* Этот документ был опубликован в издании World Pestitutions, том 42, № 7, июль 2020 года: 41 - 51 « Оценка размеров частиц для надежных лазерных гранулометров при разработке и производстве дозированных пестицидов».

Введение

После многих лет развития фармацевтическая агрохимическая промышленность Китая сформировала полную промышленную цепочку от производства оригинальных лекарств, обработки препаратов, сырья, комплектации промежуточных веществ, метаболизма / токсичности, остаточного анализа и оценки безопасности, занимает первое место в мире *. В последние годы в соответствии с общим принципом повышения эффективности и охраны окружающей среды промышленность достигла консенсуса в отношении различных соответствующих исследований и разработок порошков и составов, технологических инноваций и требований к повышению качества. Дальнейшее ускорение интеграции промышленности сопровождается быстрым прогрессом в качестве и производительности продукции, что дает нашей порошковой и фармацевтической промышленности возможность участвовать в конкуренции и постепенно развивается от большого к сильному.

Различные составы и порошки представляют собой смесь твердых - жидких, твердых - газов или жидко - жидких фаз, состоящую из гранулированного сырья различных размеров и распределения размеров частиц (далее именуемого гранулометрией). В процессе разработки, обработки и применения частиц гранулометрическая конструкция частиц является важным средством контроля растворимости состава, скорости реакции интерфейса, адсорбции, стабильности хранения, поведения потока, свойств заполнения покрытия, медленного высвобождения и биологической активности. Разработка методов анализа гранулометрических испытаний, создание надежной системы контроля качества зерна и обмен реальной информацией о зернистости в научной производственной цепочке являются важной частью снижения риска качества, повышения добавленной стоимости продукции и зеленого развития на промышленных предприятиях и в производственной цепочке. Эта статья исходит из этого в качестве отправной точки, в сочетании с более чем 20 - летним опытом Euromeik Instruments Co., Ltd. (далее именуемый Euromeik) в различных промышленных гранулометрических контроле, чтобы провести конкретную оценку и анализ многих влияющих факторов в тестах на гранулометрию и дать предложения по улучшению для предприятий - составов для справки.

1. Физико - химические явления и методы, связанные с характеристиками полидозированных / порошковых частиц

Научная оценка физико - химических свойств популяций частиц называется проявлением частиц. Описание гранулометрии порошка / суспензии / эмульсии является основным показателем качества для различных типов дозы и порошка, а мониторинг гранулометрии во всех промышленных звеньях является важным средством производства современных препаратов, способствующих стандартизации продукции и контролю качества.

Микроскопические различия частиц в порошке / суспензии / эмульсии в основном влияют на следующие макроскопические свойства материала: физические свойства (растворимость, адсорбция, аккумуляционные и наполнительные свойства, цветовая текстура и т.д. Важным фактором, влияющим на свойства материала во всех микроскопических различиях, является размер частиц, который, кроме того, тесно связан с поверхностными свойствами частиц (морфология / площадь поверхности / электрохимические свойства и т.д.), взаимодействием частиц и сред, пористостью / дефектом / кристаллизацией / кристаллизацией / составом / чистотой / гомогенностью частиц. Идеальный контроль качества частиц должен основываться на прикладных потребностях для проведения экспериментального проектирования измерений и анализа различных материальных характеристик. В этой статье, например, анализ зернистости, описывается некоторая соответствующая информация, используемая лазерным гранулометром для надежного контроля качества частиц.

2. Оценка результатов распределения размеров частиц

Современные лазерные гранулометры рассчитывают гранулы частиц путем инверсии, основанной на теории рассеяния М. путем измерения многоугольного распределения световой энергии рассеянных частиц. Как и многие измерительные приборы, их измерения обычно отражают информацию о размерах частиц в количественных значениях и картах распределения. Как правило, информация о размерах частиц в целом представлена средним диаметром частиц D50, а информация о размерах малых и средних частиц и крупных частиц в целом представлена в пограничных диаметрах частиц D10 и D90. Дифференциальное распределение частиц позволяет получить представление о примерном диапазоне распределения частиц по диаметру и плотности каждого сегмента, в то время как кумулятивное распределение показывает процентное содержание частиц от малого до определенного репрезентативного диапазона.

Рисунок 1. Характерные размеры частиц в дифференциальном распределении частиц

В идеале, при разработке и производстве порошков основной функцией контроля качества гранулометра является выявление изменений в размерах групп частиц и компонентов между партиями образцов, а результаты измерений гранулометра должны синхронизироваться с изменениями размера частиц образца. Однако, как и все методы измерения, результаты измерений зернистости лазерного гранулометра также имеют неизбежные отклонения измерения (далее именуемые аутентичностью). Иногда отклонения измерений даже намного больше, чем колебания образца, когда результаты испытаний прибора представляют большой риск для контроля качества. Например, если дозированные частицы становятся тоньше и лучше, чтобы соответствовать требованиям к качеству продукта и одновременно бороться с несколькими неопределенными тестовыми рисками, предприятия могут измельчать частицы более тонко после обнаружения требуемых измерений диаметра частиц. Но в результате потребление производства и затраты времени неизбежно увеличиваются одновременно, за счет конкурентоспособности продукции. По мере того, как порошковая промышленность предъявляет все более строгие требования к точности контроля качества диаметра частиц, контроль источника отклонения в фактических результатах измерений имеет решающее значение для бережливого производства, что помогает пользователям гранулометра постоянно повышать уровень контроля качества, чтобы улучшить согласованность качества продукции и уменьшить риск контроля качества.

Диаграмма 2. Диапазон контроля качества характерных размеров частиц в совокупном распределении частиц

Основные факторы, влияющие на достоверность результатов теста на зернистость

3.1 Образец

Идеальный результат теста на гранулу должен отражать изменения в результатах применения образца или образца.

3.1.1 Взаимодействие частиц образца с испытательной средой

Микространственное или расширяющееся содержание частиц в пробах в тестируемой среде является распространенным явлением при тестировании на влажность гранул фармацевтических агрохимикатов. Мы отобрали 25% пириметиловой водной суспензии для тестирования и непрерывно контролировали изменения в скорости затенения и размерах характерных частиц D50 каждые 12 секунд после взятия проб в диэлектрическую воду, как показано на рисунке ниже.

Рисунок 3. Слева: изменение скорости затенения после сложения образца, справа: изменение D50 после сложения образца

Как показано на рисунке выше, после добавления образца пириметата в пробоотборник для смешивания и дисперсии было обнаружено, что скорость затенения снижается с почти 10% до примерно 5% за 5 минут, что свидетельствует о постоянном уменьшении растворения частиц суспензии в воде. По мере увеличения растворимости пириметата в воде, как правило, насыщение, скорость растворения постепенно замедляется. Поскольку мелкие частицы больше площади поверхности и растворяются быстрее, чем крупные частицы, результаты D50 также демонстрируют процесс постепенного ослабления после более быстрого увеличения. Из - за феномена созревания Ольстера после насыщения растворением (растворение мелких частиц, рост кристаллов крупных частиц) система дисперсии микрорастворимых частиц не стабилизируется насыщением растворимости частиц в среде, а значения диаметра характерных частиц часто демонстрируют определенные колебания. В этом дополнительном тесте D10, D50 и D90 измеряют разницу между большими и малыми значениями 11,8%, 10,9% и 6,8% соответственно. Вышеуказанные отклонения результатов наблюдаются только в одном выборке, и если условия испытаний не будут строго контролироваться для многократного отбора проб, нескольких приборов и многопользовательских операций, то отклонение воспроизведения результатов будет еще больше, что неизбежно вызовет проблемы с контролем качества образца. В практике измерения различных микрорастворимых проб, поскольку дисперсия частиц и растворение происходят одновременно, тенденции изменения размера частиц, показанные различными материалами, могут быть разными, что увеличивает сложность тестирования.

3.1.2 Последствия морфологии частиц

Микроскопические частицы не все являются сферическими, частицами различной формы, шероховатости поверхности и пористости, и их применение может сильно различаться, даже если они имеют * одну и ту же величину частиц. На основе гранулометрических испытаний в сочетании с анализом морфологии частиц можно лучше ориентировать разработку формул и контроль качества продукции.

3.1.3 Соединение или хрупкость частиц

Размер частиц, измеренный гранулометром, представляет собой дисперсионный размер частиц образца, т.е. результаты испытаний представляют собой размеры частиц, которые отделены друг от друга через окно обнаружения, и прибор не идентифицирует измеренные частицы как нераспределенные или фрагментированные частицы. Поэтому научные децентрализованные образцы имеют решающее значение для репрезентативности результатов испытаний, которые будут описаны в разделе, посвященном методологии ниже.

3.2 Приборы

На рынке имеется множество альтернативных приборов для гранулометрического анализа, в том числе статический лазерный гранулометр рассеяния света, благодаря его широкому диапазону измерений диаметра частиц (от нанометров до миллиметров), широкому диапазону применения (гранулы порошка / суспензии / молочного препарата и т.д.), хорошей воспроизводимости, точных и надежных результатов измерений, быстрого времени измерения и высокой степени автоматизации, стал ключевым инструментом для разработки и производства фармацевтических агрохимикатов и порошковой промышленности. Компании должны выбрать подходящие характеристики лазерного гранулометра в соответствии с характеристиками образцов частиц и конкретными требованиями контроля качества, уделяя особое внимание стабильности и чувствительности испытаний прибора, непосредственно связанных с контролем качества. Стабильность представляет собой последовательность результатов испытаний одного и того же образца, часто оцениваемых по показателям воспроизводимости. Чувствительность представляет собой способность инструмента измерять и анализировать нюансы образца или небольшие компоненты, часто оцениваемые разрешающей способностью. Оптический дизайн прибора, точность запасных частей, алгоритмы инверсии, потребности в обслуживании часто напрямую связаны с его тестовыми характеристиками. Кроме того, в соответствии с характеристиками образца необходимо выбрать подходящий дисперсионный агрегат, например, масляная суспензия должна выбрать коррозионно - стойкую диэлектрическую систему подачи проб, растворимый порошок должен выбрать сухую систему дисперсии проб и так далее.

3.3 Методы

Создание методов работы, непосредственно связанных с результатами анализа, таких как предгранулометрическая обработка проб, отбор проб, добавление проб, дисперсия и т.д., в совокупности называется разработкой методов измерения зернистости. Поскольку гранулометрические измерения обычно проводятся в условиях низкой концентрации, отбор и дисперсия проб являются этапами большинства испытаний проб *. Образцы с различными характеристиками, основные факторы, влияющие на результаты измерений, различны. В целом, когда твердый порошок и суспензия содержат большие частицы, репрезентативное влияние отбора проб больше; Когда размер частиц меньше, дисперсионная согласованность становится доминирующим фактором; Частично широко распределенные образцы, например, в сухом тесте оригинального препарата, определяют, измеряют ли * все частицы, взятые в одном образце, непосредственно репрезентативный результат теста. Распространенными средствами дисперсии образцов являются перемешивание, ультразвук, дисперсионный полимер, дисперсионное давление, скорость разгрузки и т. Д. Благодаря методу постоянной оптимизации можно улучшить достоверность результатов теста на зернистость.

3.4 Параметры

Согласно теории инверсии зернистости рассеяния по Митчеллу, точность результатов гранулометрии мелких частиц ниже 50 м зависит от оптических параметров частиц, включая реальные и виртуальные части коэффициента преломления образца и среды (также известные как скорость поглощения). Кроме того, разумные аналитические модели при тестировании, время измерения, скорость затенения и другие параметры также напрямую влияют на достоверность результатов теста.

Ссылки:

[1] GB / T 19077 - 2016 / ISO 13320: 2009 Распределение диаметра частиц - лазерная дифракция Particle size analysis - Laser diffraction methods Китайская стандартная пресса 2016

[2] Шэнь Синчжи. Надежная оценка размера частиц лазерного гранулометра при разработке и производстве дозиметрических форм пестицидов. Мировой пестицид. Июль 2020 г. Том 42 № 7: 41 - 51

[3] Шен Синчжи, У Цзинь. Использование лазерного гранулометра для исследования гранулометрии нефтяных суспензий. Китайские пестициды. 2017.6: 58 - 63