RÉSZECSKEMÉRET ELOSZLÁS

Átírás

1 Becslése szitaanalízissel Ph.Hg.VIII. Ph.Eur RÉSZECSKEMÉRET ELOSZLÁS 07/2008:20938 BECSLÉSE SZITAANALÍZISSEL A porok és granulátumok részecskeméret eloszlás alapján való osztályozásának egyik legrégibb módszere a szitaanalízis. Szőtt szitaanyag használatakor a szitálás a részecskéket három dimenziójuk közül a középső (azaz a szélesség) szerint osztályozza. A mechanikus szitálás olyan esetekben a legalkalmasabb, amikor a részecskék többsége kb. 75 µm-nél nagyobb. Kisebb részecskék szitálásakor ezek csekély súlya nem biztosít elegendő erőt az egymáshoz és a szitához tapadást okozó felületi összetartó (kohéziós és adhéziós) erők legyőzéséhez. Ilyenkor a várt átesés helyett a részecskék visszamaradnak a szitán. Ilyen anyagok szitálására a mozgatás más fajtái, pl. a légfúvókás keverés vagy az akusztikus szitálás lehet alkalmasabb. Mindazonáltal néha a 75 µm-nél kisebb közepes részecskeméretű porok vagy granulátumok szitaanalízise is lehetséges, ha a módszer validálható. Gyógyszerészeti vonatkozásban, durvább szemcséjű egynemű porok vagy granulátumok osztályozására szokásosan a szitaanalízis a választandó módszer. A módszer előnyét jelenti, hogy porok és granulátumok osztályozásának ez a módszere kizárólag a szemcsenagyságon alapul, és a legtöbb esetben az analízist száraz állapotban lehet kivitelezni. A szitaanalízis korlátai közé tartozik, hogy a módszer a por vagy granulátum sűrűségétől és a sziták átmérőjétől függően a minta viszonylag jelentős mennyiségét igényli (szokásosan legalább 25 g-ot), további korlát olajos vagy más tapadó porok vagy granulátumok szitálásának nehézsége, mivel ezek az anyagok eltömik a szita nyílásait. A módszer alapvetően kétdimenziós méretbecslés, minthogy a szita nyílásán való átesés gyakran inkább a szemcse maximális szélességétől és vastagságától, semmint hosszától függ. Ezt a módszert egy egynemű anyag teljes részecskeméret eloszlásának becslésére alkalmazzák, és nem a részecskék 1 vagy 2 szitán áteső vagy visszatartott hányadának meghatározására szánják. A részecskeméret eloszlás becslését hacsak az egyes cikkelyek másként nem rendelkeznek a Száraz szitaanalízis módszer leírása szerint végezzük (ld. Szitálási módszerek). Amennyiben a végpont elérése tekintetében nehézség tapasztalható (az anyag nem esik át könnyen a szitán), vagy ha a szitálási tartomány alsó részét (75 µm alatti) kell alkalmazni, komoly megfontolás tárgyává kell tenni valamely más részecskeméret meghatározó módszer használatát. A szitálást olyan körülmények között kell végezni, hogy a vizsgálati minta ne veszítsen, vagy ne vegyen fel nedvességet. A szitálás környezetében ellenőrizni kell a relatív páratartalmat, megelőzendő a minta nedvességfelvételét vagy

2 Becslése szitaanalízissel Ph.Hg.VIII. Ph.Eur leadását. Ellenkező megfontolás híján a szitaanalízis vizsgálatot rendszerint környezeti páratartalom mellett kell végezni, hacsak nem bizonyított annak alkalmatlansága. Az egyes anyagok vizsgálata során alkalmazandó speciális körülményeket az adott cikkelyben kell részletezni. A szitaanalízis előírásai. Az analitikai vizsgálat céljára szolgáló sziták olyan egyszerű szövésű drótszövet-hálók, amelyek közel négyzetes fonalközzel rendelkeznek és nyílt hengeres keretbe vannak foglalva. Az analitikai alapeljárás sorban egymásra rakott, felfelé növekvő fonalközű szitasort alkalmaz. A vizsgálandó port a legfelső szitára töltik, majd a szitaoszlopot szabályos gyakoriságú rázómozgatásnak vetik alá. A szitálás végén pontosan meghatározzák az egyes szitákon visszatartott anyag tömegét. A vizsgálat megadja a por egyes szitaszám-tartományokba eső tömegszázalékát. Ezt a szitaanalízis-menetet általában akkor alkalmazzák a gyógyszeres porok részecskeméret eloszlásának becslésére, ha a részecskék legalább 80%-ának mérete 75 µm-nél nagyobb. A részecskeméret-eloszlás szitaanalízissel való meghatározásának méret-adata annak a legkisebb négyzetes fonalköznek az oldalhossza, amelyen a részecske (még) átesik. VIZSGÁLATI SZITÁK A gyógyszerkönyvi vizsgálatokra alkalmas sziták megfelelnek a legújabb kiadású ISO szabványnak: Vizsgálati sziták Műszaki követelmények és vizsgálatuk 1. Rész: Fém-drótszövetes vizsgálati sziták (ld táblázat). Ha a cikkely nem ír elő mást, úgy a táblázatban felsorolt az adott régióra ajánlott főméretű ISO-szitákat használjuk. A szitákat úgy kell kiválasztani, hogy a vizsgálati mintában jelenlevő részecskeméretek teljes tartományát lefedjék. Olyan szitaoszlop ajánlott, melyben a szitanyílások területe 2 -haladvány szerinti. A szitaoszlopot úgy állítjuk össze, hogy a legdurvább nyílású rosta legfelül, a legfinomabb szita legalul legyen. A vizsgálati sziták nyílásainak jelölésére µm vagy mm használatos (megjegyzés: a táblázatban a háló lyukbőség-száma csupán az átszámítást célozza). A vizsgálati sziták rozsdamentes acélból, a kevésbé előnyös sárgarézből, vagy más alkalmas, nem-reaktív huzalból készülnek. A sziták hitelesítése és újrahitelesítése megfelel az ISO legfrisebb kiadásának. A szitákat használatbavétel előtt gondosan meg kell vizsgálni, nem láthatók-e rajtuk durva torzulások és törések, különösen a szűrőkerethez való csatlakozásoknál. A sziták vizuális módszerrel hitelesíthetők a szitaháló átlagos lyukméretének és a lyukak variabilitásának becslésével. Másik lehetőségként a µm méret-tartományban a sziták tényleges nyílásméretének megállapítására standard üveggolyók állnak rendelkezésre. Ha az egyes cikkelyek

3 Becslése szitaanalízissel Ph.Hg.VIII. Ph.Eur másként nem rendelkeznek, a szitaanalízist szobahőmérsékleten és környezeti relatív páratartalom mellett végezzük. Sziták tisztítása. Ideális esetben a sziták csupán kisnyomású levegőárammal vagy folyadéksugárral tisztítandók. Amennyiben egyes szitanyílások vizsgálati részecskével eltömődve maradnak, óvatos, enyhe kefélés lehet a végső megoldás. ISO névleges fonalköz Fő méretek R 20/3 11,20 mm 11,20 mm Kiegészítő méretek R 20 R 40/3 10,00 mm 9,00 mm 11,20 mm 9,50 mm 8,00 mm 8,00 mm 8,00 mm 7,10 mm 6,30 mm 6,70 mm táblázat US szitaszám Ajánlott USP sziták (lyukbőség) Európai szitaszám ,60 mm 5,60 mm 5,60 mm ,5 5,00 mm 4,50 mm 4,75 mm 4 4,00 mm 4,00 mm 4,00 mm ,7 3,55 mm 3,15 mm 3,35 mm 6 5,5 2,80 mm 2,80 mm 2,80 mm ,5 2,50 mm 2,24 mm 2,36 mm 8 7,5 Japán szitaszám

4 Becslése szitaanalízissel Ph.Hg.VIII. Ph.Eur ,00 mm 2,00 mm 2,00 mm ,6 1,80 1,60 1, ,40 mm 1,40 mm 1,40 mm ,25 mm 1,12 mm 1,18 mm ,00 mm 1,00 mm 1,00 mm μm 800 μm 850 μm μm 710 μm 710 μm μm 560 μm 600 μm μm 500 μm 500 μm μm 400 μm 425 μm μm 355 μm 355 μm μm 280 μm 300 μm μm 250 μm 250 μm μm 200 μm 212 μm μm 180 μm 180 μm

5 Becslése szitaanalízissel Ph.Hg.VIII. Ph.Eur μm 140 μm 150 μm μm 125 μm 125 μm μm 100 μm 106 μm μm 90 μm 90 μm μm 71 μm 75 μm μm 63 μm 63 μm μm 50 μm 53 μm μm 45 μm 45 μm μm 38 μm Vizsgálati minta. Ha a cikkely egy bizonyos anyagra nem adja meg a vizsgálati minta tömegét, úgy az anyag sűrűségétől függően g közötti mintamennyiséget mérünk be, 200 mm átmérőjű sziták használata esetén. 76 mmes sziták által befogadható anyagmennyiség kb. 1/7-ed része a 200 mm-es sziták befogadóképességének. Egy adott anyag legmegfelelőbb mennyiségét pontosan mért különböző tömegű mintáinak mint pl. 25 g, 50 g, és 100 g próbaszitálásával állapítjuk meg. Ehhez mechanikus rázógépen azonos időtartamú rázásokat végzünk (megjegyzendő: ha a 25 g-os és az 50 g-os mintával kapott vizsgálati eredmények hasonlóak, de a 100 g-os minta a legfinomabb szitán kisebb %-os eredményt mutat, úgy a 100 g-os mintamennyiség túl nagy). Ha csupán g minta áll rendelkezésre, úgy kisebb átmérőjű, de ugyanazon lyukméretelőírásnak megfelelő szita használható a végpontmeghatározást azonban meg kell ismételni. Még kisebb vizsgálati minták (le egészen 5 g-ig) használata is szükséges lehet. Kis látszólagos részecske-sűrűségű anyagokra, vagy olyanokra, amelyek nagymértékben izodiametrikus alakkal rendelkeznek, 5 g alatti mintatömeg lehet

6 Becslése szitaanalízissel Ph.Hg.VIII. Ph.Eur szükséges a 200 mm-es rostára, a lyukak túlzott eltömődését elkerülendő. Egy adott szitaanalízis módszer validálása során elvárt követelmény, hogy vizsgálják a szitaeltömődés problémáját. Ha a vizsgálati anyag jelentős mennyiségű víz megkötésére vagy leadására hajlamos, úgy a vizsgálatot megfelelően ellenőrzött környezetben kell lefolytatni. Hasonlóképpen, ha a vizsgálati anyagról ismert, hogy elektromos feltöltődésre hajlamos, gondosan meg kell vizsgálni, hogy a feltöltődés nem befolyásolja-e az analízist. Ezen hatás csökkentésére 0,5% (m/m)-os mennyiségben antisztatikus anyagok, mint kolloidális szilícium-dioxid és/vagy alumínium-oxid adhatók a mintához. Amennyiben a fenti behatásokat nem lehet kiküszöbölni, úgy más részecskeméret meghatárzó technikát kell választani. A rázás módszerei. A kereskedelemben különböző szitarázó és pormozgató berendezések állnak rendelkezésre. Ezek bármelyike használható a szitaanalízisben. Mindamellett a rázás különböző módszerei befolyásolhatják a szitaanalízisre és a végpont meghatározására kapott eredményeket; ennek oka, hogy a vizsgálat során az egyes részecskékre különböző típusú és nagyságú erők hatnak. Léteznek mechanikus vagy elektromágneses mozgatást alkalmazó módszerek. Ezek vagy függőleges rezgést vagy vízszintes körkörös mozgást vagy a részecskék ütődését, ill. az ütődés és a vízszintes körkörös mozgás kombinációját okozzák. A részecskék levegőáramban való sodortatása is használható. Az eredmények megadásánál jelezni kell, hogy melyik fajta mozgató módszert alkalmazták, továbbá meg kell adni a használt rázatás paramétereit (amennyiben ezek változhatnak); a mozgatási körülmények változása ugyanis eltérő eredményeket szolgáltat a szitaanalízisben és a végpont meghatározásában. Mindezek a feltételek eléggé különfélék lehetnek ahhoz, hogy bizonyos körülmények között hibás eredményt adjanak. Végpont meghatározás. A szitaanalízis vizsgálat akkor ér véget, ha a sziták bármelyikén a tömeg legfeljebb 5%-kal vagy 0,1 grammal (a 76 mm-es szitánál 10%-kal) változik az ugyanazon szitán mért megelőző tömeghez képest. Ha egy adott szitán a minta össztömegének kevesebb, mint 5%-a van jelen, úgy e szitán a végpont az ugyanezen szitán mért előző tömeg legfeljebb 20%-os változása. Ha valamelyik szitán a minta össztömegének több mint 50%-a található, és a cikkelyben ezt nem jelzik, a vizsgálatot megismételjük, úgy, hogy a szitaoszlopba a túlzott tömeget tartalmazó és az azt megelőző, durvább szita közé egy közbülső finomságú szitát iktatunk. Ez egy olyan ISO-sorozatba tartozó szita, amelyet az eredeti szitasorozat nem tartalmazott. SZITÁLÁSI MÓDSZEREK

7 Becslése szitaanalízissel Ph.Hg.VIII. Ph.Eur Mechanikus rázás (Száraz szitálási módszer). Mindegyik vizsgálati szitát 0,1 g pontossággal letáráljuk. A vizsgálati minta pontosan mért mennyiségét a legfelső (legnagyobb nyílású) szitára helyezzük, és a szitára feltesszük a tetejét. Ezután a szitaoszlopot 5 percig rázatjuk, majd az egyes szitákat óvatosan, anyagveszteség nélkül, levesszük az oszlopról. A szitákat újra lemérjük és meghatározzuk anyagtartalmukat. Hasonló módon meghatározzuk az anyag mennyiségét a gyűjtő edényben. Ezután a szitaoszlopot újra összeállítva 5 percig rázatjuk. Ezt követően a szitákat az előzőek szerint újból egyenként lemérjük. A leírt lépéseket mindaddig ismételjük, amíg a végpontra előírt követelmények teljesülnek (ld. Végpontmeghatározás a Vizsgálati sziták fejezetben). Az analízis befejeztével összesítjük az anyagmennyiségeket. Az összes anyagveszteség nem haladhatja meg az eredeti vizsgálati minta tömegének 5%-át. Az analízist új mintával megismételjük, úgy, hogy egyszeri szitálást végzünk, amelynek időtartama az előző szitaanalízis összesített idejével egyenlő. Győződjünk meg, hogy ez a szitálási idő megfelel a végpont meghatározás követelményeinek. Ha valamely anyagra ez a végpont már validált, úgy a későbbi analízisek során ezt a rögzített egyetlen szitálási időt használhatjuk, feltéve, hogy a részecskeméret eloszlás a szokásos tartományon belül van. Ha nyilvánvalóvá válik, hogy a valamelyik szitán visszatartott részecskék inkább aggregátumok, semmint egyedi részecskék, úgy valószínűtlen, hogy a mechanikus száraz szitálás jól reprodukálható eredményt ad; ez esetben egy másik részecskeméret-analízis módszert kell választani. Levegősodrásos módszerek (Légfúvókás és akusztikus szitálás). A kereskedelemben különböző típusú, a szitáláshoz mozgó légáramot használó készülékek kaphatók. Az olyan rendszert, amely egyidőben egyetlen szitát használ, légfúvókás-szitálásnak nevezzük. Ez ugyanazt az általános szitálási módszert használja, mint amely a Száraz szitálási módszer alfejezetben van leírva, azonban a normál mozgatási mechanizmust standardizált légsugárral helyettesíti. A részecskeméret eloszlás meghatározásához az egyes szitákon egymást követő analízist kell végezni, a vizsgálatot a legfinomabb szitán kezdve. A levegősugár szitálás során gyakran alkalmaznak finomabb szitát ahhoz képest, amiket a száraz szitálásnál használnak. Ez a módszer ott alkalmasabb, ahol csak a túlméretes vagy az alulméretes frakciókra van szükség. Az akusztikus szitálás módszerénél sziták oszlopa használatos, és a vizsgálati mintát függőlegesen oszcilláló légoszlop hordozza, amely a mintát felemeli, majd visszahozza a szitaszövet nyílásaihoz, egy adott percenkénti pulzálás-számot alkalmazva. Akusztikus szitálás alkalmazásánál a mintamennyiség 5 g-ra való csökkentésére lehet szükség. A légfúvókás szitálás és az akusztikus szitálás módszere olyan porok, és granulátumok esetében lehet hasznos, ahol a mechanikus szitálási technikák képtelenek megfelelő analízisre.

8 Becslése szitaanalízissel Ph.Hg.VIII. Ph.Eur Ezek a módszerek nagymértékben függenek a pornak a légáramban való megfelelő eloszlalásától. Ez a követelmény nehezen teljesül, ha a módszert a szitálási tartomány alsó határán (azaz 75 µm alatt) használják, ahol a részecskék összetapadásra hajlamosak, és különösen akkor, ha az anyag elektromos feltöltődésre hajlamos. A fenti okokból a végpont meghatározása különösen nagy jelentőségű, és nagyon fontos arról meggyőződni, hogy a túlméretes anyagok egyszerű részecskék, nem pedig összetapadt aggregátumok. ÉRTELMEZÉS A nyers (feldolgozatlan) adatoknak magukba kell foglalniuk a vizsgálati minta tömegét, a szitálás teljes időtartamát, a szitálás pontos módszerét és a változtatható paraméterek beállított értékeit, valamint az egyes szitákon visszatartott és az edénybe jutott anyagmennyiségeket. Kényelmes lehet a nyers adatokat egy kumulatív tömegeloszlásba átalakítani. Ha olyan kívánság merül fel, hogy az eloszlást kumulatív alulméretes tömegben kell kifejezni, úgy a használt szitasornak egy olyan szitát is tartalmaznia kell, amely a teljes anyagmennyiséget átengedi. Ha nyilvánvalóvá vált, hogy a vizsgálat valamelyik szitán visszatartott anyag a szitálási folyamat során keletkezett aggregátum, az analízis nem értékelhető.