تحبيب

التحبيب هو عملية تحويل مادة مسحوقية أو صلبة إلى حبيبات ، مما ينتج عنه مادة حبيبية . يُستخدم في العديد من العمليات التكنولوجية في الصناعات الكيميائية والصيدلانية. عادةً، يتضمن التحبيب تجميع الجزيئات الدقيقة في حبيبات أكبر، يتراوح حجمها عادةً بين 0.2 و 4.0 ملم حسب استخدامها اللاحق. وفي حالات أقل شيوعًا، يتضمن التحبيب تقطيع أو طحن المواد الصلبة إلى حبيبات أو كريات أدق. 

من المسحوق

تجمع عملية التحبيب جزيئًا واحدًا أو أكثر من المسحوق لتشكيل حبيبة تسمح بتصنيع الأقراص ضمن الحدود المطلوبة. وهي عملية تجميع الجزيئات معًا عن طريق تكوين روابط بينها، إما بالضغط أو باستخدام عامل رابط. يُستخدم التحبيب على نطاق واسع في صناعة الأدوية ، لتصنيع الأقراص والحبيبات. بهذه الطريقة، تصبح العملية قابلة للتنبؤ والتكرار، ويمكن إنتاج حبيبات ذات جودة ثابتة.

تُجرى عملية التحبيب لأسبابٍ عديدة، منها منع انفصال مكونات خليط المسحوق. وينتج هذا الانفصال عن اختلافات في حجم أو كثافة مكونات الخليط. عادةً، تميل الجزيئات الأصغر حجمًا و/أو الأكثر كثافة إلى التمركز في قاع الوعاء، بينما تتجمع الجزيئات الأكبر حجمًا و/أو الأقل كثافة في الأعلى. يحتوي التحبيب المثالي على جميع مكونات الخليط بالنسب الصحيحة في كل حبة، ولا يحدث انفصال بين الحبيبات.

تتميز العديد من المساحيق بتماسكها وعدم انسيابيتها، وذلك بسبب صغر حجمها أو شكلها غير المنتظم أو خصائص سطحها. أما الحبيبات الناتجة عن هذا النظام المتماسك فتكون أكبر حجماً وأكثر تجانساً في القطر (كروية الشكل تقريباً)، وكلا العاملين يساهم في تحسين خصائص انسيابيتها.

يصعب ضغط بعض المساحيق حتى مع إضافة مادة لاصقة سهلة الضغط، بينما يسهل ضغط حبيبات نفس المساحيق. ويرتبط ذلك بتوزيع المادة اللاصقة داخل الحبيبة، وهو نتاج طريقة إنتاجها.

على سبيل المثال، إذا أردنا صنع أقراص من السكر المحبب مقابل السكر البودرة ، فسيكون من الصعب ضغط السكر البودرة لتشكيل قرص، بينما سيكون ضغط السكر المحبب سهلاً. تتميز جزيئات السكر البودرة الصغيرة بضعف انسيابيتها وضعف ضغطها. لذا، يجب ضغط هذه الجزيئات الصغيرة ببطء شديد ولفترة طويلة للحصول على قرص ذي جودة. ما لم يكن السكر البودرة محببًا، فلن يكون من الممكن تحويله بكفاءة إلى قرص يتمتع بخصائص جيدة، مثل تجانس المحتوى أو صلابة ثابتة.

يتم استخدام نوعين من تقنيات التحبيب: التحبيب الرطب والتحبيب الجاف.

التحبيب الرطب

في عملية التحبيب الرطب، تتشكل الحبيبات بإضافة سائل التحبيب إلى طبقة من المسحوق تحت تأثير دافع (في مُحَبِّب عالي القص)، أو لولب (في مُحَبِّب لولبي مزدوج) [ 1 ] ، أو هواء (في مُحَبِّب ذي طبقة مميعة ). يؤدي التحريك الناتج في النظام، بالإضافة إلى ترطيب مكونات التركيبة، إلى تكتل جزيئات المسحوق الأولية لإنتاج حبيبات رطبة. [ 1 ] يحتوي سائل التحبيب على مذيب أو مادة حاملة يجب أن تكون متطايرة ليسهل إزالتها بالتجفيف، وأن تكون غير سامة حسب التطبيق المقصود. تشمل السوائل الشائعة الماء والإيثانول والإيزوبروبانول ، إما منفردة أو مجتمعة . يمكن أن يكون المحلول السائل مائيًا أو مذيبًا. تتميز المحاليل المائية بسهولة التعامل معها مقارنةً بالمذيبات الأخرى.

يمكن للماء الممزوج بالمساحيق أن يُكوّن روابط قوية بين جزيئات المسحوق تكفي لربطها معًا. مع ذلك، بمجرد جفاف الماء، قد تتفكك المساحيق. لذا، قد لا يكون الماء قويًا بما يكفي لتكوين رابطة قوية والحفاظ عليها. يعتمد ربط الجزيئات معًا باستخدام السائل على مزيج من قوى الشعرية والالتصاق حتى يتم تكوين رابطة أكثر ديمومة.

توجد حالات تشبع سائل في الحبيبات؛ الحالة البندولية هي عندما تترابط الجزيئات بواسطة جسور سائلة عند نقاط التلامس. تحدث الحالة الشعرية عندما تتشبع الحبيبة تمامًا، حيث تملأ جميع الفراغات بالسائل، بينما يُسحب السائل السطحي إلى أسفل داخل المسام. أما الحالة الحبلية، فتربط بين الحالتين البندولية والشعرية، حيث لا تكون الفراغات مشبعة تمامًا بالسائل. يساعد السائل في ربط الجزيئات التي تتعرض للتلف في أسطوانة دوارة. في مثل هذه الحالات، يلزم استخدام محلول سائل يحتوي على مادة رابطة (غراء دوائي). يُعد البوفيدون ، وهو بولي فينيل بيروليدون (PVP)، أحد أكثر المواد الرابطة الدوائية شيوعًا. يُذاب PVP في الماء أو المذيب ويُضاف إلى العملية. عند خلط PVP مع المذيب/الماء والمساحيق، يشكل PVP رابطة مع المساحيق أثناء العملية، ثم يتبخر المذيب/الماء (يجف). بعد تجفيف المذيب/الماء وتكوين المساحيق كتلة أكثر كثافة، يتم طحن الحبيبات . وتؤدي هذه العملية إلى تكوين الحبيبات.

قد تكون العملية بسيطة للغاية أو معقدة للغاية، وذلك تبعاً لخصائص المساحيق، والهدف النهائي من صناعة الأقراص، والمعدات المتاحة. في طريقة التحبيب الرطب التقليدية، تُدفع الكتلة الرطبة عبر منخل لإنتاج حبيبات رطبة تُجفف لاحقاً.

تُعدّ عملية التحبيب الرطب تقليديًا عملية دفعية في صناعة الأدوية، إلا أنه من المتوقع أن تحلّ عملية التحبيب الرطب المستمر محلّها تدريجيًا في صناعة الأدوية مستقبلًا. وقد أوصت إدارة الغذاء والدواء الأمريكية بالتحوّل من التقنيات الدفعية إلى التقنيات المستمرة . [ 2 ] يمكن تطبيق تقنية التحبيب الرطب المستمر هذه على جهاز بثق ثنائي اللولب ، حيث تُغذّى المواد الصلبة والماء من أجزاء مختلفة. في جهاز البثق، تُخلط المواد وتُحَبّب بفضل تداخل اللوالب، وخاصةً عند عناصر العجن. [ 3 ]

التحبيب الجاف

تُستخدم عملية التحبيب الجاف لتشكيل الحبيبات دون استخدام محلول سائل، لأن المنتج المُحَبَّب قد يكون حساسًا للرطوبة والحرارة. ويتطلب تشكيل الحبيبات دون رطوبة ضغط المساحيق وتكثيفها. في هذه العملية، تتجمع جزيئات المسحوق الأولية تحت ضغط عالٍ. ويمكن استخدام مُحَبِّب متأرجح أو ضاغط أسطواني للتحبيب الجاف.

يمكن إجراء عملية التحبيب الجاف من خلال عمليتين؛ إما أن يتم إنتاج قرص كبير (كتلة) في مكبس ضغط ثقيل أو يتم ضغط المسحوق بين أسطوانتين تدوران في اتجاهين متعاكسين لإنتاج صفيحة أو شريط متصل من المادة.

عند استخدام مكبس الأقراص للتحبيب الجاف، قد لا تتمتع المساحيق بسيولة كافية لتغذية المنتج بشكل متجانس في تجويف القالب ، مما يؤدي إلى تفاوت في الكثافة. يستخدم مكبس الأسطوانات (مكبس الحبيبات) نظام تغذية لولبيًا يضمن توصيل المسحوق بشكل متجانس بين أسطوانتي ضغط. تُضغط المساحيق على شكل شريط أو حبيبات صغيرة بين هاتين الأسطوانتين، ثم تُطحن في مطحنة ذات قص منخفض. بعد ضغط المنتج بشكل صحيح، يمكن تمريره عبر مطحنة أخرى ومزجه نهائيًا قبل ضغط الأقراص. [ 4 ]

تتألف عمليات الضغط بالأسطوانات النموذجية من الخطوات التالية: نقل المادة المسحوقة إلى منطقة الضغط، عادةً باستخدام وحدة تغذية لولبية، وضغط المسحوق بين أسطوانتين تدوران في اتجاهين متعاكسين باستخدام قوى مطبقة، وطحن الناتج المضغوط للحصول على توزيع حجم الجسيمات المطلوب. تتميز الجسيمات المضغوطة بالأسطوانات بكثافتها العالية وحوافها الحادة. [ 5 ]

من المواد الصلبة

خط إنتاج حبيبات البلاستيك وتكويرها ؛ البثق والتبريد والتقطيع

في إعادة تدوير البلاستيك ، تُعرف عملية التحبيب بأنها تقطيع المواد البلاستيكية المراد إعادة تدويرها إلى رقائق أو حبيبات، مناسبة لإعادة استخدامها لاحقًا في عملية بثق البلاستيك . في المرحلة الأولى، تُغذى المواد البلاستيكية المراد إعادة تدويرها إلى حجرة تقطيع تعمل بمحرك كهربائي، حيث تقوم هذه الحجرة بتقطيع المادة باستمرار باستخدام أحد أنواع أنظمة التقطيع المتعددة. تستخدم بعض الأنظمة حركة تقطيع تشبه حركة المقص، أو دوارًا على شكل حرف V أو دوارًا حلزونيًا، أو سكاكين طائرة. [ 6 ] [ 7 ] تُطحن المادة إلى رقائق أصغر حجمًا حتى تصبح ناعمة بما يكفي لتمر عبر غربال شبكي. في خطوط التحبيب الرطب، يُرش الماء باستمرار في حجرة التقطيع لإزالة الحطام والشوائب، ويعمل أيضًا كمادة تشحيم للشفرات الفولاذية؛ أما في خطوط التحبيب الجاف، فلا يُستخدم الماء، ولكن هذه التقنية تُنتج عادةً منتجًا بجودة أقل من التقنية الرطبة. [ ٨ ] على الرغم من بساطة العملية نسبيًا، إلا أنه يجب ضبط معاييرها بدقة، إذ أن درجات الحرارة المرتفعة الناتجة عن الاحتكاك قد تُلحق الضرر بالمادة وتؤثر على مرونتها. يُعدّ الصيانة الدورية وشحذ شفرات المقص أمرًا ضروريًا، فضلًا عن المراقبة الدقيقة للعملية لتجنب الانسداد والتعطل. [ ٩ ]

في كثير من الحالات، قد تكون عملية التحبيب هي الخطوة الوحيدة المطلوبة قبل إعادة استخدام البلاستيك في تصنيع منتجات جديدة. وفي حالات أخرى، يجب إعادة تصنيع مادة البلاستيك الجديدة أو المعاد تدويرها إلى حبيبات . تُصهر المادة وتُبثق على شكل قضبان رفيعة، ثم تُبرد في خزان ماء وتُقطع بدقة إلى حبيبات أسطوانية صغيرة. [ 10 ]

الأسمدة

تُعدّ عملية التحبيب مهمة للأسمدة لأن المنتج المحبب أكثر اقتصادية في الشحن والتخزين، فضلاً عن سهولة استخدامه. [ 11 ] [ 12 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 دينج، رانجيت م.؛ واشينو، كيمياكي؛ كارترايت، جيمس ج.؛ هونسلو، مايكل ج.؛ سلمان، أغبا د. (2012). "التحبيب اللولبي المزدوج باستخدام براغي النقل: تأثيرات لزوجة سوائل التحبيب وتدفق المساحيق". تكنولوجيا المساحيق . 238 : 77-90 . doi : 10.1016/j.powtec.2012.05.045 .
  2. ^ ساو إل لي؛ توماس إف أوكونور؛ شياوتشوان يانغ؛ سيليا ن. كروز؛ شارميستا شاترجي؛ رابتي د. مادوراوي؛ كريستين إم في مور؛ لورانس اكس يو؛ جانيت وودكوك (2015). "تحديث التصنيع الدوائي: من الدفعة إلى الإنتاج المستمر" . مجلة الابتكار الصيدلاني . 10 (3): 191– 199. دوى : 10.1007 / s12247-015-9215-8 .
  3. QDevelopment. "التحبيب الرطب" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 مارس 2016 .
  4. أوزبورن، جيمس؛ تي. ألتهاوس؛ إل. فورني؛ جي. نيديرتر؛ إس. بالزر؛ إم. هونسلو؛ إيه دي سلمان (2013). "آليات الترابط المشاركة في ضغط المواد غير المتبلورة باستخدام الأسطوانات". مجلة علوم الهندسة الكيميائية . 86 (ورشة العمل الدولية الخامسة للتحبيب): 61-69 . doi : 10.1016/j.ces.2012.05.012 .
  5. سميث، توماس جيه؛ ساكيت، غاري؛ شيسكي، بول؛ ليو، ليرونغ. تطوير وتوسيع وتحسين معايير العملية: الضغط بالأسطوانات . دار النشر الأكاديمية.
  6. "مُحَبِّبة البلاستيك - آلة إعادة تدوير البلاستيك" . آلة إعادة تدوير البلاستيك | آلات عالية الجودة لإعادة تدوير البلاستيك . 29-04-2013 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 26-10-2019 .
  7. رافيندران، أرفيند؛ وآخرون . (ديسمبر 2019). "مُحَبِّب نفايات البلاستيك مفتوح المصدر" . التقنيات . 7 (4): 74. doi : 10.3390/technologies7040074 . 
  8. "مُحَبِّبة البلاستيك" . آلة إعادة تدوير البلاستيك . 29-04-2013 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 أكتوبر 2018 .
  9. دومينيك ف. روزاتو؛ دونالد ف. روزاتو؛ مارلين ج. روزاتو (2000). دليل قولبة الحقن . سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا. ص 924–. ISBN  978-0-7923-8619-3.
  10. مولر، هورست (25 أبريل 2011). "كيفية اختيار آلة التكوير المناسبة" .
  11. كييسكي، هاري؛ ديتمار، هاينريش (2016). "الأسمدة، 4. التحبيب". موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . ص 1-32 . doi : 10.1002/14356007.n10_n03.pub2 . ISBN  978-3-527-30673-2.
  12. "مصنع تحبيب الأسمدة: دليل عملي لإنتاج أسمدة NPK وDAP عالية الجودة وخلطات مخصصة" . شركة سيلان للآلات . 19 أغسطس 2025.

مصادر

  • دليل تحبيب المستحضرات الصيدلانية - الطبعة الثالثة، المحرر: ديليب م. باريك
  • علم الصيدلة - علم تصميم أشكال الجرعات الدوائية - إم إي ألتون، الطبعة الثانية
  • الأشكال الصيدلانية وأنظمة توصيل الأدوية - لويد ف. ألين، نيكولاس ج. بوبوفيتش، وهوارد س. أنسل، الطبعة الثامنة بتوقيت شرق الولايات المتحدة
  • لاكمان ليون، الصيدلة الصناعية، طبعة هندية خاصة، دار نشر سي بي إس