Валик (Slug) это

Что такое валик в технологии сухой грануляции

В процессе сухой грануляции валик выступает критическим промежуточным продуктом, который формируется на стадии роллерного компактирования. Когда порошкообразная смесь активных фармацевтических ингредиентов и вспомогательных веществ подается между двумя контрвращающимися роликами, под действием высокого давления частицы уплотняются и образуют сплошную ленту материала.

Валик представляет собой твердую компактную структуру, в которой частицы порошка прочно связаны между собой за счет механического сжатия без использования жидких связующих. Этот процесс происходит при комнатной температуре и не требует последующей сушки, что отличает сухую грануляцию от влажных методов.

Основные характеристики валика

Валик характеризуется несколькими ключевыми параметрами, которые определяют качество последующей грануляции. К основным характеристикам относятся плотность компакта, его толщина, механическая прочность и однородность распределения материала по ширине ленты.

Типичная плотность валика составляет от 0,7 до 1,0 г/см³ в зависимости от свойств исходного материала и параметров компактирования. Толщина валика обычно находится в диапазоне от 1 до 4 мм и регулируется зазором между роликами.

Процесс формирования валика при роллерном компактировании

Механизм образования компакта

Формирование валика происходит в три последовательные зоны между роликами компактора. В зоне загрузки начинается предварительное уплотнение порошка за счет перераспределения частиц. Затем в зоне компактирования под действием максимального давления происходит основное уплотнение через деформацию и фрагментацию частиц. В зоне экструзии материал выходит из зазора между роликами в виде сформированного валика.

Удельное давление компактирования обычно составляет от 3 до 16 кН/см ширины ролика. При этом удельное усилие прессования и скорость вращения роликов являются критическими параметрами, влияющими на качество валика.

Влияние параметров процесса

Зазор между роликами является одним из ключевых параметров, определяющих толщину валика. Более узкий зазор при постоянном усилии прессования приводит к получению более плотного компакта. Современные компакторы оснащены системой регулировки зазора, которая может быть фиксированной или плавающей.

Скорость подачи материала через шнековую систему должна быть синхронизирована со скоростью вращения роликов. Несбалансированная подача может привести к неравномерности плотности валика по его длине и возникновению дефектов.

Ключевые параметры валика и их влияние на гранулят

Плотность валика

Плотность валика является критическим показателем качества, поскольку она напрямую влияет на свойства конечного гранулята. Повышение плотности компакта приводит к образованию более крупных и прочных гранул после измельчения, однако чрезмерное уплотнение может негативно сказаться на способности гранул к последующему таблетированию.

При роллерном компактировании материал подвергается первичному уплотнению, что уменьшает количество доступных точек связывания между частицами. Это явление, известное как эффект упрочнения при обработке, необходимо учитывать при разработке состава и выборе параметров процесса.

Толщина и однородность

Толщина валика регулируется расстоянием между роликами компактора и скоростью подачи материала. Неравномерная толщина по ширине ленты может привести к получению гранул с широким распределением по размерам, что недопустимо в фармацевтическом производстве.

Современные компакторы с плавающим зазором автоматически регулируют расстояние между роликами в зависимости от количества подаваемого порошка, обеспечивая постоянное усилие прессования и однородную пористость гранулята.

Типы дефектов валика и методы их предотвращения

Расслоение и растрескивание

Продольное расслоение валика по ширине возникает из-за неравномерного распределения плотности в ленте. Это может быть вызвано неоднородной подачей материала или недостаточной смазкой роликов. Поперечное растрескивание часто связано с прилипанием компакта к роликам и указывает на необходимость оптимизации состава или применения внешней смазки.

Неравномерная плотность

Флуктуации плотности валика по длине ленты возникают при нестабильной подаче материала или колебаниях усилия прессования. Этот дефект приводит к получению гранул с различными свойствами и может быть устранен путем оптимизации работы шнековой системы питания.

Оборудование для получения валика

Роликовые компакторы

Роликовый компактор состоит из трех основных узлов: системы подачи материала, блока компактирования с роликами и системы измельчения валика. Производительность современных фармацевтических компакторов варьируется от 10 до 400 кг/час в зависимости от модели и области применения.

Ролики компактора могут иметь гладкую, рифленую или карманную поверхность. Выбор типа поверхности зависит от свойств обрабатываемого материала. Диаметр роликов обычно составляет от 120 до 500 мм, а ширина варьируется от 25 до 100 мм для лабораторных и промышленных установок.

Системы контроля и автоматизации

Современные компакторы оснащены системами мониторинга параметров процесса в режиме реального времени. Контролируются усилие прессования, зазор между роликами, скорость подачи материала и плотность валика. Некоторые модели оборудованы встроенными системами неразрушающего контроля плотности с использованием ближней инфракрасной спектроскопии или других аналитических методов.

Измельчение валика в гранулы

После формирования валик подается на стадию измельчения, где он разрушается до частиц требуемого размера. Для этого применяются осцилляционные или конические мельницы с калибрующими ситами. Осцилляционное измельчение предпочтительнее, так как обеспечивает более бережное разрушение компакта с меньшим образованием мелкой фракции.

Размер ячеек калибрующего сита определяет верхний предел размера гранул. Типичный диапазон размеров гранул после измельчения составляет от 0,2 до 2,5 мм. Частицы, не прошедшие через сито, возвращаются на повторное измельчение, а мелкая фракция может быть рециркулирована в процесс компактирования.

Применение валика в фармацевтическом производстве

Преимущества сухой грануляции через валик

Метод получения гранул через стадию формирования валика особенно эффективен для влагочувствительных и термолабильных активных веществ, поскольку исключает использование жидкостей и не требует нагрева. Процесс характеризуется высокой производительностью и может быть организован как непрерывное производство.

Сухая грануляция через роллерное компактирование требует меньших энергозатрат по сравнению с влажной грануляцией, так как отсутствует стадия сушки. Это делает процесс более экономичным и экологичным.

Области применения

Помимо фармацевтической промышленности, технология получения гранул через валик применяется в производстве пищевых добавок, химических удобрений и специальных материалов. В фармацевтике метод используется для производства таблеток с высокой дозировкой активного вещества, а также для составов, содержащих несколько несовместимых компонентов.