Jauheiden ominaisuuksien vaikutus jauheiden valuvuuteen jatkuvatoimisista syöttölaitteista

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201909253549
Title: Jauheiden ominaisuuksien vaikutus jauheiden valuvuuteen jatkuvatoimisista syöttölaitteista
Alternative title: The effect of powder characteristics on powder flowability from continuous feeders
Author: Nikkilä, Tiiu
Other contributor: Helsingin yliopisto, Farmasian tiedekunta, Farmasian tiedekunta
University of Helsinki, Faculty of Pharmacy, Faculty of Pharmacy
Helsingfors universitet, Farmaceutiska fakulteten, Farmaceutiska fakulteten
Publisher: Helsingfors universitet
Date: 2019
Language: fin
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201909253549
http://hdl.handle.net/10138/305782
Thesis level: master's thesis
Discipline: Teollisuusfarmasia
Industrial pharmacy
Industriell farmaci
Abstract: Tausta: Jatkuvatoiminen valmistus on jo pitkään ollut käytössä monilla eri teollisuudenaloilla, koska jatkuvatoimisella valmistuksella on todettu olevan monia etuja erävalmistukseen nähden. Tästä syystä myös lääketeollisuudessa kiinnostus jatkuvatoimista lääkkeenvalmistusta kohtaan on alkanut kasvaa. Myös lääkealan viranomaisten suhtautuminen jatkuvatoimiseen lääkkeenvalmistukseen on muuttunut avoimemmaksi, kun ymmärrys ja osaaminen jatkuvatoimisesta lääkkeenvalmistuksesta on lisääntynyt. Erityisesti verrattaessa lääkealalla perinteisesti käytössä olevaan erävalmistukseen, jatkuvatoimisella valmistuksella on mahdollista tuottaa laadukkaampia lopputuotteita nopeammin, tehokkaammin ja varmemmin. Tavoitteet: Tämän työn tavoitteena oli selvittää farmaseuttisten jauheiden ominaisuuksien vaikutusta niiden valumiseen jatkuvatoimisen linjaston syöttölaitteista sekä tutkia miten erilaiset syöttölaitteiden asetukset, kuten erilaiset syöttöruuvit, vaikuttavat ominaisuuksiltaan erilaisten jauheiden valuvuuteen syöttölaitteista. Tutkimuksen perusteella pyrittiin selvittämään, voidaanko jauheelle parhaiten sopivia laiteasetuksia ennustaa ainoastaan mittaamalla jauheesta ennalta määritetyt ominaisuudet. Tavoitteena oli kehittää selkeä ja systemaattinen toimintatapa, jota hyödyntämällä uusien jauheiden syöttämiseen sopivimmat laiteasetukset voitaisiin selvittää mahdollisimman yksinkertaisesti. Menetelmät: Erilaisten farmaseuttisten jauheiden samankaltaisuutta niiden ominaisuuksien perusteella tutkittiin määrittämällä jauheista ominaisuudet, joiden on kirjallisuuden perusteella todettu vaikuttavan jauheen valuvuuteen syöttölaitteesta. Kuusi jauhetta valittiin jauheiden gravimetristen syöttölaitteiden tutkimuksiin niin, että ne muodostivat kolme materiaaliparia: jauheparin jauheiden ominaisuudet olivat samankaltaisia, jotta samankaltaisten jauheiden syötettävyyttä voitiin vertailla. Syöttölaitetutkimuksissa jauheiden valuvuus ja syöttyminen syöttölaitteista määritettiin tutkimalla jauheen syöttönopeuskapasiteettia sekä syöttönopeuden tarkkuutta. Tutkimuksessa tutkittiin myös erilaisten syöttöruuvien ja syöttönopeuksien vaikutuksia edellä mainittuihin vasteisiin. Jauheiden ominaisuuksien vaikutusta niiden valuvuuteen syöttölaitteesta ja valumisen tarkkuuteen mallinnettiin monimuuttujaregressioanalyysimenetelmillä. Tulokset: Jauheen syötettävyyden ennustaminen valuvuusominaisuuksien perusteella ei onnistunut PLS- eikä MLR-analyyseillä. Ominaisuuksiltaan samankaltaisten jauheiden valuvuus syöttölaitteista muistutti toisiaan. Huonot valuvuusominaisuudet korreloivat huonojen syötettävyystulosten kanssa. PCA- ja klusterianalyysi sopivat jauheiden samankaltaisuuden tutkimiseen. Johtopäätökset: Jauheiden valuvuusominaisuuksilla on selkeä vaikutus jauheiden valuvuuteen syöttölaitteista. Myös syöttölaitteiden asetuksilla, kuten syöttöruuveilla ja ruuvien pyörimisnopeudella havaittiin selkeä vaikutus jauheen syötettävyyteen. Jauheen syötettävyyden ennustaminen pelkkien valuvuusominaisuuksien perusteella ei ole mahdollista vain kuuden jauheen tulosten perusteella PLS- tai MLR-malleilla, vaan ne vaatisivat enemmän datapisteitä ennustuskyvyn parantumiseksi. Syötettävyyden ennustaminen ominaisuuksien perusteella vaikuttaa kuitenkin mahdolliselta.Background: Continuous manufacturing has been utilized for decades in many industries since it has many advantages compared to batch manufacturing. Therefore the interest towards continuous processes has arisen also in the pharmaceutical industry. Also, the strict regulations characteristic of pharma industry have started to change more favorable towards continuous manufacturing when the possibilities of continuous processes to produce higher quality products faster and more efficiently, have been proven in many researches. Objectives: Objectives of this thesis were to clarify the effect of the material characteristics on material flowability from continuous feeders and to study how different toolings, like feeding screws, affect the feeding of materials with different characteristics. Based on these results, a possibility to model the feeding results of a material based on only some measured material characteristics was also under investigation. The aim was to develop a clear and systematic procedure which would simplify the determination of the most suitable equipment when starting to feed a new material. Methods: The similarity of flowability of various pharmaceutical powders from continuous feeders was studied. First material characteristics affecting material flowability from a feeder based on literature was determined from 26 pharmaceutical powders. Following this, six materials were chosen to be studied with gravimetric powder feeders using different kinds of research frames. The six materials formed three material pairs, in which two materials had clear similarities in the flowability characteristics. The reason for this was that the flowability from feeders with similar materials could be compared. The feeding of materials was determined investigating the feed rate capacity and accuracy of feed rate of material. Also, the effect of feeder screws and the speed of the screws on the feeding capability of a material was investigated. A model to predict the feeding result based on material characteristics was built using PLSand MLR-methods. Results: The prediction of material feeding was not possible with PLS- and MLR-modeling methods. The feeding of similar materials was wound to be alike. Poor flow characteristics correlated with poor feeding results. PCA- and cluster analysis were found suitable to define the similarity of materials. Conclusions: The success of feeding of pharmaceutical powders is clearly affected by the material flowability properties. The feeding screws and screw speed affect the feeding accuracy, too. The prediction of feeding results of specific material, would need much more data to produce valid and trustworthy models. However, it seems highly possible to be able to build a model with more materials.
Subject: continuous manufacturing
gravimetric feeder
powder
flowability
powder characterization
jatkuvatoiminen lääkevalmistus
gravimetrinen syöttölaite
jauhe
valuvuus
jauheiden ominaisuudet


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Pro gradu tutkielma_Nikkilä Tiiu.pdf 2.957Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record