì liên tục tăng lực nén.
Các loại bột khác nhau cần các điều kiện nén khác nhau vì các hạt của chúng uốn cong, gãy vỡ và liên kết theo những cách khác nhau.Máy sau đó thêm một biến số khác: cách nó tác dụng và giải phóng lực.
Microcrystalline cellulose (MCC), một tá dược viên nén phổ biến, thường tạo liên kết bằng cách thay đổi hình dạng dưới áp lực. Một số vật liệu canxi phốt phát có xu hướng giống các hạt giòn hơn và vỡ thành các mảnh nhỏ hơn, tạo ra các bề mặt tiếp xúc mới. Các loại bột có độ đàn hồi mạnh sau khi nén hoặc dễ bị kẹt khí có thể nhạy cảm hơn với tốc độ và lực nén sơ bộ.
Kích thước hạt, độ ẩm, hàm lượng chất bôi trơn và quá trình tạo hạt cũng ảnh hưởng đến kết quả. Một loại bột có thể được nén chặt nhưng vẫn tạo ra các viên thuốc yếu nếu các hạt của nó không liên kết tốt với nhau. Các nhà nghiên cứu phân biệt khả năng nén (mức độ bột dễ trở nên đặc hơn), khả năng dập thành viên (độ bền phát triển ở một áp suất nhất định) và độ nén chặt (sức mạnh phát triển bao nhiêu ở một mức độ dày nhất định). Những thuật ngữ này giúp giải thích tại sao mật độ và độ cứng không phải lúc nào cũng tăng cùng nhau.
Vấn đề thực tế là các thông số đã được chứng minh hiệu quả với một công thức có thể không phù hợp với công thức khác, ngay cả khi kích thước viên thuốc giống nhau. Tỷ lệ nén sơ bộ/nén chính cố định bỏ qua những khác biệt về vật liệu này.
Kiểm tra các con lăn nén, hình dạng đầu chày, các loại bộ dụng cụ được hỗ trợ, chức năng điều chỉnh và giám sát lực. Những tính năng này ảnh hưởng đến cách lực tác động lên bột. Sự hao mòn dụng cụ, tình trạng cối kém hoặc việc cấp bột không ổn định cũng có thể làm thay đổi kết quả theo thời gian. dụng cụ máy dập viên phải phù hợp với cả vật liệu và hình dạng viên thuốc dự kiến.
Khi lựa chọn máy dập viên, hãy so sánh phạm vi điều khiển thực tế và sản lượng ổn định của máy, chứ không chỉ lực tối đa hoặc tốc độ sản xuất được quảng cáo. Các thông số kỹ thuật tối đa đó không thể dự đoán chất lượng viên thuốc đối với một công thức chưa được kiểm nghiệm.
Các cài đặt nén sơ bộ và nén chính tốt nhất là những cài đặt tạo ra lặp lại các viên thuốc đáp ứng các giới hạn chất lượng yêu cầu ở tốc độ sản xuất dự kiến. Không có tỷ lệ lực hoặc mục tiêu thời gian lưu duy nhất nào phù hợp cho mọi công thức.
Giữ cho công thức, bộ dụng cụ và mục tiêu trọng lượng viên nén nhất quán khi so sánh các cài đặt đã được phê duyệt. Quan sát các nhóm sau thay vì thay đổi một số biến số không liên quan cùng một lúc:
Một viên nén cứng hơn không nhất thiết là một viên nén tốt hơn nếu nó không đạt yêu cầu về độ mài mòn, thời gian rã hoặc các thông số kỹ thuật khác. Việc bảo trì thiết bị dược phẩm định kỳ cũng rất quan trọng, bởi vì dụng cụ bị mòn và hệ thống cấp liệu không ổn định có thể khiến một cài đặt vốn đã ổn định trở nên kém tin cậy.
Bắt đầu với những gì viên nén bị lỗi thể hiện. Nếu viên nén yếu và xốp bất thường, hãy kiểm tra xem bột có được nén chặt đầy đủ hay không. Nếu hiện tượng nứt mũ xuất hiện khi tốc độ tăng, hãy điều tra quá trình thoát khí, tốc độ nạp liệu và hành vi của bột. Nếu các lớp tách ra trong quá trình đẩy viên nén ra, hãy kiểm tra độ ma sát của cối và dụng cụ thay vì cho rằng lực tiền nén lớn hơn sẽ giải quyết được vấn đề.
Đối với một máy mới, hãy xác định phạm vi sản phẩm, dụng cụ, tốc độ yêu cầu, điều khiển nén và tiêu chí chấp nhận chất lượng trong bảng yêu cầu người dùng. Rich Packing có thể thảo luận về cấu hình máy dập viên nén phù hợp dựa trên các yêu cầu này, trong khi các cài đặt cụ thể cho công thức cuối cùng phải được thiết lập và xác nhận trên thiết bị dự định sử dụng.
Điểm cốt lõi: tiền nén chuẩn bị bột, nén chính tạo hình viên nén, và cả hai đều phải được đánh giá thông qua chất lượng viên nén thành phẩm. Lực, tốc độ và thời gian lưu là các cài đặt của máy; độ bền nhất quán, tỷ lệ lỗi thấp và sản lượng đáng tin cậy là những kết quả quan trọng.
Tiền nén làm nén một phần và điều kiện hóa bột. Nén chính củng cố thêm để tạo thành cấu trúc và độ bền cuối cùng của viên nén.
Không. Trạm tiền nén riêng biệt chỉ có sẵn trên các máy được thiết kế với tính năng đó.
Không. Thường thì lực này thấp hơn trong sản xuất thông thường, nhưng mối quan hệ hữu ích phụ thuộc vào công thức và máy móc.
Không có một lực duy nhất nào phù hợp cho mọi viên nén. Các tính chất của vật liệu, dụng cụ, tốc độ và mục tiêu chất lượng quyết định cài đặt.
Có. Tiền nén thích hợp có thể cải thiện cách các hạt đóng gói và liên kết, nhưng hiệu ứng này phải được xác nhận bằng vật liệu thực tế.
Không. Độ bền có thể ngừng tăng, và lực quá mức có thể góp phần gây ra khuyết tật hoặc ảnh hưởng đến các yêu cầu chất lượng khác.
Không. Tốc độ cao hơn làm thay đổi thời gian nạp liệu và nén, nhưng kết quả phụ thuộc vào công thức, dụng cụ và cấu hình lực.
Nó có thể giúp ích khi có sự tham gia của không khí bị kẹt hoặc lịch sử nạp liệu. Nó không thể khắc phục mọi khiếm khuyết do quá trình dỡ tải hoặc đẩy viên nén ra gây ra.
Độ cứng thường đề cập đến lực phá vỡ tính bằng N. Độ bền kéo thể hiện độ bền tính bằng MPa bằng cách sử dụng một phép tính phù hợp với hình dạng của viên nén.
So sánh hai giai đoạn nén cùng với tốc độ, bộ công cụ, đặc tính của nguyên liệu và các bài kiểm tra viên nén thành phẩm theo các quy trình sản xuất đã được phê duyệt.
[1] Ảnh hưởng của việc thay đổi các thông số hồ sơ nén sơ bộ và nén chính đến độ bền cơ học của viên nén
Ruegger CE, Celik M. Pharmaceutical Development and Technology. 2000;5(4):495–505.
[2] Thời gian lưu trong quá trình dập viên: Thời gian lưu theo lực so với thời gian lưu hình học
Mohylyuk V. Pharmaceutical Development and Technology. 2024;29(7):719–726.
Vreeman GW, Sun CC. International Journal of Pharmaceutics. 2022;615:121514.
29+ years in pharmaceutical machinery, covering capsule filling, tablet pressing, blister packaging, tablet and capsule counting, cartoning, GMP production, and overseas machine service.
E-mail : manager@richpacking.cn
Building D, No. 226, Beishan Qiaotou Street, Haizhu District, Guangzhou City, Guangdong Province, China
Mạng IPv6 được hỗ trợ