Dichtheid is een cruciaal kenmerk van poeders (deeltjes). Het wordt veel gebruikt om de vloeibaarheid en samendrukbaarheid van deeltjes te evalueren. Dit heeft grote gevolgen voor alle aspecten van het maken van medicijnen. Het vroege productontwerp hangt bijvoorbeeld af van de deeltjesdichtheid van het medicijn. Dat geldt ook voor de selectie van apparatuur en accessoires. Specifieke medicijnen hebben de juiste schijven en naalden nodig. Ze worden gebruikt voor het vullen van capsules. De juiste richtlijnen voor tabletpersen zijn ook afhankelijk van de medicijndichtheid. De poederdichtheid beïnvloedt de samendrukbaarheid, hardheid en andere indicatoren bij tabletteren en droge granulatie. Let ten slotte tijdens het ontwerpproces op de verschillen in grondstoffen en hulpstoffen. Let ook op de verschillen in korrel- en poederdichtheid. Dit is om vermenging en deeltjesdefecten te voorkomen. De farmaceutische industrie moet dus meer onderzoek doen naar de dichtheid van poeders.
De natuurkunde van de middelbare school vertelt ons dat dichtheid de massa meet in een specifiek volume. Dit concept kan worden weergegeven door het symbool ρ. In het Internationale Systeem van Eenheden en de Chinese wettelijke meeteenheden is de eenheid van dichtheid kg/m³. Dichtheid is de massa van een object gedeeld door het volume. Het toont de massa-volumeverhouding van een stof. Dichtheid is een van de bepalende kenmerken van materie. Elke stof heeft een bepaalde dichtheid. Stoffen hebben over het algemeen verschillende dichtheden. Het kan dus worden gebruikt om ze te identificeren. Het meten van de dichtheid van een gewone, stijve substantie is eenvoudig. Maar het meten van de dichtheid van een onregelmatige substantie was in het verleden een uitdaging. In het natuurkundeboek van de middelbare school plaatste Archimedes de kroon van Hierro II in water. Vervolgens mat hij de dichtheid van goud met behulp van het drainagevolume. Tegenwoordig noemen we deze methode dichtheidsmeting. Het is nog steeds geschikt voor het meten van de dichtheid van objecten zonder holtes en met gaten. De huidige technologie voor dichtheidsmeting maakt gebruik van gas, vloeistof of fijn poeder.
Dus waarom hebben we verschillende vervangende media nodig? Dit komt omdat veel stoffen scheuren, holtes en kronkelende kanalen hebben. Deze resulteren in verschillende definities van "dichtheid". Elk vereist een andere manier van meten. De eerste technologie meet alleen het volume van het monster. Het houdt geen rekening met zijn poriën. De tweede technologie meet het volume en de poriën van het monster. Het meet zowel open als gesloten poriën. De derde technologie meet ook de poriën van het monster. Het meet ook de openingen tussen monsters. Het kan worden gezien als een pure vaste fase.
Absolute dichtheid
Absolute dichtheid wordt ook wel ware dichtheid, schijnbare dichtheid of skeletdichtheid genoemd. Het omvat niet de poriën in het bulkmonster of de openingen tussen de monsters. Het is de dichtheid van het zuivere vaste-fasemonster. Tot nu toe bepaalden we het volume van het monster door de poriën te vullen met water of andere vloeistoffen om ze leeg te maken. Toen vonden we de dichtheid ervan. Soms wordt het object, om de poriën te vullen, in de vloeistof geplaatst en gekookt. Of het object wordt geleegd voordat het in de vloeistof wordt geplaatst. Maar de oppervlaktespanning en het gas in de poriën verhinderen het vullen ervan met vloeistof.
Technologie voor het meten van vloeistofdichtheid heeft nadelen. De industrie maakt dus gebruik van dichtheidsmeters van helium (of andere gassen). Vergeleken met vloeistofdensitometers zijn gasdensitometers eenvoudiger, sneller, nauwkeuriger en herhaalbaar. Gasdensitometers zijn een niet-destructieve techniek voor het meten van de dichtheid van materialen. Ze gebruiken gasverplaatsing om het werkelijke volume van een object te meten. Dit maakt ze ideaal voor het vinden van de werkelijke dichtheid van een object. We hoeven alleen een monster met een bekend gewicht in de kamer te verzegelen. Vervolgens houden we het op een constante temperatuur met behulp van een heliumdensitometer. Vervolgens wordt helium aan het systeem toegevoegd. De druk in de monsterkamer van de heliumdensitometer bereikt een evenwicht. Omdat helium een klein molecuul is, kan het in de poriën van het monster doordringen. Het helium in de monsterkamer wordt vervolgens vrijgegeven in de expansiekamer. De druk wordt weer gelijk. Het volume van het monster wordt berekend met behulp van de evenwichtsdruk en de gaswet. Tenslotte wordt de druk uit het systeem gehaald en wordt het monster verwijderd. De absolute dichtheid van het object wordt dus gemeten met een heliumdichtheidsmeter. Dit type dichtheid wordt ook wel “heliumdichtheid” genoemd.
Envelopdichtheid
Insluitingsdichtheid is de dichtheid van het porievolume van een poreus object. Het wordt soms bulkdichtheid genoemd, maar ik denk dat dat niet erg nauwkeurig is. Wanneer u het monstervolume in ogenschouw neemt, moet u zich een dunne film op het oppervlak van het monster voorstellen. Het “insluitingsvolume” is het volume dat in de film is gewikkeld.
De meter meet het volume van insluitsels. Het gebruikt de droge poedermethode. Dit droge poeder is een stijve bol met uniforme deeltjesgrootte en uitstekende vloeibaarheid. Het kan het object strak omwikkelen en reageert er niet op. De kleine omvang van het droge poeder zorgt ervoor dat het aan het oppervlak van het object blijft plakken en niet in de poriën terechtkomt. Deze methode beschadigt het gemeten object niet en maakt het niet vuil. De meting is snel en eenvoudig.
Het droge poeder wordt in een precieze cilinder geplaatst. In de monsterkamer bevindt zich een zuiger voor compressie. De kracht kan worden ingesteld en opnieuw worden gebruikt. Ten eerste wordt alleen droog poeder gebruikt voor compressie in de monsterkamer om een basislijn van nul volume te verkrijgen. Vervolgens worden het te meten object en het droge poeder samen in de monsterkamer geplaatst. De bovenstaande compressie wordt herhaald om de verplaatsing van de zuiger te bepalen. Vervolgens kan het volume van het te meten object worden gevonden. Het is gebaseerd op het onderste gedeelte van de monsterkamer (de ronde bodem van de cilinder). Tenslotte kan na schudden en stofverwijdering het droge poeder op het monster worden verwijderd. Vervolgens kan het monster in de oorspronkelijke staat worden hersteld en kan de test worden herhaald. U kunt de monsterkamer in verschillende afmetingen selecteren. De grootte van het object wordt gekozen op basis van de grootte. Dit voldoet aan de eisen voor meting.
De insluitingsdichtheid van een poreus object is kleiner dan de absolute dichtheid. Voor een niet-poreus object is de insluitingsdichtheid gelijk aan de absolute dichtheid. Door de absolute en insluitingsdichtheid van één object te meten, kunnen we de totale porositeit ervan bepalen. Om een nulvolumebasislijn te verkrijgen, gebruiken we alleen droog poeder voor compressie in de monsterkamer.
Bulkdichtheid & Tik op dichtheid
De Chinese Farmacopee 2020-editie Deel Vier Algemene regels 0993 introduceert de methoden voor bulkdichtheid en tikdichtheid. De farmacopee definieert bulkdichtheid als de dichtheid. Het wordt gemeten wanneer een geneesmiddel of hulpstofpoeder wordt gevuld. Het is in losse staat. Losse toestand verwijst naar een toestand die wordt gevormd door het gieten van een poedermonster in een container. Dit gebeurde zonder compressie. De bulkdichtheid is de massa poeder per volume-eenheid. Het poeder vult een gespecificeerde container. De manier waarop het monster wordt voorbereid, verwerkt en opgeslagen, heeft invloed op de bulkdichtheidswaarde. Het is gekoppeld aan het verwijderingsproces. Verschillende deeltjesopstellingen kunnen ervoor zorgen dat de bulkdichtheid binnen een bereik varieert. Zelfs kleine veranderingen kunnen de bulkdichtheid beïnvloeden. De resultaten zijn niet erg reproduceerbaar. Vermeld dus de meetomstandigheden bij het rapporteren van de bulkdichtheid. De bulkdichtheid kan worden gevonden door het volume van een bepaalde massa poeder te meten. Dit gebeurt na het zeven in een maatcilinder (de eerste methode). Of door voor de bepaling een volumeter te gebruiken (de tweede methode). Of u kunt na het zeven de massa van het poeder meten. Vul vervolgens een container met een bepaald volume (derde methode).
Tapdichtheid verwijst naar de vuldichtheid van het poeder in getapte toestand. De getapte toestand is de toestand van de poederkolom. Het poedermonster bevindt zich in de container. Het trilt met een bepaalde frequentie naar beneden totdat het volume niet meer verandert. Het apparaat veroorzaakt trillingen door de beker op te tillen en te laten vallen. Door de zwaartekracht valt het op een vaste afstand. De getikte dichtheid kan worden gevonden door het getikte volume van een monster met vaste massa te meten. Dit gebeurt met behulp van de eerste of tweede methode. Of u kunt het vinden door het monster te wegen nadat het in een meetvat met bekend volume is afgetapt. Dit is de derde methode.
De manier waarop deeltjes op elkaar inwerken, beïnvloedt de stapeling van poeder. Dit heeft ook invloed op de poederstroom. Het verschil tussen bulkdichtheid en getapte dichtheid is cruciaal. Dit laat zien hoe poederdeeltjes op elkaar inwerken. Het meet ook de vloeibaarheid van poeder. Het doet dit met de samendrukbaarheidsindex of Hausner-ratio.