Оборудование для определения насыпной плотности и сыпучести (текучести) порошков в фармацевтике

Порошки служат основой для производства абсолютного большинства лекарств. Часть препаратов выпускается непосредственно в виде порошков – дозированных или недозированных твердых сыпучих лекарственных форм для наружного и внутреннего применения. Порошковые массы также используются при изготовлении таблеток, пилюль, капсул, аэрозолей, мазей, суспензий, пластырей, суппозиториев и др.

Учитывая специфику отрасли, к качеству фармацевтической продукции предъявляются повышенные требования. Поэтому все порошковые субстанции – фармацевтическое сырье, лекарственные средства и готовые препараты – проходят всестороннее тестирование, в процессе которого определяются их характеристики. От достоверности результатов этих измерений зависит качество готовых лекарственных форм, точность дозировки компонентов, биодоступность действующих веществ, и, в конечном итоге, эффективность и безопасность фармпрепарата.

Основные понятия, термины и определения

Порошком называется взвесь твердых частиц вещества в газообразной фазе (воздухе и др.). В зависимости от размера этих частиц, порошки подразделяются на мелкодисперсные (тонкодисперсные), среднедисперсные и крупнодисперсные (грубодисперсные). В фармацевтической промышленности к порошкам также относят гранулы и порошкообразные смеси. Порошковые субстанции различаются по ряду физико-химических и технологических параметров, включая реологические свойства, которые обязательно учитываются в рецептуре и технологии производства.

Важнейшие реологические характеристики порошковых материалов

Сыпучесть или текучесть. Под сыпучестью понимают способность порошков под действием собственной силы тяжести высыпаться (течь) из отверстия какой-либо емкости. Степень сыпучести порошка является комплексной характеристикой и определяется:

• формой, размером, гранулометрическим составом и распределением по фракциям твердых частиц,
• влажностью масс,
• углами естественного откоса и падения,
• коэффициентами внешнего и межчастичного трения.

В большинстве случаев сыпучесть измеряется по скорости высыпания заданной массы порошка из стеклянной либо металлической воронки определенного размера и геометрии. Текучесть порошков также может быть рассчитана по углу естественного откоса.

Объемная или насыпная плотность (насыпная масса). Насыпной плотностью порошка называется масса единицы измерения его объема при свободном заполнении. Данный показатель нелинейно связан с сыпучестью и является одним из высоко-достоверных способов оценки ее степени.

Реологические свойства порошков оказывает непосредственное влияние на их технологические характеристики. Поэтому определение сыпучести порошков входит в комплекс обязательных аналитических исследований, проводимых в рамках контроля качества лекарственных средств и препаратов из порошкового сырья.

Оценка характеристик порошковых субстанций согласно фармакопейным требованиям

Методы и оборудование для определения технологических характеристик разрешенных к применению в фармацевтическом производстве порошковых субстанций регламентированы требованиями Международной Фармакопеи ВОЗ, а также гармонизированных с нею Европейской (EP), Американской (USP,) и национальных Фармакопей. В I части последнего издания Государственной Фармакопеи РФ (ГФ XII) эти требования носят рекомендательный характер и описаны в общей фармакопейной статье (ОФС) «Степень сыпучести порошка», согласно которой данный показатель «определяется по одному, реже двум критериям. Наиболее распространенными испытаниями являются определение сыпучести (скорости протекания порошка через отверстие) и определение насыпного объема».

Методы и оборудование для определения сыпучести порошка

Схема воронки

Для исследования текучести порошка ГФ РФ рекомендованы к использованию виброзащищенные воронки из устойчивой к действию кислот нержавеющей стали различной конструкции (бункер или воронка с выходным стволом). Воронки бункерного типа оснащаются тремя специальными насадками, позволяющими оптимизировать условия анализа разных образцов.

По одной из стандартизированных методик сыпучесть порошка оценивается в «секундах с точностью до 0,1 с, отнесенных к 100 г образца, с указанием типа используемого оборудования, номера насадки». Точность навески исследуемого материала – 0,05%. Измерения производятся не менее 3-х раз.

Результаты могут представляться:

• в виде среднего значения (при разбежке от этого показателя до 10% включительно),
• как диапазон значений (при отклонении от среднего более 10%);
• в форме графика зависимости «масса образца/время истечения».

С использованием аналогичного оборудования степень сыпучести также может определяться по величине угла естественного откоса, измеряемого с помощью угломера и выражаемого в градусах в виде среднего значения.

Фармакопеями EP и USP допускается использование как воронкообразной, так и цилиндрической насадки с отверстием в плоском дне.

Методы и оборудование для определения насыпного объема и насыпной плотности

Схема тестера утряски

Для определения насыпного объема используются стандартизированные методы и специализированные устройства различного типа. В частности, исследование может осуществляться с помощью прибора, в конструкцию которого входит встряхивающий механизм и приспособление для измерения объема (градуированный цилиндр).

Данная методика позволяет определить насыпной объем V и насыпную плотность порошка m/V до и после уплотнения (через 10, 500, 1250 соскоков цилиндра в минуту), а также способность порошковой массы к уплотнению, оцениваемую по разности V0 – V10/500/1250 (индекс сжимаемости и отношение Хауснера по EP и USP).

Согласно рекомендациям Американской и Европейской Фармакопей измерение насыпной плотности порошков можно производить по методу ячейки сдвига (с использованием специальной насадки со сдвигаемым диском, закрывающим отверстие испытательной камеры).

Для измерения насыпной плотности также допускается применение оборудования иного типа, в частности волюметров, удовлетворяющих требованиям статей EP <2.9.34.1> и USP <616, Method II>.

Измерение реологических характеристик по любому из вышеописанных методов может производиться в ручном, полуавтоматическом или автоматическом режиме. Современные высокоточные автоматизированные тестеры сыпучести и насыпной плотности порошков и гранул снабжаются интеллектуальной автоматикой и электроникой, позволяющей в несколько раз повысить эффективность анализа и достичь максимальной воспроизводимости его результатов.

Оборудование Pharma Test для определения реологических характеристик сыпучих материалов

В линейку специализированного фармацевтического аналитического оборудования Pharma Test для определения степени текучести порошков входят высокоточные ручные волюметры Скотта PT-SV100, полуавтоматические тестеры насыпной плотности порошков и гранул PT-TD200 с расширенным функционалом, а также высокотехнологичный многофункциональный автоматический анализатор сыпучести (текучести) порошков и гранул PTG-S4.

Волюметр Скотта PT-SV100	Волюметр Скотта PT-SV100 выполнен на прочной станине из коррозиоустойчивой стали. Предназначен для определения насыпного объема и насыпной плотности образца в ручном режиме. Отличается высокой надежностью и предельной простотой эксплуатации. Соответствует требованиям EP <2.9.34.1> и USP <616, Method II> Основные особенности и преимущества прибора: свободное падение частиц порошка через каскад перегородок с определенным пространственным расположением исключает появление в измерительном стаканчике конгломератов частиц, обеспечивая максимальную точность и воспроизводимость результатов при определении плотности порошка; специальная технология защиты от вибрации исключает погрешность при проведении исследования; проверка горизонтальности осуществляется посредством встроенного уровнемера, регулировка горизонтального уровня производится с помощью ножек-опор; определение плотности порошка производится без какого-либо дополнительного оборудования за исключением простых аналитических весов; тестер отличается компактными габаритами и малым весом, прост и безопасен в эксплуатации.
Тестер насыпной плотности порошков и гранул PT-TD200	Тестер PT-TD200 позволяет быстро и точно определить насыпной объем (насыпную плотность) по методам USP <616 App.1-3> и EP <2.9.15>. Анализатор состоит из измерительного цилиндра, встряхивающего механизма и электронного блока с программным управлением и ЖК-дисплеем с сенсорными клавишами управления. Прибор автоматически выбирает нужный режим работы в зависимости от объема установленного цилиндра. Загрузка образца в цилиндр, его выгрузка после окончания теста и очистка прибора осуществляется вручную. Основные особенности и преимущества прибора: реализована возможность определения размера частиц образца, их гранулометрического состава и распределения по фракциям; специальное приспособление с уплотнительным кольцом обеспечивает правильное пространственное положение и надежную фиксацию измерительного цилиндра на испытательной станции; регулируемые по высоте ножки-опоры позволяют максимально точно выставить горизонтальный уровень; в конструкции предусмотрены два отверстия, автоматически распознающие тип цилиндра; поддерживает технологию автоматической коррекции высоты соскока и скорости встряхивания образца в зависимости от типа цилиндра; в расширенной конфигурации опционально может комплектоваться дополнительным цилиндром объемом 100 мл и шумозащитным кожухом; предоставляет возможность разграничения прав доступа пользователя; производит расчеты показателей на основании результатов анализа и поддерживает вывод отчета об исследовании на внешний принтер; отличается компактными габаритами и малым весом, прост и безопасен в эксплуатации.
Автоматизированный прибор для исследования сыпучести (текучести) порошков и гранул PTG-S4	Высокоточный многофункциональный полностью автоматический тестер сыпучести порошков и гранул PTG-S4 характеризуется высокой производительностью и исключительной точностью. Отвечает требованиям EP (<2.9.16/36>) и USP (<1174>). Позволяет быстро, точно и с максимальной воспроизводимостью результатов исследования измерить все основные реологические характеристики образца. Основные особенности и преимущества прибора: отличается высокоточной геометрией измерительных элементов; обеспечивает измерение времени истечения порошка, угла естественного откоса и веса; производит расчет насыпного объема и плотности образовавшегося конуса, определяет степень сыпучести; оснащен встроенными весами, приспособленными для работы с блюдцем или градуированной тарой; оборудован прозрачным герметичным плексигласовым экраном для защиты тестовой области от попадания пыли; имеет высокую производительность, идеально подходит для высокозагруженых производственных экспертных лабораторий, для которых высокая точность измерений играет ключевую роль; может быть использован в качестве анализатора межсерийной воспроизводимости качества порошковых материалов; идеально приспособлен для работы с любыми материалами, включая сложные для анализа порошки природного происхождения; поддерживает функцию прогнозирования поведения анализируемых веществ и смесей в различных технологических процессах (смешивании, прессовании и т.д.), а также при хранении и транспортировке; оснащен современной автоматикой и электроникой, встроенным принтером, программным обеспечением с удобным интерфейсом, буквенно-цифровой клавиатурой и символьными клавишами, поддерживает вывод результатов на внешние носители информации и распечатывающие устройства.

Все анализаторы текучести и насыпного объема Pharma Test выполняются из современных высокосортных материалов и проходят многократный контроль качества в процессе производства, а также обязательное предпродажное тестирование. Это обеспечивает их полное соответствие заявленным характеристикам и позволяет производителям предоставлять 3-х летнюю гарантию на приборы любого уровня сложности.

Вернуться к списку