Точное нанесение покрытий для повышения качества продукции
Технология нанесения покрытий используется в различных сферах применения в фармацевтической промышленности, например, для исправления вкуса и контроля высвобождения лекарственного средства. Для небольших частиц и пеллет лучше всего подходит инкапсуляция в псевдоожиженном слое. В данной статье д-р Харальд Шталь поясняет, каким образом уникальный поток в аппарате для нанесения покрытий PRECISION-COATER(tm) компании GEA может существенным образом улучшить характеристики покрытия и помочь избежать многих проблем, ассоциируемых с качеством покрытия и масштабированием в традиционных системах для нанесения покрытия.
Квалификация в сфере нанесения покрытий на частицы
Технология нанесения покрытий на частицы для улучшения внешнего вида, придания приятного вкуса или производства таблеток с замедленным высвобождением используется в фармацевтической промышленности почти 50 лет. Однако в результате существенного роста количества таблеток, для которых необходима данная технология, и повышения стоимости технологического времени и используемых компонентов технологи испытывают растущее давление, так как им необходимо повысить производительность, качество покрытия и сократить технологическое время.
Качество покрытия
Покрытия могут быть дорогостоящими, а необходимый объем покрытий обратно пропорционален размеру частиц материала, на которые нужно наносить покрытие. Например, площадь поверхности куба со сторонами по 1 см равна 6 см2. Если бы куб был составлен из более мелких кубов со сторонами по 1 мм, общая площадь поверхности увеличилась бы в десять раз. Для частиц размером менее 100 микрон объем материала для покрытия может легко превысить объем активного ингредиента. Следовательно, качество покрытия очень важно.
Цель этого процесса - нанести на частицы достаточное количество материала, чтобы добиться желаемого результата, но не более того. При использовании функциональных покрытий необходимо добиться их равномерного распределения по всей поверхности продукта. Неравномерное нанесение покрытия может оказать серьезное влияние на характеристики (кривую высвобождения) препарата. Одной из причин неравномерного покрытия может быть отсутствие достаточной скорости вращения продукта в процессе нанесения покрытия. Решением будет увеличение потока воздуха. Однако в результате увеличения потока воздуха будут увеличены потери в связи с истиранием посредством образования небольших частиц пыли, что приведет к снижению выхода.
Выход продукта
Выход продукта включает произведенный продукт, отвечающий требованиям спецификации, и выражается в процентном отношении к общей массе материала, который подвергался обработке. Разница - это потери продукта во время переработки. В традиционном аппарате для нанесения покрытия с псевдоожиженным слоем потери продукта происходят в форме пыли (образованной в результате истирания основного материала или частиц, высушенных распылением) или в форме агломерации более крупных влажных частиц, когда они ударяются друг об друга или об оборудование.
Агломерация происходит, если скорость распыления слишком высока, а продукт все еще влажный, при столкновении частиц друг с другом в слое или на поверхности аппарата для нанесения покрытия. В некоторых системах сама струйная форсунка может вызвать эффект Вентури, засасывая частицы в зону высокой влажности вокруг форсунки, где они сталкиваются и образуют агломераты.
Снова решением будет увеличение скорости потока воздуха для того, чтобы удерживать частицы на расстоянии друг от друга. Однако в результате этого могут возникнуть потери, вызванные истиранием. Альтернативой является снижение влажности в непосредственной близости от струйной форсунки уменьшением скорости распыления. Но при этом увеличится технологическое время.
Традиционная технология нанесения покрытия
С традиционными системами нанесения покрытий распылением снизу, используемыми с 1950-х годов, ассоциируются все вышеозначенные проблемы и не только. Помимо трудностей, связанных с агломерацией, истиранием, неоднородным качеством продукции и продолжительным технологическим временем, возникают проблемы с масштабированием от опытного до полномасштабного производства; они не могут работать как многотрубные системы и не дают возможности осмотреть форсунку на предмет агломерации во время производственного процесса. Все эти недостатки были устранены в новом поколении технологий для нанесения покрытий от компании GEA - аппарате для нанесения покрытия PRECISION-COATER(tm).
Как работает PRECISION-COATER(tm)
Ключевым элементом аппарата для нанесения покрытия PRECISION-COATER(tm) является вихревой ускоритель, который точно контролирует свойства потока воздуха и, следовательно, поведение частиц, перетекающих в колонну для нанесения покрытия. В традиционном аппарате для нанесения покрытия с псевдоожиженным слоем большая часть воздуха перетекает в слой вокруг колонны, который затем полностью переходит в псевдоожиженное состояние и позволяет частицам заполнить участок вокруг струйной форсунки под воздействием гидростатического напора слоя.
Однако в аппарате PRECISION-COATER(tm) большая часть воздуха направлена в колонну для нанесения покрытия при помощи закладной детали и вихревого ускорителя. Благодаря такой конструкции создается гораздо более высокая скорость технологического воздуха рядом с форсункой, и образуется зона низкого давления, в которой частицы прилипают к сердцевине трубки для нанесения покрытия. Высокая скорость потока воздуха заставляет отдельные частицы вращаться, что позволяет нанести гораздо более ровное покрытие. Вихревой ускоритель задает вращение потока воздуха, которое вместе с высокой скоростью потока воздуха обеспечивает разделение отдельных частиц, поэтому существует возможность работы при более высокой влажности в районе штуцера без риска агломерации. Испытания показали, что в результате высокой скорости потока воздуха образуется более высокий уровень испарения, поэтому частицы будут сухие и утратят способность к агломерации задолго до того, как возвратятся в слой вокруг трубки для нанесения покрытия.
Было доказано, что система может обеспечивать нанесение равномерного покрытия необходимой толщины за гораздо меньший отрезок технологического времени в сравнении с традиционными системами для нанесения покрытия. Благодаря использованию зоны с высокой скоростью и низким давлением для засасывания частиц в зону для нанесения покрытия многотрубная система PRECISION-COATER(tm) позволяет избежать появления мертвых зон с низким потоком частиц, которые могут возникнуть в традиционных многотрубных системах. В результате система PRECISION-COATER(tm) может быть масштабирована от испытательной и опытной системы до полномасштабного производства с использованием трубок для нанесения покрытий одного размера. Настройка многотрубных производственных установок и одноколонных опытных систем с использованием одинаковых потоков воздуха и схем воздушных потоков в трубке для нанесения покрытия позволит избежать различных проблем с масштабированием, которые встречаются в системах, в производственных установках которых используются трубки для нанесения покрытия большего размера.
Выводы
Аппарат для нанесения покрытия PRECISION-COATER(tm) обеспечивает более высокий выход благодаря снижению уровня агломерации и истирания, повышает производительность благодаря увеличению скорости нанесения покрытия и сушки, значительно повышает качество продукта, обеспечивая равномерную толщину покрытия, оптимальную для клинической эффективности. Он идеально подходит для нанесения покрытия на частицы диаметром от 50 микрон до 3 мм. Компания GEA считает, что ни один другой аппарат не сможет удовлетворить потребность отрасли в высокоэффективной системе нанесения покрытий с великолепными возможностями масштабирования.
Сопло, очищаемое без демонтажа
