Predyktywne modele zagęszczania proszków
Zarówno zagęszczanie poprzez walcowanie jak i w matrycy to ekonomiczne procesy ciągłej produkcji o niskim poziomie odpadów. Jednakże akumulacja ciepła i następujące w jej wyniku degradacja materiałów wrażliwych na ciepło ograniczają zastosowanie procesów zagęszczania do wytwarzania produktów o wysokiej wartości dodanej. Naukowcy realizujący finansowany przez UE projekt THERMOPC (Thermomechanical modelling of powder compaction) mieli za zadanie opracować innowacyjne modele predyktywne, które pokazałyby termomechaniczne zachowanie materiałów wrażliwych na ciepło podczas zagęszczania proszków. Udało im się opracować model termodynamiczny o skończonej liczbie elementów, oparty na metodzie do zagęszczania proszków w matrycy, a także do zagęszczania przez walcowanie. Następnie oceniono stemple matrycy o różnych kształtach. Wyniki wskazały, że kształt stempla, szybkość kompresji oraz tarcie matryca-ściana mają znaczny wpływ na termomechaniczne zachowanie proszków podczas zagęszczania w matrycy. Kluczowe czynniki, które należy kontrolować, aby ograniczyć maksymalną temperaturę tabletki, to tarcie matryca-ściana oraz szybkość kompresji. Wyniki te opublikowano w dwóch czasopismach. W przypadku zagęszczania z użyciem walca, naukowcy badali efekt szybkości walca na rozkład temperatury w materiale. Stwierdzili, że zwiększenie szybkości walca zwiększyło temperaturę paska w najwęższym odstępie ale zmniejszyło gęstość. Formulacje proszków farmaceutycznych mogą ulec zniszczeniu termicznemu lub zmianom krystaliczności podczas zagęszczania. Z uwagi na to, że zrozumienie takich efektów jest kluczowe, THERMOPC skupił się na eksperymentalnych badaniach zachowania różnych stopni proszków celulozy mikrokrystalicznej podczas tabletkowania. Wyniki badań dostarczyły istotnych informacji na temat tego, w jaki sposób zmiany temperatury zależą od właściwości materiałów, szybkości kompresji oraz kształtu tabletki. Po pierwsze, badanie THERMOPC pozwoliło na opracowanie modeli predyktywnych, aby określić odpowiedź termiczną proszków na warunki procesu podczas zagęszczania. Takie odporne modele predyktywne powinny okazać się bezcenne dla rozwoju produktu, w szczególności w europejskim przemyśle wytwarzania produktów ziarnistych.
Słowa kluczowe
Zagęszczanie proszków, produkty ziarniste, materiały wrażliwe na ciepło, termomechaniczny, THERMOPC
