B NG KINH PHÍ Ě NGH CP T IP
3.1.2.Nghiên cu quá trình nén dp ca tá d cđ nd p th ng và AMB
Trong quá trình nén d p, v t li u l n l t tr i qua 3 giai đo n tr c khi hình thành d ng thu c viên nén. M t ph ng trình đ ng h c hoàn ch nh ph i cho phép phân tích nh ng hi n t ng hay quá trình đã x y ra trong t t c các giai đo n [7]. Mô hình th c nghi m c a Heckel, m t trong nh ng mô hình có tính ph bi n nh t, đ c l a ch n đ thi t k nghiên c u các n i dung c a đ tài.
Trong nghiên c u này, viên nén đ c t o thành t các tá d c nghiên c u có d ng hình tr tròn, b m t ph ng, nh n. Màu tr ng ngà đ n tr ng. Ě ng kính 7 mm.
3.1.2.1.Phân lo i v t li u theo Heckel
Theo mô hình Heckel, quá trình nén d p v t li u tuân theo đ ng h c b c 1 và đ c bi u di n d i d ng ph ng trình đ ng th ng. Trên th c t , đ th Heckel có th là m t đ ng cong hay đ ng th ng tùy thu c vào tính ch t c lý c a v t li u. Theo Duberg và Nystrom (1982), tr ng h p các v t li u có đ c tính c h c t ng đ i m m d o, đ x p c a v t li u bi n thiên theo áp su t nén d i d ng hàm s mǜ [40]. Do đó, khi l y logarit đ chuy n v ph ng trình Heckel, đ ng bi u di n đa ph n s có tính tuy n tính vùng áp su t nén gây ra bi n d ng d o. Ng c l i, tr ng h p v t li u có tính c ng và xu h ng b v d i áp su t nén đ l n, đ x p toàn kh i s bi n thiên theo đ ng h c b c 1. Khi đó, đ ng bi u di n Heckel đ i v i nhóm này có d ng đ ng cong logarit trong vùng áp su t nén t ng ng. Chính vì v y, hình d ng đ ng bi u di n đ c s d ng đ phân lo i các tá d c theo h th ng Heckel.
K t qu phân tích trình bày trong các ph l c 3a – 3n và ph l c 4a – 4n ch ng t các tá d c Microcel, Comprecel, và Microcellac thu c nhóm A. Nhóm B g m có
55
các tá d c Flowlac, Lactose DKSH, A-Tab. V i d ng đ ng bi u di n Heckel đ c tr ng, Eratab đ c x p vào nhóm C.
Ě i v i các tá d c thu c nhóm A (Microcel, Comprecel, Microcellac): đ th Heckel có d ng đ ng tuy n tính b c 1 trên toàn mi n giá tr (hình 3.7). Do v y, c ch ch y u đ i v i v t li u lo i này là bi n d ng d o. Quá trình nén d p các tá d c lo i này có th b t đ u b ng s tái s p x p ti u phân trong kho ng l c nén r t th p và sau đó đ c ti p di n qua c ch bi n d ng d o c a các ti u phân v t li u. Gi i h n đàn h i đ i v i v t li u nhóm A th ng kho ng áp su t nén th p.
Hình 3.7. Bi u đ Heckel c a các tá d c thu c nhóm A
Ě th Heckel c a nhóm B (Flowlac, Lactose DKSH và A-Tab) có d ng đ ng cong kho ng l c nén th p ti p n i b ng đ ng tuy n tính (hình 3.8).
56
V m t c ch , s b v ti u phân chi m vai trò ch đ o trong giai đo n đ u c a quá trình nén d p và làm gi m nhanh th tích toàn kh i. Khi áp su t nén ti p t c tĕng, bi n d ng d o d n tr thành c ch chính. Vi c phân đnh c ch nào chi m u th trong quá trình nén d p v t li u lo i này c n ph i d a vào gi i h n đàn h i và h s A trong ph ng trình Heckel.
Ě th Heckel c a Eratab có tính đ c tr ng cho v t li u nhóm C. Di n bi n quá trình nén d p c a nhóm này có tính ph c t p v i nhi u c ch bi n d ng x y ra cùng lúc.
kho ng l c nén th p đ n trung bình, đ i l ng ln[1/(1-D)] tĕng tuy n tính theo áp su t nén ch ng t c ch bi n d ng d o đã x y ra trong giai đo n này (hình 3.9). M t đi m đáng ghi nh n khi so sánh hình d ng đ ng bi u di n và m c đ gi m đ x p theo áp su t nén t i các đi m 0 - 30 - 40 - 50 MPa (giai đo n 1 - 2 c a quá trình nén [17]) trên đ th c a c 3 nhóm v t li u. V t li u nhóm B có d ng đ ng cong và gi m đ x p nhanh h n (đã đ c gi i thích qua c ch bi n d ng v ) so v i v t li u nhóm A (bi n d ng d o). Trong khi đó, Eratab đ c ch ng minh là có bi n d ng d o, v lý thuy t s gi m đ x p s ch m h n nhóm B, tuy nhiên th c t kh o sát cho k t qu trái ng c. S tĕng nhanh đ x p c a Eratab trong giai đo n này g i ý m t c ch khác đ ng th i di n ra và s đ c làm rõ qua các thông s đ ng h c.
Hình 3.9. Bi u đ Heckel c a Eratab (thu c nhóm C)
Hình nh hi n vi đi n t quét ch ng minh Eratab bi n d ng d o x y ra ngay m c áp su t nén 30 MPa và 80 MPa (hình 3.10 và 3.11).
57 Hình 3.10. C u trúc hi n vi c a Eratab t i áp su t nén 30 MPa (đ phóng đ i 500 l n) Hình 3.11. C u trúc hi n vi c a Eratab t i áp su t nén 80 MPa (đ phóng đ i 500 l n)
Khi tĕng l c nén đ n m t gi i h n nh t đnh, đ ng bi u di n Heckel c a Eratab đ t vùng bình nguyên. Trên hình 3.9, th t s không quan sát th y vùng bình nguyên m t cách rõ nét, tuy nhiên, s bình n ho c tĕng giá tr đ x p c a h trong giai đo n này góp ph n đnh h ng phân lo i nhóm C. York và Pilpel ch ng minh, s xu t hi n c a vùng bình nguyên là ch báo cho giai đo n v t li u chuy n tr ng thái
58
“ch y” [40]. Tr ng thái này v b n ch t có th x y ra do quá trình tĕng sinh nhi t do tĕng ma sát toàn h th ng, v t quá gi i h n bi n tính c a các v t li u ngu n g c tinh b t. Ě i v i Eratab, vùng bình nguyên đ c d đoán b t đ u xu t hi n t kho ng áp su t nén trên 150 MPa. Trên hình 3.12 có th th y m t m ng ch y tràn xen l n các vi ti u phân đã bi n d ng d o c a Eratab đ c nén t i áp su t cao (nh ng m nh v nh có màu tr ng sáng đ c cho là magnesi stearat).
Hình 3.12. C u trúc hi n vi c a Eratab t i vùng bình nguyên (đ phóng đ i 5000 l n)
Ě i v i Microcellac, đ ng bi u di n Heckel ch ng t có m i liên quan gi a bi n ph thu c và bi n đ c l p trên toàn mi n giá tr , cho th y thu c tính nén v t li u lo i này th hi n nhi u h n các tính ch t c a cellulose vi tinh th và đ c x p vào phân nhóm A (b ng 3.7).
B ng 3.7. Phân lo i các tá d c nghiên c u t th c nghi m
Nhóm phân lo i Tá d c Thành ph n A Microcel Comprecel Microcellac Cellulose vi tinh th Cellulose vi tinh th
Lactose + Cellulose vi tinh th
B Flowlac Lactose A-Tab ŀ – lactose monohydrat ŀ – lactose monohydrat Dicalcium phosphat khan
59
Ě i v i ambroxol
Ě th Heckel c a ambroxol có d ng đ ng cong kho ng l c nén th p ti p n i b ng đ ng tuy n tính (hình 3.13), do đó ambroxol có th đ c x p vào nhóm B theo phân lo i Heckel. V m t c ch , s b v ti u phân chi m vai trò ch đ o trong giai đo n đ u c a quá trình nén d p và làm gi m nhanh th tích toàn kh i. Khi áp su t nén ti p t c tĕng, bi n d ng d o d n tr thành c ch chính.
Hình 3.13. Bi u đ Heckel c a ambroxol
Hình 3.14 cho th y s b v ti u phân trong giai đo n đ u c a quá trình nén d p ambroxol. Trong giai đo n này, các ti u phân l n s v thành nhi u m nh nh h n và chính các m nh này s len l i vào các kho ng tr ng liên ti u phân, làm gi m nhanh đ x p cǜng nh th tích toàn kh i. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
60
Ěo n tuy n tính đ c n i ti p trên đ ng bi u di n Heckel c a ambroxol t ng ng v i c ch bi n d ng d o quan sát đ c m c áp su t nén 170 MPa (hình 3.15).
Hình 3.15. Ti u phân ambroxol bi n d ng d i áp su t nén 170 MPa (đ phóng đ i 1500 l n)
Tóm l i, đ ng bi u di n s bi n thiên đ x p theo áp su t nén viên có vai trò xác đnh m t cách đ nh tính các c ch bi n d ng đã x y ra trong quá trình nén d p m t v t li u c th . C n l u ý, tuy các tá d c có cùng thành ph n nh Flowlac - Lactose DKSH (ŀ-lactose monohydrat), Microcel - Comprecel (cellulose vi tinh th ) đ c x p vào cùng m t nhóm phân lo i, nh ng hoàn toàn ch a có c s đ kh ng đnh k t qu phân lo i ph thu c vào b n ch t c a v t li u đ c nén. M t s nghiên c u ch ng t hình d ng đ ng bi u di n Heckel c a m t lo i v t li u có th thay đ i tùy thu c vào d ng thù hình và kích th c trung bình c a các ti u phân [3],[10],[11],[16],[22]. Vì v y, m i s n ph m th ng m i c a tá d c d p th ng có thu c tính nén đ c tr ng và đ u c n đ c kh o sát tr c khi đ a vào nghiên c u hay s n xu t.
3.1.2.2. Các h ng s đ ng h c trong ph ng trình Heckel
S t ng đ ng hay khác nhau v thu c tính nén gi a các lo i v t li u có cùng thành ph n đ c th hi n qua các h ng s c a ph ng trình Heckel (b ng 3.8).
61 B ng 3.8. Ph ng trình Heckel c a t ng lo i tá d c đ c nghiên c u STT Nguyên li u Ph ng trình đ ng h c 1 Flowlac ln[1/(1-D)] = 0,0040 x P + 1,5666 2 Lactose ln[1/(1-D)] = 0,0096 x P + 1,5605 3 Eratab ln[1/(1-D)] = 0,0147 x P + 1,6027 4 A-Tab ln[1/(1-D)] = 0,0041 x P + 1,2129 5 Microcel ln[1/(1-D)] = 0,0146 x P + 0,5880 6 Comprecel ln[1/(1-D)] = 0,0144 x P + 1,1224 7 Microcellac ln[1/(1-D)] = 0,0104 x P + 1,0318 8 AMB ln[1/(1-D)] = 0,0064 x P + 1,6432
Theo Paronen và Ilkka (1996), b t k v t li u đ c x p vào nhóm nào và ph ng pháp th nghi m nào đã đ c áp d ng, các đ ng bi u di n luôn luôn có m t kho ng tuy n tính. Do v y, ph ng trình đ ng th ng h i quy có th đ c ngo i suy t các d li u thu c kho ng này, t đó suy ra các h s trong ph ng trình Heckel [40].
Trong ph m vi đ tài, ph ng trình đ ng h i quy đ c ngo i suy t kho ng tuy n tính c a đ ng bi u di n, th ng t ng ng v i áp su t nén t 50 - 150 MPa và ph i th a mãn đi u ki n h s t ng quan R2 > 0,950 [33].
3.1.2.3. Ěánh giá c ch quá trình nén vùng áp su t nén th p
T ph ng trình Heckel, tung đ g c A đ c s d ng đ tính toán các thông s đ ng h c c a quá trình b t ch y vào c i và s p x p v trí các ti u phân (b ng 3.9). Thông s DAđ c c u thành b i hai thành ph n: s gi m th tích khi kh i b t ch y vào c i (D0) và s gi m th tích do tái s p x p ti u phân do ch n đ ng rung l c c a thi t b ho c d i tác đ ng c a các chày ngay các th i đi m đ u tiên (DB).
B ng 3.9. Các đ i l ng đ c tr ng cho t ng giai đo n trong quá trình nén viên
STT Nguyên li u A DA D0 DB 1 Flowlac 1,5666 0,791 0,406 0,385 2 Lactose DKSH 1,5605 0,790 0,402 0,388 3 Eratab 1,6027 0,799 0,422 0,377 4 A-Tab 1,2129 0,703 0,352 0,351 5 Microcel 0,588 0,445 0,337 0,108 6 Comprecel 1,1224 0,675 0,311 0,364 7 Microcellac 1,0318 0,644 0,385 0,259 8 AMB 1,6432 0,807 0,454 0,353
62
V các tá d c d p th ng, k t qu phân tích cho th y s gi m th tích c a Eratab, Lactose DKSH và Flowlac c 2 giai đo n đ u c a quá trình nén d p là l n nh t. - Ě i v i Flowlac và Lactose DKSH, s li u th c nghi m ch ng t s phù h p v i các c ch c a quá trình nén đ c xác đnh thông qua đ ng bi u di n Heckel cho tá d c nhóm B. Nh đã trình bày, đ c tr ng c a v t li u nhóm này là s b v ti u phân ngay t giai đo n đ u, t o ra vô s các m nh nh và chúng len l i m t cách nhanh chóng vào kho ng tr ng liên ti u phân còn sót l i. Chính vì c ch này mà đ x p c a kh i v t li u gi m xu ng m t cách nhanh chóng th hi n qua tr s DA, D0, và đ c bi t là DB cao h n nhóm tá d c khác. V y có th k t lu n s b bi n d ng v ti u phân ban đ u có vai trò quan tr ng đ i v i quá trình nén d p Flowlac và Lactose DKSH. Ě ng th i, c n l u ý nh h ng c a hình d ng, hàm m và đ bám dính c a các ti u phân đ n đ đ ng đ u kh i l ng viên.
- Ě i v i Eratab, giá tr DA và DB cho th y s gi m th tích toàn kh i di n ra nhanh t ng t nh Flowlac và Lactose DKSH. Tuy nhiên, di n bi n c a Eratab trong giai đo n này theo m t c ch hoàn toàn khác. Theo Denny (2000), các kh i b t có kích th c ti u phân t ng đ i nh s d x y ra hi n t ng k t t gi a các ti u phân. Liên k t này r t y u, do đó trong giai đo n l c nén còn m c r t th p, các kh i k t t d dàng b phá v t o ra vô s các ti u phân nh h n và làm gi m m nh th tích toàn kh i [10]. Ěây đ c xem là c ch tái s p x p chính c a Eratab (kích th c trung bình h t nh , g n 100% h t có đ ng kính nh h n 0,15 mm). Ngoài ra, qua phân tích hình nh hi n vi đi n t quét, ti u phân Eratab có d ng h t c u t o b i vô s các vi ti u phân nh h n. Do v y, s phá kh i k t t c a các h t c u và b v các h t này thành nh ng m nh nh h n d dàng x y ra.
Ph i h p v i d ng đ ng th ng trên đ th Heckel trong giai đo n l c nén th p, có th k t lu n c 2 c ch gi m th tích (b v h t và bi n d ng d o) đ ng th i x y ra trong giai đo n đ u c a quá trình nén Eratab. Chính vì v y, tuy là lo i C, đ ng bi u di n Heckel vùng l c nén th p không ph i là đ ng cong, nh ng s gi m th tích toàn kh i v n di n ra nhanh chóng và giá tr DB cao. Trong tr ng h p này, đ đ ng đ u kh i l ng viên ph thu c vào t c đ d p viên và l u tính (trong đó quan tr ng nh t là s phân b kích th c h t).
63
- Ě i v i Microcel, giá tr A r t th p ch ng t di n bi n quá trình nén trong giai đo n 1 và 2 không có vai trò quan tr ng đ i v i k t qu quá trình nén d p. Tuy nhiên đáng l u ý là có s chênh l ch r t đáng k gi a giá tr D0 và DB. Ěi u đó có nghƿa là s gi m th tích trong giai đo n đ u ch y u đ c quy t đ nh b i quá trình b t ch y t do t bàn phân ph i vào lòng c i (D0), ng c l i quá trình tái s p x p ti u phân có vai trò không đáng k . K t qu này g i ý l u tính c a Microcel trong quá trình nén d p ch c n đ c ki m soát qua th nghi m góc ngh , m t phép đo đ n gi n và ti n l i. Suy lu n đ c c ng c b i k t qu ki m tra l u tính cho th y k t lu n d a trên th nghi m góc ngh đ ng nh t v i ch s Carr và t s Hausner. N u hi n t ng này đ c ti p t c ki m tra và xác nh n tính đúng trên các v t li u khác có tính ch t t ng đ ng, thì đây là m t đ xu t có ý nghƿa tích c c khi áp d ng trong th c t s n xu t.