KỸ THUẬT TẠO HẠT
I. GIỚI THIỆU:
1. Định nghĩa
Tạo hạt là một quá trình kết tập các tiểu phân nhỏ với nhau thành các hạt lớn hơn,
trong các hạt đó vẫn phân biệt được các tiểu phân ban đầu (Perry’ Chemical
Engineer’s Handbook).
2. Phương pháp: ướt; khô
3. Mục đích của tạo hạt:
- Tăng độ chảy (tốc độ chảy và sự đồng nhất về tốc độ) của hạt.
- Tránh sự tách lớp của các thành phần trong hỗn hợp.
- Tăng tính chịu nén cho hỗn hợp.
- Tăng tỷ trọng của nguyên liệu, làm thuận lợi cho các thiết bị đo hoặc đong thể
tích, thuận lợi hơn cho quá trinh bảo quản và vận chuyển.
- Giảm ô nhiễm môi trường do giảm bụi.
- Cải thiện vẻ ngoài của sản phẩm.
II. CÁC PHƯƠNG PHÁP TẠO HẠT:
1. Tạo hạt khô:
- Kết tập tiểu phân do nén ở áp lực cao: do giảm khoảng cách, tăng diện tích tiếp
xúc
Ưu nhược điểm:
- Ưu: không sử dụng nhiệt và ẩm  phù hợp với các thuốc không bền với nhiệt và
ẩm ( kháng sinh, viên sủi bọt, aspririn )
- Nhược: chất lượng hạt, tính lặp lại của quá trình và phát bụi trong sản xuất  ít
phổ biến.
Lực liên kết trong hạt
Van der Waals
Các cầu nối rắn


Các khớp nối cơ học
Các liên kết tái kết hợp được tạo thành giữa các bề mặt mới, sạch- được tạo ra khi

nén ép.
Các bước tạo hạt khô
B1: trộn hỗn hợp:
B2: Nén ép tạo kết tập tiểu phân:
- Dập tạo thỏi: nén hỗn hợp bột bằng máy dập
- Cán ép tạo tấm: sử dụng các trục cán để ép khối bột thành tấm. Sản phẩm thu
được có kích thước lớn hơn so với hạt thu được bằng phương pháp dập tạo thỏi.
B3: Cán vỡ tạo hạt:
Các thỏi hoặc tấm được cán vỡ bằng thiệt bị thích hợp ( xát lắc , rây )  thu được
hạt có đặc tính mong muốn.
2. Tạo hạt ướt:
Tạo hạt ướt là quá trình tạo hạt từ hỗn hợp bột bằng cách nhào trộn hỗn hợp bột
với một chất lỏng, thường là dung dịch tá dược dính trong nước hoặc nước
Các lý thuyết giải thích sự tạo thành hạt có thể chia thành hai nhóm:
+ Cơ chế tạo liên kết giữa các tiểu phân trong hạt
+ Cơ chế lớn lên của các nhân cơ bản
Cơ chế liên kết tiểu phân:
Trong quá trình tạo hạt, các tiểu phân ban đầu kết hợp lại với nhau do giữa chúng
hình thành các liên kết. Các liên kết này cần phải đủ mạnh để cho phép các hạt đủ
vững để không bị vỡ.
Có 5 loại liên kết:
+ Lực dính (và lực cố kết) trong các cầu chất lỏng bất động


Sự tạo thành các lớp hấp phụ



Sự hiện diện của các dung dịch dính có độ nhớt cao.





Các liên kết loại này được tạo thành trên bề mặt của các tiểu phân trong quá
trình tạo hạt ướt, nhưng chúng thường không đóng góp nhiều cho độ bền của
hạt sau khi sấy



Các lớp ẩm hấp phụ được tạo ra xung quanh mặt ngoài các tiểu phân bột đã
bị thấm ướt (hình 2).



Độ ẩm hấp phụ này làm giảm khoảng cách giữa các tiểu phân,



Khi khoảng cách này nhỏ hơn 3,0 nm liên kết giữa các tiểu phân được hình
thành và làm tăng độ bền do lực hấp dẫn van der Waals



Bền vững (so với liên kết được tạo thành bởi màng film chất lỏng di động)



Ít được dùng trong tạo hạt ướt (khó phân tán đều - hồ tinh bột).

+ Lực tương tác và lực mao quản trong các film lỏng linh động



Cơ chế liên kết tiểu phân quan trọng nhất trong tạo hạt ướt.



Tạo thành các cầu nối lỏng chỉ tồn tại tạm thời



Có vai trò không thể thiếu được để tạo ra các cầu nối rắn

+ Cầu nối chất rắn


Cầu nối rắn là một cơ chế phổ biến



Các cầu rắn được tạo thành do các chất dính rắn (PVP, dẫn xuất cellulose, hồ
tinh bột)



Sự kết tinh của các chất đã hoà tan



Tạo cầu nối rắn cũng có thể xảy ra theo một cách bất lợi như tạo thành lớp
vỏ cứng phủ lên các hạt vẫn còn ướt làm giảm tốc độ sấy và lực liên kết

trong hạt.

+ Lực hấp dẫn giữa các tiểu phân:
Khi không có chất lỏng hoặc các cầu chất rắn, có hai loại lực tồn tại đóng vai trò
kết tập các tiểu phân:


Các lực tĩnh điện có thể tạo ra lực liên kết bột trong giai đoạn sấy nhưng
không đóng vai trò quan trọng đối với độ bền của hạt hoàn chỉnh.




Lực van der Waals mạnh hơn lực tĩnh điện nhưng chỉ quan trọng trong tạo
hạt khô, chúng ảnh hưởng đến độ bền hạt.

Cơ chế tăng kích thước hạt:


Tạo hạt nhân ban đầu từ các tiểu phân xảy ra khi một hỗn hợp bột được làm
ẩm bằng chất lỏng.



Các hạt lớn lên do sự hợp nhất: do sự va chạm và hợp nhất ngẫu nhiên của các
hạt nhân.



Tạo cầu - Bồi lớp: bồi thêm các lớp tiểu phân lên các hạt đã tạo thành để thu

được các hạt lớn hơn.

+ Các tiểu phân có thể là hỗn hợp bột ban đầu hoặc được tạo thành do sự mài
mòn hoặc vỡ của các nhân cơ bản.
+ Quá trinh lớn lên của hạt thực tế là một cân bằng giữa quá trình tang và giảm
kích thước hạt nhân.
+ Cơ chế xảy ra trong các quá trình thực tế phụ thuộc vào sự tương tác rất phức tạp
giữa các yếu tố liên quan đến thiết bị tạo hạt và cách thức tác động, các điều kiện
của quá trình và các đặc tính của bột.
Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình tạo hạt ướt:
- Lượng tá dược dính:
+ Thiết bị cao tốc đòi hỏi ít dịch dính lỏng hơn thiết bị tốc độ thấp
- Đặc tính của nguyên liệu:
+ Góc tiếp xúc giữa dịch dính lỏng và chất rắn
+ Độ tan của các hỗn hợp bột trong dịch dính
+ Kích thước tiểu phân trung bình và phân bố kích thước của hỗn hợp
+ Hình dạng tiểu phân và hình thái bề mặt
+ Đặc tính sắp xếp của chất rắn
+ Kích thước tiểu phân càng nhỏ thì lượng dịch dính lỏng yêu cầu càng nhiều để
tạo hạt.
+ Hai quan điểm lý giải: bề mặt riêng và đặc tính sắp xếp của hệ tiểu phân.


+ Kích thước tiểu phân, phân bố kích thước, hình dạng và hình thái bề mặt ảnh
hưởng đến mật độ xắp xếp và khả năng đạt được mật độ đặc khít và ảnh hưởng đến
độ bão hoà dịch lỏng.
+ Đặc tính chảy của nguyên liệu ảnh hưởng đến lượng dịch dính lỏng yêu cầu do
làm thay đổi mật độ đặc khít.
- Loại thiết bị sử dụng:
+ Trạng thái khối hạt ướt không chỉ phụ thuộc hàm lượng ẩm.

+ Trạng thái thứ ba còn đạt được bằng nhào trộn (tăng tỷ trọng).
+ Lực chia cắt và lực nén của thiết bị nhào trộn tác dụng vào khối hạt ẩm
+ Tỷ trọng của hạt sẽ thay đổi do sự khác nhau về cường độ khuấy trộn của thiết bị.
+ Theo dõi tỷ trọng là một phương thức kiểm soát quá trình quan trọng
Các bước của quá trình tạo hạt ướt:
- Chống vón các bột nguyên liệu cần tạo hạt bằng xay hoặc rây
- Trộn khô các nguyên liệu đầu: trộn rắn rắn  đảm bảo sự đồng đều các hoạt chất
trong hạt.
- Thêm tá dược dính lỏng tạo khối ẩm: trộn lỏng rắn trong máy trộn cao tốc, được
phân thành 4 giai đoạn: kết tập tiểu phân, phá vỡ kết tập, tái kết tập, tạo dạng bột
nhão. Quá trình tạo hạt dừng tại bước thứ 3.
Điểm dừng của nhào trộn tạo hạt ướt


Thời điểm rất quan trọng



Điểm dừng có thể được xác định bằng kinh nghiệm



Phương pháp hiện đại xác định sự thay đổi tính kháng trộn.



Đo cường độ, công suất tiêu thụ, mô men xoắn

- Xát hạt ướt: tăng số lượng của các điểm tiếp xúc giữa các tiểu phân để làm cho
hạt chắc và tăng diện tích bề mặt giúp cho quá trình sấy thuận lợi hơn.

- Sấy khô


- Sửa hạt khô: sửa và rây một lần nữa để đồng nhất kích thước tiểu phân và thu
được hạt có kích thước phân bố mong muốn. Kích thước tiểu phân tối ưu nằm
trong khoảng: 350 – 700 mcm
Ưu điểm:


Tang KN chảy và chảy đều



Giảm diện tích tiếp xúc, giảm bám dính



Tăng KN chịu nén



Tăng đồng đều giảm phân lớp



Giảm bụi, tránh nhiễm chéo

Nhược điểm:



DM độc, đắt



NL bị tác động bởi nhiệt và ẩm



Loang màu và hoạt chất



Thay đổi SKD do hoà tan, kết tinh



Taăg tương tác giữa các thành phần



Chi phí cao

IV. THIẾT BỊ:
1. Thiết bị nhào trộn tạo hạt tốc độ thấp: Cánh nhào hình chữ Z, nhào trộn tạo hạt
cải tiến từ thiết bị trộn hình chữ V, thiết bị nhào trộn kiểu hành tinh, Máy xay lắc
2. Thiết bị tạo hạt cao tốc: thời gian tạo hạt nhanh và ổn định.
3. thiết bị tạo hạt tầng sôi
4. Thiết bị đùn cốm liên tục
5. Thiết bị phun sấy
V. ĐÁNH GIÁ ĐẶC TÍNH CỦA HẠT:

1. Kích thước và phân bố kích thước của hạt:
Liên quan mật thiết đến độ trơn chảy của hạt  ảnh hưởng trực tiếp tới độ đồng đều
phân liều của dạng thuốc rắn


Thường sử dụng bộ lưới rây nhiều cỡ để xác định.
2. Tỷ trọng – độ xốp của hạt:


Phần chiếm bởi không khí trong khối hạt



Tỷ trọng biểu kiến (da)



Tỷ trong thật (dr)



Phương pháp xác định bằng thực nghiệm



Công thức tính độ xốp ε = 1 – (da)/(dr).

3. Tính trơn chảy của hạt:
- Ảnh hưởng trực tiếp đến tính đồng đều phân liều
- Hai yếu tố chính ảnh hưởng: Kích thước và hình dạng của hạt:

+ Kích thước: Hạt càng nhỏ, càng có xu hướng kết tập  nếu tăng kích thước, độ
chảy sẽ tăng.
+ Hình dạng: Hạt càng gần với hình cầu càng có khả năng chảy tốt
- Một đại lượng liên quan đến khả năng chảy là góc nghỉ. ( nhỏ nhất khoảng 25o,
góc nghỉ từ 25 – 40o, > 50o hạt không có khả năng trơn chảy)