تحسين عملية ضغط الأقراص

في بيئة تصنيع المنتجات الصيدلانية الفعلية، على الرغم من ذلك، فإن عدد المحطات يلعب دورًا أقل أهمية إلى حد ما فيما يتعلق بعدد الأقراص التي يمكن إنتاجها باستخدام مكبس محدد. فأغلب أقراص المنتجات الصيدلانية لا يتم إنتاجها باستخدام السرعة القصوى للمكبس لأنه من غير الممكن إنتاج أقراص بجودة مقبولة عند استخدام سرعات دوران مرتفعة. وحيث تحدث عيوب مثل التقبع والالتصاق والتصفيح، وتصبح الأقراص عرضة لاختلافات الوزن والمحتوى. في العديد من الحالات، يجعل تخفيض سرعة دوران المكبس تجنب هذه المشكلات أمرًا ممكنًا. ومن ثمَّ، تتم ملاحظة العلاقة بين سرعة الدوران المخفضة وانخفاض عدد الأقراص المخالفة للمواصفات.

عادةً، ما يتم استخدام المكابس اللامركزية أو مكابس الأقراص الصغيرة الدوارة التي تعمل بسرعات بطيئة عند إعداد الأقراص. وغالبًا ما تركز عملية الإعداد على تحسين صفات القرص مثل الصلابة و/أو وقت التفكيك و/أو الثبات و/أو قابلية التفتت. يتم توجيه اهتمام أقل لعملية صناعة الأقراص ذاتها، حيث سيتم استخدام معاملات تشغيل مختلفة تمامًا أثناء عملية الإنتاج الكاملة. عادةً، تحدث مشكلات صناعة الأقراص فقط أثناء عملية التوسيع وعند استخدام ماكينات عالية السرعة على مستوى الإنتاج. سيتم شرح هذه الظاهرة أدناه باستخدام تقبع الأقراص كمثال.

في حالة تعرض مادة ما إلى حمل ضغط، ستتفاعل مع هذا الضغط بطرق مختلفة

• في حالة تشكيل مادة التشكيل بواسطة الطاقة الميكانيكية، على سبيل المثال، ستحافظ الكتلة على شكلها حتى عند عدم التوقف عن تطبيق قوة خارجية عليها؛ وتُسمى هذه العملية قابلية التشكيل اللدنة.
• في حالة تشكيل زنبرك ميكانيكيًا، فسيعود إلى حالته المبدئية حتى عند التوقف عن تطبيق القوة الخارجية؛ وتُسمى هذه العملية قابلية التشكيل المرنة.
• عند تطبيق قوة ميكانيكية على رقائق الذرة، على سبيل المثال، تحدث ظاهرة الكسر التقصفي
• بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تحدث اللزوجة المطاطية؛ وهي تركيبة من التفاعلات المذكورة سابقًا؛ وهي تصف المواد التي تتفاعل بطريقة إما لدنة أو مرنة بناءً على عامل مستند إلى الوقت. وكمثال توضيحي لهذا، نفخ إطار الدارجة بمنفاخ يدوي: إذا تم تطبيق الضغط ببطء، عندها يمكن ضغط المكبس لأسفل وسيمر الهواء إلى الإطار؛ وإذا تم الضغط بسرعة على المكبس، لن يتدفق الهواء إلى الإطار وسيتفاعل الضخ بطريقة مرنة.

يعتمد مدى ميل القرص إلى التقبع على سلوك التشكيل المتبع على المكونات الفردية. إذا كانت المادة المستخدمة تتشكل بطريقة لدنة أو تتحمل الكسر التقصفي، يكون خطر التقبع منخفضًا. ولكن إذا كان تكوين القرص يحتوي على مواد تتشكل بطريقة مرنة أو تظهر تشكل بطريقة اللزوجة المطاطية، فإن خطر التقبع يكون مرتفعًا، وبخاصة عند تطبيق أحمال سريعة. يتفاقم الموقف إذا كان المكون الصيدلاني النشط (ِAPI) نفسه يظهر هذا السلوك وكان من الضروري دمجه في القرص بتركيزات مرتفعة. وفي جميع الحالات الأخرى تقريبًا، يمكن تجنب التقبع بشكل كامل عن طريق الاختيار المناسب لمواد السواغ الصيدلانية. ومن ناحية أخرى، سيحدث التقبع دائمًا في حالة تراكم الطاقة المرنة، بعد عملية الضغط، على القرص أكثر مما يمكن أن يمتص تكوينه الداخلي.

بعيدًا عن اختيار مواد السواغ، تؤثر العمليات التي تلي تصنيع الأقراص على ميل القرص إلى التقبع. في حالة الضغط المباشر، ستحدد سمات الضغط المواد المستخدمة مدى احتمالية حدوث التقبع. المشكلة الأخرى المتعلقة بالضغط المباشر هي تناسب المواد الدقيقة، والتي قد تزيد من ميل الأقراص إلى التقبع. وعلى العكس من ذلك، تمكّن عملية التحبيب الرطب من تقليل التقبع لأدنى حد، طبقًا لمدى توزيع مادة الربط بشكل متساوٍ خلال عملية التحبيب. ولذلك، فإن الحبيبات التي تم إنتاجها عن طريق التحبيب بالرش بشكل عام تتقبّع أقل من تلك التي تم إنتاجها باستخدام أداة التحبيب الخلاطة القوية.

ويعتبر الهواء المحصور سببًا آخرًا لحدوث التقبع، وهو الهواء الذي تم ضغطه خلال عملية الضغط الأساسي والذي يؤدي في النهاية إلى تناثر القرص كنتيجة للسلوك المرن المثالي. فكلما كانت مسام المادة مفتوحة، غالبًا ما يمكن تمييزها بانخفاض كثافة المادة السائبة، زادت نسبة الهواء التي تحتوي عليها. ينبغي أن تتم إزالة غالبية هذا الهواء في عملية الضغط المسبق. ولكن، تكمن المشكلة هنا أنه كلما زادت سرعة صناعة الأقراص، قلّ الوقت المتوفر لهذه العملية. طور العديد من الجهات المصنّعة لمكابس الأقراص مفاهيم متعددة لتحسين هذا الموقف؛ مثل زيادة سرعة المكبس حتى أربعة أضعاف بالنسبة للتكوينات الهامة [1].

إذا كان قطر دوّار مكبس الأقراص يساوي X سم، وكان القالب يغطي مسافة S = X * π سم خلال دورة واحدة. فيمكن حساب السرعة المحيطية (V) التي يتم قياسها بمتر/ثانية بالطريقة التالية: V = S * /60 (حيث rpm هي عدد الدورات في الدقيقة). القسمة على 60 أمر ضروري لتحديد السرعة بالمتر/ثانية.

في حالة تشغيل مكبس بسرعة دوران منخفضة لتجنب مشكلات التقبع، فقد يساوي هذا تقليل السرعة المحيطية. بمعنى آخر، يمكن منع حدوث التقبع في حالة تشغيل المكبس بسرعة أقل من سرعة محيطية محددة. ولذلك إذا كانت مادة ما لديها ميل قوي لحدوث التقبع، فلا يمكن تحسين عدد الأقراص التي يتم إنتاجها في الساعة عن طريق زيادة عدد محطات الضغط ببساطة. الطريقة الوحيدة التي يمكنها تحسين الإنتاج هي تقليل المسافة بين القوالب، وهي طريقة تقدمها العديد من الجهات المصنّعة (الجدول 1) [2,3].

المكبس أ هو المرجع. المكبس ب مكبس مطابق ولكنه يحتوي على دوّار أكبر؟ المكبس جـ يحتوي على الدوّار ذاته كما في المكبس ب، ولكن تمت زيادة عدد محطات الضغط عن طريق تقليل المسافة بين القوالب الفردية [2,3]. بافتراض أن السرعة المحيطية القصوى هي 2.5 متر/ثانية نظرًا للتقبع، فهذا يؤدي إلى حقيقة أن المكابس الأكبر (ب وج) عليها أن تعمل بسرعة دوران منخفضة مقارنةً بالمكبس أ. ونتيجة للارتباط الخطي، ففي حالة المكبس ب، فهذا يعارض تأثير العدد الأكبر لمحطات الضغط. يعود الناتج الكبير الذي يتم تحقيقه بواسطة المكبس ج إلى تقليل المسافة بين القوالب الفردية.

عادةً، من غير الممكن تغيير التركيب خلال عملية التوسيع من البحث والتطوير إلى الإنتاج لتقليل الميل إلى التقبع. وفي أغلب الحالات، يمكن إجراء تعديل طفيف لتحسين عمليات المعالجة الأولية. بعيدًا عن تقليل عدد دورات البرج، وكذلك السرعة المحيطية، يتبقى خياران آخران فقط. الأول، يمكن إجراء التثقيب باستخدام رؤوس أكبر. والثاني، من الممكن سحب أداة التثقيب العليا ببطء بعد الضغط الأساسي. وكنتيجة لذلك، في العديد من الحالات، يمكن نقل الطاقة المخزنة إلى أداة التثقيب العليا بدون تدمير الأقراص عن طريق التقبع.

تهدف كل عملية من عمليات صناعة الأقراص إلى إنتاج أقراص ذات وزن ثابت. ولكن، كنتيجة لاختلافات كثافة مادة التغذية والتعبئة الجزئية أو غير الكاملة للقوالب، توجد دائمًا اختلافات في الوزن (دستور الأدوية ذو الصلة يحدد مستويات اختلاف الوزن المقبولة). يقل تهديد اختلاف الوزن لأدنى حد في حالة إنتاج مادة التغذية عن طريق التحبيب أو الضغط؛ وفي أفضل الأحوال، ينبغي تحديد مادة التغذية حسب سمات الجزيئات الفردية. ولكن، في حالة احتواء مادة التغذية على حجم جزيئات واسع و/أو توزيع للكثافة، فعندها يكون خطر الانفصال أو اختلاف الوزن ومحتوى القرص لاحقًا كبيرًا. يمكن تقليل هذا الخطر إلى أدنى حد عن طريق فصل المكبس ومادة التغذية ميكانيكًا لتقليل خطر الانفصال إلى أدنى حد. بالإضافة إلى ذلك، يجب تجنب السماح بسقوط مادة التغذية بحرية بين عمليات الوحدة.

وبشكل مشابه للتقبع، فاختلافات المحتوى أمر واضح عند استخدام سرعات ضغط عالية: فعند استخدام معدلات دوران أكبر، تتزايد سرعة التسطير أيضًا، مما يعني أن الفترة التي يبقى فيها القالب تحت وحدة الملء تنخفض. وهذا يعني أنه مع استخدام سرعات ضغط أكبر، لابد من المطالبة بالمزيد من قابلية مادة التغذية على التدفق. ويمكن أن يكون النهج البديل هو تطبيق سرعة محيطية قصوى على معدل تدفق كل مسحوق لضمان ملء القوالب بشكل موحد.

توجد طرق مختلفة لتحديد سمات القابلية على التدفق، بما في ذلك عامل هاونزر أو عن طريق تحديد زاوية الاستقرار وأحد المهام الرئيسية لتطوير عمليات الاتجاه السائد الواجب القيام بها لتحسين قابلية تدفق مادة التغذية بشكل كبير. قد يخرجنا المزيد من البحث عن نطاق هذا المقال؛ ولكن بشكل عام، ينبغي القيام بكل الجهود المتاحة لتحبيب المادة باستخدام أكبر قدر ممكن من الطاقة الميكانيكية مع تقليل تشكّل القطع أو الكتل لأدنى حد. يجب طحن هذه المادة مرة أخرى خلال عملية المعالجة النهائية، مما تنتج عنه كمية كبيرة من المواد الدقيقة ورداءة التدفق.

خلال عملية التوسيع بداية من البحث والتطوير إلى الإنتاج، يمكن تحسين عمليات المعالجة الأولية بشكل طبيعي فقط في حدود ضيقة للغاية. ولكن، غالبًا ما يمكن تحسين الموقف عن طريق استخدام طريقة "الملء القسري". في حالة سحب آلة التثقيب السفلية قبل وصول القالب إلى منطقة وحدة الملء، تدخل المادة إلى القرص بفعل الجاذبية. باستخدام الملء القسري، تندفع آلة التثقيب السفلى مع قرص القوالب. ثم يتم سحب أداة التثقيب السفلية إلى موقعها المستهدف تحت وحدة الملء. يتم تكديس المادة في القالب نتيجة للتفريغ الناتج، مما يجعل من الممكن استخدام سرعات ضغط عالية حتى وإن كانت المادة لا تتدفق بشكل مثالي.

التطوير