Технологии измельчения в фармакологии.
Струйных мельницы в фармацевтическом производстве.

Быстрое развитие современных технологий отражается на сфере фармацевтики. Повышаются требования к качеству, чистоте и степени обработки различных веществ, это касается и получения фармацевтических порошков. Качество измельчения лекарственных веществ, важно в медицине, так как прямо влияет на степень их клинической эффективности. Последние годы отмечается взрывной спрос, на высокодисперсные фармакологические порошки. Получение препаратов такого уровня предполагает применение различных современных методов измельчения и соответствующего оборудования.

Измельчение – это физический процесс механического дробления крупных частиц твердых веществ на мелкие, что способствует увеличению поверхности измельчаемых материалов и существенно ускоряет различные процессы, значимые для производства лекарственных средств, например, такие как растворение, химическое взаимодействие с другими компонентами, выделение активных веществ (экстракция), кроме того, ускоряется тепловая обработка.

Физически суть измельчения состоит в том, что внешняя механическая сила, действуя на материал, создает внутреннее напряжение в нем и при достижении предела прочности, материал разрушается / дробится. Процесс измельчения предполагает затраты энергии на образование новых поверхностей и преодоление трения, как внутреннего (трение частиц при их деформации), так и внешнего (трение между частицами и рабочими элементами оборудования).

Современные подходы к фармакологическому измельчению основаны на сводной теории физико-химической механики Ребиндера, который в свою очередь, использовал в своей работе поверхностную гипотезу Риттингера (1867г.) и объемную теорию Кирпичева (1874 г.) – Кика (1885 г.).

В фармацевтике различают два способа измельчения, которые обуславливаются размерами частиц исходного и готового продукта и позволяют получать порошки различной степени дисперсии. Это дробление и размол.

Уровни измельчения

Уровень измельчения, как отмечено выше, обусловлен размером частиц исходного материала и готового продукта. Различают, как грубое измельчение – преобразование крупных / средних / мелких частиц, так и тонкое измельчение, в результате которого получают частицы сверхмалого размера. В таблице ниже показаны классы измельчения в соответствии с размерами частиц на входе и входе.

Предварительная обработка материалов осуществляется в дробилках различного типа: для грубого измельчения применяется сухой способ, а для тонкого и коллоидного – как сухой, так и мокрый.

К основным методам измельчения относят:

• раздавливание,
• истирание,
• раскалывание ударом,
• разламывание,
• распиливание,
• разрезание.

Процесс измельчения предполагает последовательное прохождение нескольких стадий подготовки и измельчения продукта. Все стадии осуществляются на дробильно-размольных устройствах различного типа (в зависимости от задач), объединенных в единую производственную линию. Как правило, для крупного и среднего измельчения используют такие методы как раздавливание, раскалывание, разламывание, разрезание, а для тонкого – истирание.

В фармацевтическом производстве, часто требующем мелкодисперсного измельчения растительных продуктов, чаще всего применяется именно тонкое измельчение, для которого используют изрезывающие машины или струйные фармацевтические мельницы.

Методы воздействия на различные типы веществ при измельчении

Измельчение в фармацевтическом производстве

В фармацевтическом производстве возможно 2 вида измельчения продукта: предварительное и окончательное. Оба могут осуществляться, как по открытой схеме, когда измельчаемый материал проходит через устройство однократно, так и по закрытой, когда материал прогоняется через систему многократно для повышения качества.

Для грубого (крупного, среднего и тонкого) измельчения в фармацевтическом производстве применяют дробилки, для тонкого и сверхтонкого – специальные фармацевтические мельницы. Последние занимают все более значимое место на рынке производства фармацевтических продуктов, поскольку позволяют получить продукт высочайшего качества.

Типы измельчительных устройств, применяемых в фармацевтике

В зависимости от требуемых размеров частиц готового продукта в фармацевтической отрасли применяются следующие типы измельчающих устройств:

• для крупного измельчения – щековые и конусные дробилки (исходные частицы размером до 1500 мм преобразуются в частицы размером 300?100 мм),
• для среднего и мелкого измельчения – валковые и ударные мельницы (100 мм в 10-12 мм),
• для тонкого измельчения – мельницы барабанного и кольцевого типа (10?2 мм в 2+0,0075 мм),
• для сверхтонкого измельчения – вибромельницы, коллоидные и струйные мельницы (10?0,1 мм в 0,00075 – 0,0001 мм).

Последняя категория устройств, представляет собой высший класс в технологиях измельчения.

Фармацевтические струйные мельницы

Значительный интерес с точки зрения применения в фармакологическом производстве представляют струйные мельницы от компании TECNOLOGIA MECCANICA.

Принцип работы фармацевтической струйной мельницы TECNOLOGIA MECCANICA – в качестве внешней энергии, запускающей процесс измельчения, выступает струя газа / нагретого пара или воздуха, при этом она подается в рабочую зону устройства на околозвуковой или сверхзвуковой скорости.

Устройство фармацевтической струйной мельницы:

Измельчение происходит в рабочей камере (измельчительной камере), куда подается непосредственно материал, требующий измельчения и струи газового энергоносителя, выступающего движущей силой измельчения. Материал подается через загрузочную воронку, откуда попадает в специальный инжектор, куда компрессором подается отдельная струя газа или воздуха, увлекающая материал в измельчительную камеру. Параллельно в камеру подаются разнонаправленные струи рабочего газа из распределительного коллектора. Пересекаясь, струи образуют в камере вихревое вращение высокой скорости (от 100 до 300 метров в секунду). Попадая в зону вихревого движения газовых струй, частицы материала многократно ударяются друг о друга и измельчаются.

С течением времени частицы уменьшаются в размере и массе, на них перестают действовать центробежные силы вращающегося потока и достигнув пороговых значений размеров, они перемещаются вверх по отводной трубе, где улавливаются фильтрами циклонного или матерчатого типа. После завершения цикла работы мельницы, оставшиеся в камере большие частицы осаждаются в приемник.

Широкий набор моделей струйных фармацевтических мельниц различной производительности, от компании TECNOLOGIA MECCANICA позволяет применять их, как в лабораторных фармакологических исследованиях, так и на фармацевтических производствах.

Наши клиенты имеют возможность протестировать струйные мельницы, воспользовавшись услугой тестового помола.

Уникальные возможности струйных мельниц TECNOLOGIA MECCANICA делают их незаменимыми в фармакологии. Широкая линейка позволяет обеспечить масштабирование производства. Можно производить, как лабораторные от 50 мг до 600,0 г, так и промышленные от 2 до 350 кг/час партии порошков фармацевтических препаратов.

Информацию о всех моделях струйных мельниц TECNOLOGIA MECCANICA можно посмотреть по данной ссылке.

Обеспечение сверхтонкого помола и классификации частиц, при чрезвычайно узкой и плотной кривой распределения частиц по размерам d100<5 мкм (100% ниже 5 мкм) и d99<3 мкм (99% ниже 3 мкм), позволяет решать широкий перечень производственных задач по получению высокодисперсных фармакологических субстанций.

Существует уникальная возможность измельчения специфических материалов, например чувствительных к температуре, кислороду или имеющих высокую твердость.

Высокое технологическое качество струйных мельниц TECNOLOGIA MECCANICA обеспечивает их надежность и долговечность. Все металлические детали струйных мельницы, вступающие в контакт с продуктами размола, изготовлены из нержавеющей стали AISI 316L, а их поверхности зеркально отполированы (Ra ≤ 0,25 мкм). Остальные металлические детали (не вступающие в контакт с продуктом) изготовлены из нержавеющей стали AISI 304L или алюминия. Использование высококачественных материалов в комплексе с применением струйной технологии снижает вероятность загрязнение размалываемых веществ металлами, из которых изготовлена рабочая камера. Все части установок легко разбираются и быстро очищаются для обеспечения возможности работы с различными фармакологическими продуктами.

Технологии кристаллизации, применяющиеся в современной фармацевтике для получения микропорошков, отличаются набором недостатков, таких как: низкий выход готового продукта, наличие примесей и не всегда дают ожидаемый результат. На их фоне метод струйного измельчения показывает более высокую эффективность и производительность. Струйные мельницы являются современным высокотехнологичным устройствами для производства фармацевтических порошков. Они подходят для измельчения широкого спектра веществ, от антибиотиков до ферментов и имеют набор практических преимуществ, таких как: исключительно высокая степень размола, контролируемый размер частиц, высокий процентный выход и чистота порошка.

В медицинско-фармакологическом плане высокодисперсные порошки, приготовленные с применением струйных мельниц более биодоступны, т.е. терапевтически активны. Биодоступность в современной фармакологии и фармакокинетике — это способность препаратов эффективно усваиваться, по сути, количество активного лекарственного вещества, доходящее до места его действия в организме. При этом прослеживается прямая зависимость, при которой активность порошков, тем выше, чем тоньше они измельчены, быстро и качественно растворяются, и всасываются в организме человека. Чем более биодоступно лекарственное вещество, тем более полно оно попадает в организм и усваивается, и тем больший лечебный эффект оказывает.