습식과립의 종료 시점 결정

습식 과립의 종료시점 측정

 

고속혼합기에서 습식 과립을 수행하면서 가장 어려운 작업은 다양한 공정 변수를 제어하여 종료시점을 검출하고 동일한 종료 시점의 재현성을 확보하는 것입니다. 종료 시점은 공식에 의해 목표 입자 크기 평균 또는 분포로 정의될 수 있습니다. 일단 원하는 종료 시점에 도달하면 과립 특성과 후속 정제 특성은 임펠러나 초퍼 속도 또는 결합제 첨가 속도와 같은 과립화 처리 요인에 관계없이 매우 유사한 것으로 나타났습니다. 이를 '등결성의 원칙'이라고 합니다. 과립 공정에서 모든 측정의 궁극적인 목표는 과립의 점도와 밀도를 추정하고 입자 크기 평균과 분포에 대한 지표를 얻는 것입니다. 이러한 요소는 공정의 재현성을 달성하기 위해 적절한 측정 장치를 사용하여 모니터링하고 제어할 수 있습니다. 과립 종료 시점에 영향을 미칠 수 있는 다양한 과립 공정의 다양한 주요 독립 요인이 표 1에 나와 있습니다.

 

 표 1 고전단 습식 과립화 공정에 영향을 미치는 요인

공정 변수	제품 변수	설비 변수
임펠러 속도 쵸파 속도 임펠러 부하 결합액 투입 방법 결합액 투입 속도 혼합시간	액상바인더의 양 바인더의 종류 표면 장력 점도 접착성 입자 크기 분포 용해도 습윤성	혼합실의 크기 및 형태 임펠러의 크기 및 형태

 

 

과립의 크기 및 모양

고속혼합기에서 습식 과립화를 수행하는 동안 제제 과학자는 최종 제품 특성을 결정하는 데 주도적인 역할을 하는 몇 가지 변수에 대해 정기적으로 관심을 갖고 있습니다. 이러한 변수에 대한 간략한 설명은 다음과 같습니다.

 

전력 소비

고속혼합기 모터의 전력 소비 측정은 측정이 경제적이며 과립의 성장과 잘 연관되어 있기 때문에 종료 시점 결정에 널리 사용되어 왔습니다. 전력 소비는 전체 범위에서 선형은 아니지만 과립의 평균 입자 크기와 상호 연관될 수도 있습니다. 내부 입자 다공성은 또한 전력 소비와 일부 상관 관계를 보여줍니다. 고속혼합기에는 일반적으로 이러한 측정을 위한 하나 이상의 장치가 장착되어 있습니다. 전력 소비 측정의 중요한 단점은 실제 작업이 수행되는 임펠러의 부하가 아닌 모터의 부하를 반영하고 부하에 관계없이 시간에 따라 달라질 수 있다는 것입니다. Lindberg는 아래 식-1에 표시된 것처럼 전력 소비와 과립의 포화 수준 S를 상호 연관시킵니다.

 

S = H ( 1 – ε ) / ε * P                 (식-1)

 

과립의 포화 수준 S는 과립물에서 이용 가능한 기공의 총 부피에 대한 액체가 차지하는 기공 부피의 비율로 정의됩니다. 여기서 H 는 액체 대 고체의 질량비이고, ε 는 입자 내 다공성이며, P 는 액체 밀도에 대한 입자 밀도입니다.

 

임펠러 부하

임펠러에서 발생하는 토크는 인가되는 전류에 비례하므로 DC 모터의 전류를 측정하여 메인 임펠러에 가해지는 부하를 추정할 수 있습니다. 전류계(전류계는 소규모 DC 모터에 사용할 수 있습니다. AC 모터의 경우 임펠러 부하가 적용된 전류에 따라 선형적으로 변하지 않으므로 전류는 AC 모터의 임펠러 부하 측정에 전혀 효과적이지 않습니다.

 

전력 ~ 토크 * 속도

임펠러 전력 소비는 직접 토크, 임펠러 회전 속도 및 계수(필요한 경우 일반적으로 단위 환산 계수의 2Π배와 동일)의 곱으로 계산할 수 있습니다. 반면에 임펠러 토크는 임펠러의 부하와 직접적인 관련이 있습니다. 과립의 끝점 영역에 도달하면 전력 소비 신호의 주파수 분포가 정상 상태에 도달하는 것으로 관찰되었습니다.

 

임펠러 토크

 습식 과립 공정에서 임펠러 토크 및 임펠러 전력 소비의 변화는 과립의 응집력 또는 인장 강도의 변화로 인해 발생합니다. 따라서 임펠러 토크는 메인 임펠러의 부하에 대한 탁월한 인라인 측정입니다. 토크 레오미터는 장치의 블레이드를 회전시키는 데 필요한 토크의 오프라인 측정에 광범위하게 사용되었으며 이 토크는 과립의 유변학적 특성과 과립화 공정의 종료 시점에 접근하는 데 사용되었습니다. 이렇게 얻은 토크 값은 습윤 질량의 유변학적 특성을 설명하는 "습윤 질량 일관성 측정"으로 명명되었습니다.

 

액체/결합제 첨가

 수분 함량과 결합 용매 첨가 속도 모두 과립화 종말 시점을 성공적으로 달성하는 데 중요합니다. 평균 과립 크기는 부형제의 비표면적뿐만 아니라 과립의 수분 함량 및 액체 포화도에 따라 크게 달라집니다. 습식 덩어리화 단계에서 과립의 크기는 어느 정도 증가할 수 있지만 과립 내 다공성은 감소합니다. 바인더 첨가 속도는 과립 밀도를 제어하고 임펠러 및 초퍼 속도는 과립 크기와 과립화 속도를 제어합니다. 과립화 혼합물에 대한 선호되는 첨가 방법에 대해서는 상충되는 보고가 있습니다. 어떤 사람들은 균일한 바인더 분포를 보장할 수 없기 때문에 혼합물에 건식 바인더를 첨가하지 말 것을 권장하고, 다른 사람들은 건식 바인더를 첨가할 것을 권장합니다. 그러나 혼합물에 용매 또는 결합제 용액을 천천히 첨가하는 것은 국부적인 과도한 습윤을 피하기 위해 선호되는 선택 방법입니다.

 

혼합 시간

 습식 혼합 시간이 길어질수록 다공도가 감소하고 평균 입상 크기가 증가하며 부피 밀도가 증가했습니다. 과립의 강도는 또한 과립내 다공성과 반비례 관계에 있었다.

 

임펠러 또는 모터 샤프트 속도

 임펠러 회전 속도는 재료에 수행되는 작업을 나타내는 일부 지표로 사용될 수 있습니다. 모터 또는 임펠러의 전력 소비는 토크와 속도의 곱에 비례하므로 후자는 해당 부하를 평가하는 데 중요한 요소입니다.

 

출처 : https://pharmapathway.com/