автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.03, диссертация на тему:Повышение эффективности изготовления фармацевтических таблеток с использованием ультразвука

зизииБиъь ^иъри^ьэпкэзиъ ^пзш-газиъ ьц чьзпнэзиъ ъиюигигпкэзпьъ

^изиизиЬЬ 'ПЬБимиЪ бирзитюьвициъ зииишириъ

ОЬгхшцпрйш^шО ЬшрЬр[1 ицштршитбшй шр^гиОш^Ьтт^шО ршрйршдпиЗр цЬрдауй|п ЦЬршпйшйр

Ь 02.03,- "1ГЬрЬ0ш2[10ш1|ш0 шртшгфт^шй 1пЬ[г10п[г^[1шйЬр и ишрршфпрпиЗйЬр" йшиОищЬит^шйр шЬ[иО[11)ш11шО ЗГилгнр.|гнййЬр[1 рЬ^йшйпф ^[илш^шй штгфбшйЬ 1ш11дйииа иплЬйш[ипипф]ш£}

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ АРМЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНЖЕНЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ АРМЕНИИ

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИХ ТАБЛЕТОК С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УЛЬТРАЗВУКА

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05. 02.03.- "Технология и оборудование машиностроительного производства".

иьчии<*ьр

ьпьаиъ - 2000

ИСА АХМЕД '

Автореферат

ЕРЕВАН - 2000

Uinbüiu|imurupjujD pbdiuG hujuimuinilbL1 ^lujujuinuiüh 'ПЬшш^шй öiupinuipiuqtimujljuiG Ишйш^ишршОпиЗ:

QfiLnujLjLutj г^шЦшр mbfuG.qhin.pbl)Gujöru, qngbGui Puj[ujuujüjujü P.U.

'Пшгшпйш^шй [lGryiliäuitiinuDbp' inbtuü.qfiui.iyil|innp, щрпфЬипр 11г\ршишй U.Q.

inbtuü.qtiui.pbliümöru, ryigbGin brihujqujpjujü ПЛ.

ипшдшшшр ljujqi5aitjbpu)nipjni.G "bbjpnG" PPD:

T'liuziniqujGnLpjni.GQ IjiujiuGuJinL tlQ_.02. 2000р. d.13C0-fiG 034 i5LuuGuiq|iiniuljujlj hjnphprjfi GfiuinfiG ^ujjujuuiujGIi '4binujl|iuG 6iupinuipujqtiiniul)iuG Зшйидишршйгий: ЗшидЬй' 375009, р.ЬрЬшй, SbpjuiG ф.105:

UinbGujfijnunLpjluGo l(Uipb|ji1 бшйпршйш^ 4iui5ui|uujpujGfi qpiurmjpuiünLii: UbQiSaiqfiPD umujßiJujö t " hniG4ujpfi 2000p.

ITuiuGujqtiinuiliuiü tunphpqfi

{эшртпщшр -¡fS'

uibfuG.qfiin.pbl|Guj6ni, ijngbGm ^UJprupjruüjujG li.Q.

Тема диссертации утверждена в Государственном Инженерном университете Армении.

Научный руководитель: канд.техн.наук, доцент Баласанян Б.С.

Официальные оппоненты: док.техн.наук, профессор Агбалян С.Г.

канд.техн.наук, доцент Егиазарян P.A.

Ведущая организация: АОЗТ"Нейрон".

Защита состоится 10 .0j.2000г. в 1300 часов на заседании специализированного Совета 034 Государственного Инженерного университета Армении по адресу: 375009, г.Ереван, ул.Терьяна 105.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан января 2000г.

Ученый секретарь специализированного Совета канд.техн.наук, доцент

Арутюнян М.Г.

л гхагк 'хко ъо с)

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одно из первых мест в современном арсенале лекарственных форм, ввиду их огромного значения в оказагага населению лекарственной помощи, принадлежит таблеткам. Они отличаются высочайшей гигиеничностью и чистотой, благодаря машинному производству и мехатиации процессов подготовки материала; обладают лучшей сохраняемостью, ввиду меньшей чувствительности к влиянию внешних факторов вследствие уменьшения площади их соприкосновения с внешней средой; имеют небольшие габаритные размеры, что представляет большие преимущества при их хранении и перевозке; характеризуются технологичной формой и размерами, что позволяет применение в их производстве высокопроизводительных роторных таблеточных автоматов.

Наряду с этим, большинство лекарственных препаратов и смесей обладают плохой прессуемостью и при таблетировании нуждаются в использовании различных вспомогательных связующих, разрыхляющих и антифрикционных веществ, вследствие которого технология изготовления таблеток увеличивается на 3-4 операции. Однако, в фармацевтической промышленности, наблюдается бурный рост объемов производства таблеток, что настойчиво диюует всемерное использование и внедрение в технологию их производства достижений науки и техники и передового мирового опыта, систематическое усовершенствование роторных таблеточных автоматов и обновление автоматизированного оборудования за счет совершенствования существующих и освоения новых прогрессивных методов таблетирования, к числу которых относится процесс прессования таблеток из порошков с использованием энергии ультразвуковых колебаний (УЗК).

Процесс прессования таблеток из порошков лекарственных препаратов без связующих, разрыхляющих и антифрикционных веществ, интенсифицированный подводом к одному из элементов пресс-инструмета УЗК, не применяется в фармацевтической промышленности ввиду отсутствия глубоких теоретических и экспериментальных исследований в этом направлении.

В связи с этим, решение вопросов разработки и исследования процесса прессования таблеток из порошков лекарственных препаратов с

использованием энергии УЗК, направленных на повышение эффективности изготовления фармацевтических таблеток, является актуальной задачей.

Цедь_и_задачи_исследования. Основной целью исследования

является повышение эффективности таблетирования лекарственных препаратов с использованием УЗК путем разработки принципов управления процессом прессования таблеток из порошка на основе изучения известных и разработки новых схем возбуждения УЗК в зоне прессования, а так же исследование и разработка новых методов прессования таблеток,

В число решаемых задач при этом входили: -разработка технологических принципов управления процессом прессования таблеток из порошков лекарственных препаратов применением УЗК;

-изыскание возможностей совершенствования известных и разработки новых методов ультразвукового (УЗ) прессования таблеток; -экспериментальные исследования влияния УЗК на силу трения, степень снижения силы трения и изменение высоты прессуемой таблетки под действием УЗК, плотность, прочность и распадаемость таблеток: -разработка математической модели оптимизации процесса УЗ прессования таблеток из порошков лекарственных препаратов, определение экономической эффективности технологии УЗ прессования, а также разработка конструкций акустико-технологического оборудования, предназначенных для модернизации роторных таблеточных автоматов.

Научная _ новшна_.._рабо1Ы, Впервые, основываясь на известных методах механики континуума при исследовании напряженного состояния, получена математическая модель процесса прессования необратимо уплотняемых материалов в закрытых пресс-формах с использованием УЗК, которая дополняет основные положения теории таблетирования и позволяет обосновать целесообразность использования УЗК при прессовании порошков и установлено, что эффективность УЗ таблетирования зависит как от схемы подвода УЗК в зону прессования, так и от акустико-технологических параметров, посредством которых можно управлять качеством прессования таблеток и производительностью их изготовления.

Экспериментально исследовано влияние различных схем воздействия УЗК на процесс прессования таблеток из порошка корня переступени белой (Biyonia alba L.), на основе которой установлено, что применение УЗК позволяет получение качественных таблеток (без связующих и других вспомогательных веществ) и приводит к значительному снижению себестоимости изготовления таблеток за счет сокращения технологического процесса на 3-4 операции.

Впервые экспериментально исследовано влияние ударных колебаний матрицы или пуансона на процесс прессования таблеток. Установлено, что использование продольных ударных колебаний пуансона по сравнению с УЗК прессованием хотя и отличается меньшей эффективностью, однако также позволяет получение качественных таблеток.

Разработаны: новый способ УЗ прессования таблеток; математическая модель оптимизации процесса УЗ прессования таблеток из порошков лекарственных препаратов; схемы акустико-технологических систем, предназначенных для модернизации роторных таблеточных автоматов.

рекомендации по внедрению УЗ технологии прессования таблеток из порошков корня переступени белой без связующих элементов. Разработаны конструкции акустико-технологического оборудования, предназначенных для внедрения УЗ технологии прессования таблеток из порошков лекарственных препаратов на роторных таблеточных автоматах модели РТМ-41. Предложен новый метод УЗ прессования таблеток из порошков лекарственных препаратов, а также методика оптимизации процесса УЗ прессования таблеток из порошка корня переступени белой без связующих элементов.

-математическая модель процесса прессования необратимо уплотняемых материалов в закрытых пресс-формах с использованием УЗК; -методы и средства изучения процесса УЗ прессования таблеток из порошков и результаты экспериментальных исследований; -рекомендации по внедрению УЗ технологии прессования таблеток из порошков лекарственных препаратов, а также схемы и конструкции акустико-технологического оборудования, предназначенных для внедрения этой технологии на роторных таблеточных автоматах модели РТМ-41;

-методика оптимизации процесса УЗ прессования таблеток из порошков лекарственных препаратов.

Апробации работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на годичных научно-технических конференциях Государственного Инженерного университета Армении (ГИУА) в 1998-99г.г., а также на совместном заседании секторов "Технология машиностроения" (ТМ) и "Автоматизация и комплексная механизация машиностроения" (АиКММ) департамента "Машиностроение, приборостроение и автоматизация" (МПА) ГИУА в 1999г.

введения, четырех разделов, основных выводов, списка использованной литературы 102 наименования, и представлена 136 страницами машинописного текста, 47 рисунками и 8 таблицами.

В первом разделе рассмотрены основные виды и технологические особенности процессов прессования таблеток из порошков лекарственных препаратов и показано, что в настоящее время из общего количества готовых дозированных лекарственных форм заводского производства более 80% приходится на долю таблеток, представляющие собой спрессованные одно или несколько лекарственных веществ, к которым предъявляются требования по точности дозирования, механической прочности и распадаемости. Большинство фармацевтических препаратов при прессовании нуждается в использовании связующих, разрыхляющих и антифрикционных вспомогательных веществах, которые создают необходимую силу сцепления частиц порошка при сравнительно небольших давлениях и облегчают деформацию частиц порошка вследствие проникновения смазок в их микрощели. Однако, оказывая положительное влияние на процесс прессования, они как правило отрицательно влияют на организм больного.

Наиболее распространены три технологические схемы получения таблеток: с применением влажного или сухого гранулирования и прямое прессование. Технология 'изготовления таблеток предварительным

;. Диссертационная работа состоит из

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

гранулированием ингредиентов является сложным, трудоемким и энергоемким процессом. Изготовление таблеток прямым прессованием представляет большой практический и теоретический интерес, так как при этом можно исключить 3-4 технологические операции, Однако оно медленно внедряется в производство, так как лишь небольшое число негранулированных порошков обладают необходимыми для прессования технологическими характеристиками.

Показано, что особую значимость при производстве фармацевтических таблеток приобретают совершенствование существующих и освоение новых прогрессивных методов таблетирования, позволяющих применение технологии прямого прессования при низких давлениях, к числу которых относится прессование порошков с использованием энергии УЗК. Применение ультразвука в процессах обработки материалов давлением основано на эффектах снижения сил контактного трения в паре матрица-Пуансон и уменьшения напряжения текучести прессуемого материала. Помимо улучшения процесса прессования таблеток, ультразвук оказывает и стерилизующее действие, что особенно важно при изготовлении фармацевтических и пищевых таблеток.

Таким образом, метод УЗ таблетирования порошков может обеспечить повышение эффективности таблетирования лекарственных препаратов на роторных автоматах в автоматизированном производстве, особенно при прямом прессовании таблеток из лекарственных препаратов с низкими техническими характеристиками по прессуемости. Поэтому возникла необходимость изучения и разработки новых схем возбуждения УЗК в зоне прессования, а так же исследование и разработка новых методов прессования таблеток.

Во_лтором_раздеде рассматриваются теоретические аспекты процесса ультразвукового прессования порошков, которые основаны на известных методах механики континуума при исследовашш напряженного состояния. На основе этих модельных представлений, с использованием предлагаемых методов исследований, рассмотрен процесс прессования таблеток с возбуждением в зоне ее формирования УЗК. Особенностью поставленной задачи является наличие в уравнениях, выражающих граничные условия, параметра Л, разным значениям которого будут соответствовать различные решения задачи. При Л- О внешнее трете

(1)

отсутствует и система функций (1) является решением поставленной краевой задачи

а.. = а(°) + а<°> + +<у(«>); = >) + е(?) + Це0) +е0)); у уо ум х уо уи' у уЬ уи 4 уо т/и

и. ^ф + Л^М+уЮ); ^ЛЛлсА^)

I уо уи 4 у4 уи" А и 4 о и '

где г -оси принятой цилиндрической системы координат, -

тензоры нормальных напряжений, т ,г - тензоры касательных

Z Г2

напряжений; У2УТУ -составляющие компоненты вектора скорости деформации, компоненты тензора скоростей; уг -тензор

скорости формоизменения; в -пористость прессовки; величины с соответствующими индексами описывают однородное напряженно-деформированное состояние: 0- при отсутствии внешнего трения; 1-под воздействием внешнего трения; Ь- при отсутствии внешнего трения и без применения УЗК; и- с использованием УЗК-

Решение системы уравнений (1) позволило получить аналитические характеристики ультразвукового прессования в виде зависимостей

в(:) = в +2Л ,гЬ ™

ссЬ-"- Ш

(2)

Р = Р +Р +2Л(Р ,+Р )-05Н2"-"-., (3)

осЬ оси 4 гЬ ги' НИ

где Ро,..Р, -соответственно осевое и боковое давления прессования, :т -координата точки прессовки, где скорости движения порошка и матрицы одинаковы, Л, Л - соответственно высота и радиус прессовки.

Полученные формулы универсальны, так как учитывают любую схему возбуждения УЗК в зоне формования таблеток. На их основе были получены аналитический вид распределения плотности таблеток по высоте, максимальное и минимальное значения пористости, отклонение пористости от равномерной, величины давлений на верхнем и нижнем пуансонах для трех схем возбуждения УЗК в зоне прессования таблеток: возбуждение колебаний в зоне прессования таблеток путем сообщения пуансону продольных УЗК; возбуждение колебаний в зоне прессования таблеток путем сообщения матрице продольных УЗК; возбуждение колебаний в зоне прессования таблеток путем сообщения матрице радиальных УЗК.

Сравнение их для различных схем УЗ прессования и с аналогичными характеристиками обычного процесса прессования показывают, что использование УЗК существенно меняет кинематику и динамику формования таблеток. Так например, использование продольных УЗК пуансона как при одностороннем, так и при двустороннем прессовании, способствует достижению большей плотности таблеток по сравнению с обычным процессом прессования, поскольку к осевой силе статического давления прибавляется осевая динамическая сила давления, обусловленная наличием УЗК пуансона. Наряду с этим, указанная схема отличается повышенными величинами сил давлений на торцах верхнего и нижнего пуансонов по сравнению с другими схемами, что естественно может отразиться на энергозатратах.

Радиальные УЗК матрицы также способствует повышению плотности таблеток, поскольку к силе статического давления прибавляется радиальная динамическая сила. При этом, для достижения той же плотности таблеток, что и в случае использования продольных УЗК пуансона, требуются меньшие величины сил давлений на торцах верхнего и нижнего пуансонов. При определенной величине амплитуды радиальных УЗК матрицы, процесс осуществляется с периодическим отрывом внутренней поверхности матрицы от боковой поверхности прессуемого порошка, и в течении времени отрыва прессование осуществляется в отсутствии сил внешнего трения.

Продольные УЗК матрицы существенно меняют кинематику процесса прессования, так как при этом сила внешнего трения становится активной, и она способствует процессу прессования. Наряду с этим, при одностороннем прессовании распределение плотности таблетки по ее высоте носит тот же характер, что и при двустороннем прессовании, а силы давления на торцах верхнего и нижнего пуансонов одинаковы и меньше, чем при применении продольных УЗК пуансона. Очевидно, что такой способ прессования будет отличаться наибольшей эффективностью с точки зрения использования дополнительной энергии, подводимой в зону формования таблеток.

исследований и ее результаты. В качестве исследуемого фармацевтического препарата выбран порошок из корня переступени белой (Bryonia alba L.),

изложены общая методика экспериментальных

который как лекарственное растение используется в народной медицине различных народов с давних пор для лечения около 40 болезней. В Армении для его производства создано предприятие "ЛОШТАК", которое к сожалению, в технологии изготовления таблеток ЛОШТАКа включает применение связующих материалов, так как без них он не прессуется. На базе УЗ станка модели 4772А, который снабжен акустической системой возбуждения продольных УЗК, в научно-исследовательской лаборатории УЗ техники и технологии сектора АиКММ департамента МПА ГИУА, была создана экспериментальная УЗ установка для исследования процесса прессования порошков с возбуждением в зоне прессования продольных УЗК пуансона или матрицы, и радиальных УЗК матрицы.

Статическое нагружение верхнего пуансона создавалось при помощи рычажной системы с соотношением плеч 1/25, две опоры которой были жестко закреплены на верхней части вертикальной бабки станка. При помощи индикаторной системы с ценой деления 1мкм производилось измерение высоты таблеток и ее изменение в процессе прессования, а посредством ггьезокерамического датчика типа АВСО16-04 измерялась амплитуда УЗК. Для измерения силы трения изготовлен динамометр, который был использован для всех схем использования УЗК.

При прессовании с продольными УЗК верхнего пуансона использована акустическая система станка, которая позволила получение амплитуды УЗК пуансона до 35мкм. Для прессования с продольными УЗК матрицы разработана новая схема акустической системы с выходной мощностью 1.25кВт, обеспечивающая амплитуду УЗК матрицы до Юмкм (рис.1.). Она включает мембранный волновод 1 с закрепленными на нем в два ряда четырьмя ультразвуковыми трансформаторами 2 и матрицу 3, закрепленную в пучности колебаний на волноводе 1. Акустическая система в нулевых точках волновода 1 закреплена на столе станка. Динамометр 4 установлен соосно матрице 3.

Для возбуждения радиальных УЗК в матрице наиболее целесообразным следует считать применение кольцевых преобразователей типа ЦМС, которое позволило бы реализацию нового способа вибрационного прессования, на который получен патент РА № 667. Сущность способа заключается в следующем. Если в матрице возбудить радиальные УЗК, то управлением ее амплитуды, можно в процесс

Рис.1. Схема возбуждения продольных УЗК в матрице

прессования получить радиальный зазор, изменяющимся по синусоидальному закону. В этом случае происходит трехстороннее объемное обжатое, что естественно увеличит плотность прессовки. При этом, выгрузку таблеток из матрицы практически можно будет осуществить почти без силового воздействия пуансона, если обмотке возбуждения преобразователя подать постоянное напряжение, увеличив тем самым диаметр отверстия матрицы.

Экспериментальная проверка модели указанной схемы показала безусловную эффективность предлагаемого способа. Однако, моделирование на уровне промышленной реализации не представилось возможным ввиду необходимости проведения специальных глубоких исследований и отсутствия соответствующей мощности акустической системы. Поэтому, была разработана и изготовлена иная схема акустической системы для возбуждения радиальных УЗК в матрице (Рис.2), которая имеет те же технические характеристики^ что и система для продольных УЗК в матрице. Она включает призматическую матрицу 1, которая закреплена на стакане 4, с установленным в нем динамометром 5. На боковых поверхностях матрицы закреплены четыре ультразвуковых трансформаторов 2.

Исследования проведены методом математического планирования. В качестве варьируемых параметров приняты: сила статического давления верхнего пуансона - РСТ=4800-8800Н; масса таблеток - М=0.1-0.21г; время

1

Рис.2. Схема возбуждения радиальных УЗК в матрице

воздействия УЗК пуансона—t=0.1-0.5c, амплитуда УЗК пуансона-А=6-35мкм; время воздействия УЗК матрицы—1=0.5-3.5с; амплитуда УЗК матрицы-А=5-10мкм. Постоянные условия исследования: частота УЗК f= 18.5кГц, диаметр таблеток d=7mi; лекарственный препарат-порошок корня переступени белой (Biyonia alba L.). В качестве исследуемых параметров приняты: сила трения- F^; степень снижения силы трения-К; изменение высоты прессуемой таблетки под действием УЗК-dh; плотность-Pj, распадаемость-Т, и прочность-ст прессуемых таблеток

Сила трения была измерена посредством восьмиканального усилителя 8АНЧ-77М и двухлучсвого электронного осциллографа С8-17, работающего в ждущем режиме запоминания. Оценка качества таблеток произведена согласно нормам и методам, приведенном в ГФ XI. Для этого были изготовлены прибор для измерения прочности таблеток на сжатие и прибор типа "качающаяся корзинка" для определения распадаемости таблеток, которые по конструкции аналогичны промышленным приборам. Время воздействия УЗК устанавливалось с помощью реле времени РВ7-ЗГ, включенное в электрическую схему УЗ генератора УЗ Г-10.

В каждой точке плайа экспериментов опыты повторялись 15 раз. Последовательность проведения экспериментов была рандомизирована с

помощью таблиц случайных чисел. Обработка результатов исследований проведена с использованием компьютерной программы Ехсе1-97. Проверка гипотезы согласия расчетных данных с экспериментальными, проведенными с помощью Р-критерия Фишера, показала адекватность моделей при уровне значимости 5%.

Реализация матриц планирования позволила получить следующие модели

1. Прессование таблеток с использованием продольных УЗК пуансона р —£-18,6628 р 3,383+0,5691пМ-0,0521т-0,931пА ЭД-3,553 ^0,396 Д7,691 ^

^_е-8,296 р 0,833+1,И51пМ-0,537Ы-0,16]лА ЭД-8,71 ^5,109 Д2 ^

^_е33,697 р -4,097-1, 1631пМ-0,542Ы+0,6331пА ]у[8,879 ^4,72 д-5,254 ^

р_е0,44 р 0,733+0,2941пМ-0,034'т1-0,0411лА ^0,337 д0,405 ^

су=е0,44 р 0,733+0,2941пМ-0,0341пЮ,0411пА ЭД-2,649 ^0.337 д0,405 ^

у=е-88,394 р 10,193+4,686]пМ-1,9391т-0,8191пА ^-41,103 ^18,181 д7,9

2. Прессование таблеток с использованием продольных УЗК матрицы р =£9,6 р 0,167-0,185пМ+0,868Ь«+0,1211пА ЭД2,669 ^-7,635 Д-1,786 ^^

^_е-1,91 р -0,009+0,0931пМ+0,005кг+0,2521пА ЭД-0,4"1 ^0,21 д0,086 ^^

^Т =е-8.723 р 0,801+0,1751пМ-8,22ЬЮ,251пА ЭД-2.043 ^7,218 Д2.955 ^2)

р=еб,564 р 0,037+0,ООИпМ+0,086т+0,0321пА ЭД0,011 ^-0,756 д-0,176

ст=е-29,434 р 3,026+0,3621пМ+0,902Ы+-0,0841пА ЭД-3,834 ^-8,005 Д',254 ^^

у _е-19,638 р 2,219+0,0981пМ+0,9451п1+0,8151пА ЭД-1,057 ^-8,261 Д-7,153 ^^

3. Прессование таблеток с использованием радиальных УЗК матрицы

р =е5,729 р 0,474-0,0531пМ+0,3911т+0,10931пА |ур,14" (^-3,449 Д-1.277 ^^

^^=е3,368 р -0,532-0,031пМ+0,0383Ы+0,1611пА 476 ^-0,214 д-0,873 ^у^

N =е37,636 р -4,618-1,1631лМ-0,4481Ш+1,6111пА 879 ^3,903 д-13,367 ^^

р_-е6,825 р 0,008-0,0151пМ+0,0861п1+0,0321пЛ ^0.146 ^-0,756 д-0.176 ^^

О_е-32.505 р 3,375+0.2031пМ+0,6691п1-0,3811пА ^-2,172 ^-5,966 д4,107 ^20) у _е-88.272 р 9,848+1,1631пМ-0,2971л1-2,104!пА ЭД-10,229 ^2,848 Д19.619

4. Прессование таблеток без использования УЗК

Рч>=ео.532 Рст1,006+0,11ШМ_М.0,« (22ь р=е5-:47.Рст0-175.М-°-099. (23) У =е-48,192 р 5,58+0,8531пМ ]^|0,853 ^24 ) ст=е"32.443 р 3,53+0,381пМ |у|-3,37

Анализ полученных результатов показал следующее. Использование УЗК при прессовании таблеток из порошка корня переступени белой приводит к значительному снижению силы трения с одновременным увеличением плотности, прочности и распадаемости таблеток. Наибольшая степень снижения силы трения наблюдается при прессовании'таблеток с

применением продольных УЗК пуансона, величина которой при амплитуде УЗК 35 мкм составляет 13.5. При всех схемах прессования таблеток с применением ультразвука в большинстве случаев увеличение времени его воздействия способствует уменьшению степени снижения силы трения. Использование продольных УЗК пуансона способствует увеличению прочности, плотности и распадаемости прессуемых таблеток.

Применение продольных или радиальных УЗК при прессовании таблеток оказывает как упрочняющее, так и разупрочняющее воздействие на прессуемые таблетки. Упрочнение таблеток происходит при высоких амплитудах, большой нагруженности процесса прессования и меньшем времени воздействия ультразвука, а разупрочнение - при низких амплитудах колебаний, небольшой нагруженности процесса прессования и большем времени воздействия ультразвука. Наибольшая эффективность использования продольных УЗК матрицы может быть достигнута при высокой нагруженности процесса прессования в сочетании с применением преобразователей УЗК ограниченной мощности.

Использование продольных УЗК пуансона в процессе прессования таблеток при верхних пределах силы статического давления верхнего пуансона, амплитуды УЗК и времени воздействия УЗК, на поверхности таблеток наблюдаются места оплавления, что позволяет предположить переход сухого трения между трущимися поверхностями матрицы и прессуемой таблетки в жидкое, в результате которого уменьшается сила трения.

В_ас1вершм_р.аздел£ обоснована необходимость выявления влияния продольных ударных колебаний пуансона и матрицы на процесс прессования таблеток из порошка корня переступени белой, приведены модель оптимизации процесса прессования таблеток с использованием УЗК, конструкции промышленных вибропрсобразователей к роторному таблеточному автомату модели РТМ-41 и укрупненная оценка экономической эффективности предлагаемой технологии.

Согласно требованиями ГФХ1 время распадаемости прессуемых таблеток должно быть не более Юмин, а прочность - не менее 0.6-0.8МПа. Так как уменьшение времени воздействия УЗК в большинстве случаев способствовало уменьшению распадаемости, то его следует уменьшать до тех пор, пока прессуемые таблетки обладают необходимой прочностью.

Уменьшение времени воздействия УЗК менее 0.1с для лампового генератора типа УЗ Г-10 практически не возможно, так как оно становится сравнимой со временем срабатывания его пускателя. Это натолкнуло на мысль использования при прессовании затухающих колебаний, возбужденных в нем например упругим механическим ударом. Поэтому были проведены исследования влияния продольных ударных колебаний пуансона или матрицы на процесс прессования таблеток, результаты которого показали, что их применение приводит к значительному улучшению качественных показателей прессуемых таблеток по сравнению с обычным процессом прессования. Характеры влияния переменных факторов на исследуемые параметры в обоих случаях в основном сохраняются. Увеличение числа ударов при обоих схемах прессования приводит к увеличению плотности, прочности и распадаемости прессуемых таблеток. Наибольшие их величины наблюдаются при прессовании порошка с применением продольных ударных колебаний матрицы, что позволяет получение таблеток прочностью 1.5МПа при распадаемости 6.5мин.

Задача оптимизации процесса УЗ прессования таблеток из порошков лекарственных препаратов заключалась в определении оптимальных режимов прессования, при котором обеспечивается изготовление качественных по прочности и распадаемости таблеток с наибольшей производительностью и минимальными энергозатратами, которая была представлена в виде

I -> min ; F е [300.700] UF max ; у/ -» min ; а = /^Р^.М-.Ли) е [0.8:2]Ucr 0.6;

Г = /2(Р/;Д/;Л;/)г[1:10]иГ-+1; р = ЦР \M\A\t) -> max ; Р -> min ; А -> min (4.20)

где F -комплексный показатель, учитывающий требования ГФХ1 по прочности и распадаемости таблеток, (.'-комплексный показатель энергозатрат, и решена модифицированным методом Хука-Дживса.

Решение задачи оптимизации при прессовании таблеток массой М=0.21г из порошка переступени белой при силе статического давления верхнего пуансона РСТ=8800Н показало, что применение продольных УЗК пуансона амплитудой А=9мкм в течении времени t=0.1с позволяет получить качественные таблетки - прочностью 0.8МПа и распадаемостью 5.3мин. Учитывая, что максимальное усилие прессования таблеточного автомата РТМ-41 составляет 80000Н, установлено, что таблетирование

можно производить при наибольшем числе оборотов ротора п=42об/мин, а это способствует повышению производительности процесса в 3.8 раза.

Экономический эффект от внедрения разработанной технологии УЗ прессования таблеток из порошков лекарственных препаратов только за счет повышения производительности может составить 6.556 млн. драмов.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Теоретическими исследованиями: получена математическая модель процесса прессования необратимо уплотняемых материалов в закрытых пресс-формах с использованием УЗК, учитывающая способ возбуждения УЗК в зоне формования таблетки; установлено, что продольные УЗК пуансона способствует достижению большей плотности таблеток вследствие повышения величин сил давления на торцах пуансонов, а радиальные УЗК матрицы приводят к повышению плотности таблеток при меньших величинах сил давлений на торцах пуансонов; выявлено, что продольные УЗК матрицы существенно меняют кинематику процесса прессования, вследствие которого сила внешнего трения становится активной и она способствует процессу прессования.

2. Экспериментальными исследованиями влияния УЗК на процесс прессования таблеток из порошка корня переступсни белой установлено, что: использование УЗК приводит к снижению силы трения с одновременным увеличением плотности, прочности и распадаемости; величина и степень снижения силы трения по сравнению с обычным процессом зависят от схемы возбуждения, амплитуды и времени воздействия УЗК; наибольшая степень снижения силы трения составляет 13.5 и наблюдается при прессовании таблеток с продольными УЗК пуансона амплитудой 35мкм; увеличение времени воздействия УЗК способствует повышению прочности, плотности и распадаемости прессуемых таблеток; наибольшая эффективность использования продольных УЗК матрицы может быть достигнута при высокой нагруженности системы процесса прессования в сочетании с УЗК ограниченной мощности.

3. Экспериментальными исследованиями влияния ударных колебаний на процесс прессования таблеток из порошка корня переступени белой установлено, что применение продольных ударных

колебаний позволяет получение таблеток прочностью 1.5МПа при распадаемости 6.5шт.

4. Разработаны: способ прессования таблеток (патент РА № 667); типовые конструкции преобразователей УЗК к роторному таблеточному автомату модели РТМ-41; методика оптимизации процесса УЗ прессования таблеток из лекарственных препаратов, заключающаяся в определении режимов прессования, обеспечивающих наибольшую производительность прессования качественных таблеток на роторных таблеточных автоматах с минимальными энергозатратами.

5. Применение разработанной технологии УЗ прессования фармацевтических таблеток позволит повысить производительность их изготовления до 3.8 раза с одновременным сокращением технологического процесса на 3-4 операции. Экономический эффект только за счет повышения производительности может составить 6.556 кон. драмов.

публикациях;

1. Иса Ахмед, Артунян А.В. Способ прессования таблеток с радиальными ультразвуковыми колебаниями матрицы/ Материалы годичной НТК ГИУА, Ереван, 1998, с. 131.

2. Баласанян Б.С., Иса Ахмед, Артунян А.В. Прессование таблеток из фармацевтических препаратов применением ультразвука/ Материалы годичной НТК ГИУА, Ереван, 1998, - Арм.-с.132-133.

3. Иса Ахмед. Влияние виброударных колебаний пуансона и матрицы на процесс прессования таблеток из фармацевтических препаратов. Материалы годичной НТК ГИУА, Ереван, 1999, с. 145-146.

4. Баласанян Б.С., Иса Ахмед, Артунян А.В. Влияние УЗК на процесс прессования таблеток из фармацевтических препаратов. Материалы годичной НТК ГИУА, Ереван, 1999, с. 146-147.

5. Иса Ахмед. Применение ультразвуковых колебаний при прессовании таблеток из фармацевтических препаратов/ Ерев.гос.инж.ун-т Армении. -Ереван, 1999. - 12 е., 5 рис. -Библиогр.: 10 назван. - Рус. - Деп. В АрмНИИНТИ 15.03.99, N 39-Ар99

6. Иса Ахмед, Артунян АВ. и др. Способ прессования таблеток. Патент РА № 667, Ереван, 1999, -Арм.-5 с.

ШФПФГШ

lknb£iiu[unuujljLuCi Ш2|ИШ1ПШС|£[1 йфрЦшб t qbpâiujùfi ЦЬршггйилЗр qbniuqnpâiuliiuti hmpbph úiuúiúiuCi qnpàQùpiugti 1З2ШЦ1ЗШС1 U hbuuuqnuiúaiú hujpgbpfiû, npnûg Ьцштш^' hiupbpfi ii|Ujmpiuuini5ujCi lupqjruûujilbumLpjujCj ршрдршдйшй hûiupiui|npni.pjniii£ibpfi piugiuhuymruüCi t:

Uinbûuifunuuiljiuû ш2(иш1лш0во l)ujqi5iluiö t [|ш|ишршСфд, ¿при puidfiûCibpfig, Qùr^hmCtnip bqpiuljujgnLpjniûûbpïig, 2wpuuqpi|ujô t 136 úbpbúiuqhp tçbpfi i|puj L Qüqqp^niú t 47 йЦшр, 8 шгупшш^, 102 luûniû oquiiuqnpái|ujó qpiut)iuùnLpjruû:

Uraujgfiû piudCiruú ßüüiuplj4iu0 bù qbqtuqnpóiuljLuCj hiupbpfi úiuúidiuü qnpá[}Cipuigfi h)ii5ûiuljujû inbuui^ùbpp U ujrcluCiàùujhujtnIjnLpjniûùbpi], ^штшр^шб t huiptuilnpüuiCi mbunipjujû U qnpôûuiljuiCi ühRßpbprudübpfi ùuiûpujùuiuû iJbpiniónipjnLCf úuiúiúmti qnpÔQÛpujgfi ophûiujiiHjinipjniùûbpfi hbuiujqninúiuiip L qbpàiujûfi ЦЬрштЗшйр:

bpqpnpq ршийпш mbüUiljlUÜ h и i-íí üj 4 П LH П i. р j П L и и и р р M|luuj[i ЦрШ

итшдЦшб t qbpàiujûfi l^pujßtfuiiip фшЦ l|iui\ujiqujpûbpnLi5 ifin2bCijmpbpfi йилЗрЗшй qnpàpûpmgh (ЗшрЬйшт^шЦшй únrjbiQ, прр huJ2ilfi t tunCiruú hiupbpfi âUujiJnpiiiuû qninntú qbpâuijûfi Ьш1\пргрЗшй ЬгциОш^р, fiú¿4bu CíllíL» úiuCipiuúiuuü hbmmqninijLUÔ bû qbpâiujCifi hujqnpqúujCi bpbß bqiuûuiljCibpQ:

bppnpq puidûruù рЬрЦшб bû фпр<1шршршЦшС| hbtnujqnmnipjniCiûbph úbpnqh4wú, i5iui5iihuû rcbdfidûbpQ, Cijnipbp' oqmujqnpÓL(nq qbpâLUjûixijfiCi L шлпщЬ^шфЬг ' ишрршЦпрпиЗйЬрЬ ùiuuhû, qbpâujjûfi Ljfipumdujúp huipbph úluúiúluú ûnp briiuûmljQ b qbpâmjùfi l}tipiunúiui3p 1П2тш1)[1 lupútuinfi фпгЬСцтр^д hiupbpfi úujú[úiuCi фпрйшршрш^шй hbmujqninnipjniCiûbpfi wpn-jniùpCibpQ b Cipiuûg рййшрЦпиЗп:

Qnppnprç pшdйnn5 Cibp^iujiugiluiá bù' Ишрфибш^Ь iniumuiûruiîjbpfi Ijhpaim5uji5p 1П21пш1^Ь ujpúiuinfi фпгЬ^трЬЭ huipbpfi йшйрЗшй qnpáQbpujgfi фпр0шршрш1)шС( hbuimqnLnnLpjnLÛCibpfi шргцгийЕйЬрр, РТМ-41 йш1|[ф2р rcninnpiujhü ЬшршЦпрйшй шЦтгиЗшиф huiútup йш[ишшЬиЦш0 qbpáujjüujjfiú фп(иш^Ьрьц[1£С|Ьр^ linûumpni^gfiiuûbpQ, qbpâiujûfi Ijfipujßdujdp qbr\ujqnp<5iuliiijCi huipbpfi úuidiúuiü qnpápúpujgfi oiqinfiiJuJiiugiJujO (ЗЬрпгфЦшй. Brujg t трЦшб, np qbpâiujûuijliù hlupiuijnpùujù mb|uûninqfiiuù ргид t тшфи итшСищ прш1^ш[ hmpbp шгсшйд ЦшщшЦдп^ ùjnipbpfi, piupàpiugùbi ЬшршЦпрбшй mpinmqpnqmljmûnipjmCiD i5fi(i¿b 3.8 uiüqiuú, l^páiumbi mbfuCin[nqfiujljuj[j qnpápúpujgQ 3-4 ou|bpiughujjni4:

ABSTRACT

The thesis is dedicated to problems of mining and research of process of ultrasonic (US) pressing of tablets from powders of medical preparations with the purpose of survey of capabilities of efficiency improvement during their manufacturing.

It consists of introduction, four sections, main conclusions, reference list of 102 names and appendices, and is submitted 136 pages of the printed text, 47 figures and 8 tables.

In the first section the main types and features of process of pressing of pharmaceutical tablets are considered, the in-depth study of achievements of the theory and practice of pressing of irreversibly dabed materials in closed moulds in a context of the application in research of regularities of process of pressing of tablets from powders of medical preparations with usage of US.

In the second section, on the basis of analytical investigations, the mathematical model of process of pressing of irreversibly dabed materials in closed moulds with usage of US, taking into account a way of excitation US in a zone of forming of a tablet is obtained. The in-depth research for three ways of US excitation is given.

In the third section the modes of pressing and information about used US and test and measuring equipment, new way US pressing of tablets and outcomes of experimental US researches of pressing of a powder from the radical of Bryonia alba L., and their in-depth study are given along with the technique of experimental researches.

In the fourth section outcomes of experimental researches of effect of impact oscillations on process of pressing of tablets of a powder of a Bryonia alba L.: standard designs of US converters to rotor tablet automatic control unit of model PTM-41; a technique of optimization of US process of pressing of tablets from medical preparations are given. It is shown, that the US technology of pressing of pharmaceutical tablets will allow to receive high quality tablets without binding agents, to increase output of their manufacturing up to 3.8 times, and to reduce a manufacturing process to 3-4 operations. '

Sufutqiulut& t fiíl4,-¡i щшцнЦлрт}

АшйДйЦшд t ти)шцртр |ш0 14 01.2í,4iüp: «luiimjbp 3 : ЬщшршОшЦ 60:

5>a(uu)¡ii4iü4¡ t ■ 'Иифр- t|!inujtpium{niti тщшршСпиЗ. ЬрЬьшй. StpjiuC 12.