Skip to main content
Login | Suomeksi | På svenska | In English

Small-scale Flow Measurement Device for Cohesive Powders

Show full item record

Title: Small-scale Flow Measurement Device for Cohesive Powders
Author(s): Kontola, Sandra
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Pharmacy, Faculty of Pharmacy
Discipline: Pharmaceutical technology
Degree program: none
Specialisation: none
Language: English
Acceptance year: 2018
Abstract:
Valuvuus on yksi tärkeimmistä jauheen ominaisuuksista ja huolimatta vuosikymmenten tutkimustyöstä sopivan valuvuuden mittauslaitteen löytäminen on edelleen ongelmallista. Merkittävimpinä haasteina ovat liian suuri näytekoko sekä sopivan mittaustekniikan löytäminen kohesiivisille jauheille niiden holvaantumiskyvyn takia. Jauheen ominaisuudet riippuvat vahvasti partikkelien ominaisuuksista kuten partikkelikoosta ja muodosta. Partikkelien välille muodostuvat varaukset ja sidokset sekä partikkeleihin vaikuttavat voimat kuten maan vetovoima ja kitka, määrittävät jauheen ominaisuudet ja näin ollen myös valuvuuden. Partikkelien ominaisuuksien lisäksi mittausolosuhteilla on merkittävä rooli valuvuutta mitattaessa ja erityisesti suhteellinen kosteus niin mittaus- kuin säilytysolosuhteissa vaikuttaa tuloksiin vahvasti. Valuvuuteen vaikuttavat niin mittausmenetelmä kuin -ympäristökin. Tästä johtuen, vaikka useita mittausmenetelmiä on kehitetty, yksikään menetelmä ei kykene määrittämään jauheen luontaista valuvuutta. Näin ollen eri menetelmillä mitatut tulokset eivät ole täysin verrattavissa kirjallisuudesta löytyviin julkaistuihin tuloksiin. Kohesiivisten jauheiden valuvuuden mittaaminen nykymenetelmillä on haastavaa ja näytekoon on oltava riittävän suuri. Tilaa siis olisi uusille laitteille, joilla jauheen valuvuuden voisi mitata helposti, nopeasti ja pienillä näytteillä. Pieni näytekoko on erityisen tärkeää uusien, kalliiden lääkeaineiden kehityksessä, sillä niiden ominaisuudet on tutkittava uutta formulaatiota kehitettäessä. Tutkimusosion tavoitteena on kehittää mittalaite, joka mittaa erityisesti kohesiivisten jauheiden valuvuutta pienellä näytekoolla. Työ perustana on Helsingin yliopistolla kehitetty jauheen valuvuuden mittalaite, joka hyödyntää horisontaalista kiihtyvä liikettä ja erottelee jauheet niiden valuvuusominaisuuksien perusteella. Laitteeseen ohjelmoidut tärähdykset hajottavat holvirakenteen, jonka muodostuminen on ongelma kohesiivisten jauheiden valuvuuden mittaamisessa. Tutkimusosiossa kehiteltiin kyvetti, joka hyödyntää horisontaalista liikettä. Kyvetin testaus suoritettiin eri valuvuusominaisuuksilla varustetuilla jauheella, joita olivat Asetaminofeeni (Parasetamoli), Pharmatose 80M, Pharmatose 200M, Emcompress®, Avicel PH-101, Avicel PH-102, Avicel PH-200 ja maissitärkkelys. Valuvuuden määritys perustuu kyvetin lähtö- ja tulokammion intensiteettieroihin. Tulokset olivat lupaavia ja laitteella voidaan todeta olevan kyky luokitella jauheet niiden valuvuuden perusteella. Lisää tutkimuksia kuitenkin tarvitaan standardoiduissa mittausolosuhteissa.
Flowability is an important powder character and, despite decades of research, there are still issues in finding a suitable measurement method. Common challenges are sample size and methodology’s suitability for cohesive powders due to their ability to form vault structures. Powder flowability properties depend strongly on particle features such as size and shape. As particles are in contact with other particles and materials, they receive electric charge and form bonds. In addition to these variables, the gravity and shear stress affect the powder. A combination of all these determine the powder properties such as flowability. Besides the particle properties, process and preservation conditions and especially humidity affects the powder properties significantly. Hence, the powder’s flow behavior varies in different conditions. There are several measurement devices available but none of them is able to yield intrinsic values. Reliability of the measurements presents another challenge as the measured values cannot be directly compared with published literature. Moreover, the flow measurement of cohesive powders is either impossible or extremely difficult with the devices currently available and the sample size needs to be sufficient. Hence, there is a need for new devices, which measure powder flow easily in small-scale. Small sample size is important especially when developing new, expensive drugs since their properties need to be explored in order to develop a new formulation. The aim of the empirical study was to develop a device, which measures particularly the flowability of cohesive powders in small-scale. A ground for the study was a device developed at University of Helsinki, which measures powder flowability by utilizing horizontal movement. In addition, the device breaks the problematic vault formation of cohesive powders by jolts. In the study a cuvette, which utilizes the horizontal movement and measures the powder flow, was developed. Flowability tests were run with five powders – Acetaminophen, Pharmatose 80M, Pharmatose 200M, Emcompress®, Avicel PH-101, Avicel PH-102, Avicel PH-200 and Maize Starch. The results were promising and the device was capable of classifying the powders by their flowabilities but more research is still needed.
Keyword(s): powder flow flowability flowability measurement cohesive powder flow jauheen valuvuus valuvuustutkimus kohesiiviset jauheet valuvuusmittalaitteen kehitys


Files in this item

Files Size Format View
Small Scale Flo ... Powders_Kontola_final.pdf 2.259Mb PDF

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record