Trocknen von Dispersionen-4- Agglomeration Flashcards
(37 cards)
Durch eine Agglomeration können wichtige Eigen- schaften verbessert werden. Was sind Vorteile von Agglomeraten?
• Agglomerate lassen sich besser dosieren, transportieren und rehydratisieren als Pulver
• Agglomerate neigen weniger zum Stauben, Anhaften und Entmischen
• Durch Agglomerieren können das Schüttgewicht (Dichte) und damit die gewünschte Verpa-
ckungsgröße eingestellt werden.
• Agglomerate haben deutlich verbesserte Instanteigenschaften: Sie benetzen besser als Einzel-
partikel, sinken leichter unter, nach Deagglomeration verteilen sich die Einzelpartikel homo-
gen in der Suspensionsflüssigkeit und/oder lösen sich schneller.
• Farbe und Form der Partikel, Depotwirkung oder Wirkstoffschutz kann man durch das Agglo-
merationsverfahren beeinflussen.
Definition von Agglomeration?
Unter Agglomeration versteht man das Zusammenfügen von Partikeln in gasförmiger oder flüssi- ger Umgebung zu kompakten Stoffgebilden.
Woraus setzt sich die Agglomerationsrate zusammen?
Agglomerationsrate = Kollisionshäufigkeit × Haftwahrscheinlichkeit
- > Je weniger Kollisionen es gibt, desto höher muss die Haftwahrscheinlichkeit sein.
- > Je geringer die Haftwahrscheinlichkeit ist, desto mehr Kollisionen müssen realisiert werden.
Wie kann die Kollisionshäufigkeit beeinflusst werden?
Um Kollisionen zu provozieren, werden die Partikel bewegt.
!Bei einem Stoß kommt es aber auch zu trennenden Kräften.
Wie kann die Haftwahrscheinlichkeit beeinflusst werden?
Die Haftwahrscheinlichkeit wird durch das Verhältnis von Haftkräften zu Trennkräften zwischen den kollidierenden Partikeln beeinflusst.
Wie wirken sich die Trennkräfte in einem Verfahren auf die Partikelform aus?
Verfahren mit hohen Trennkräften führen daher auch immer zu dichten kleinen, meist kugelförmigen Agglomeraten;
Verfahren mit geringen Trennkräften zu großen, porösen und eher unregelmäßig geformten Agglomeraten.
Unterschiedliche Bindemechanismen spielen bei der Agglomeration eine Rolle. Welche?
- Flüssigkeitsbrückenbindungen
- Festkörperbrücken
- van-der-Waals (vdW-) Kräfte
- Trennende Kraft: Gewichtskraft
In welche Flüssigkeitsbereiche wird bei der Benetzung von Partikeln unterschieden?
- Brückenbereich
- Übergangsbereich
- Kapillarbereich
Wie wirkt sich die vorhandene Flüssigkeitsmenge zwischen den Partikeln auf die Haftkräfte aus?
Die von einer Flüssigkeitsbrücke übertragene Haftkraft nimmt mit der zur Verfügung stehenden Flüssigkeitsmenge zu und mit dem Abstand a der Partikeln stark ab, bis die Flüssigkeitsbrücke reißt
Was hat Einfluss auf die Zugfestigkeit und wie?
Zugfestigkeit steigt:
- steigender Flüssigkeitsmenge
- fallendem Partikelabstand
- fallender Porosität
- fallender Primärpartikelgröße
- steigender Oberflächenrauigkeiten (erhöhen den Abstand zwischen den Partikeln)
Wo liegt der Optimale sättigungswert im Bezug auf die Zugfetigkeit von Agglomeraten?
Optimale Sättigungswerte liegen bei S ≈ 0,8…0.9. (nach denm Übergangsbereich und bevor kritische Sättigung erreicht und die Zugfestigkeit abnimmt
Wie können Festkörperbrücken im Agglomerationsverfahren erzeugt werden?
- Sintern: Erwärmen unter Druck auf T > 2/3 Schmelzpunkt
- Zugabe von Flüssigkeit (Wasser) mit anschließender Lösung von Material aus den Partikeln -> guter weg da kein Fremdmaterial
- Nutzen einer Schmelze als Bindeflüssigkeit, die anschließend durch Abkühlen verfestigt (kris- tallisiert) wird
- Chemische Reaktion im Kontaktbereich der Partikel mit Bildung von Feststoffen (selten)
Welcher Effekt wird beim Tablettieren und Kompaktieren ausgenutzt?
Die gößten Haftkräfte durch Van-der-Waal entstehen bei Berührung.
-> Die Partikel werden durch Kraft zusammengebracht. Die dabei entstehenden Verformungen im Kontaktbereich der Haftpartner vergrößern die Kontaktfläche und erhöhen damit die vdW-Wechselwirkungen.
Einfluss von Flüssigkeit auf die van-der-Vaals Kraft?
In flüssiger Umgebung ist die vdW-Kraft um ≈ 10-mal geringer. Agglomerate, die nur über vdW-Kräfte zusammengehalten werden, zerfallen daher oft in Flüssigkeit.
Funktionsprizip von Aufbauagglomeration?
Anlagern von einzelnen oder teilw. agglomerierten Partikeln an Agglomerate durch Relativbewegung der Partikeln/Agglomerate zueinander.
Dazu muss gelten: Haftkräfte bei Kontakt > Trennkräfte.
Was ist das Selektionsprinzip bei wirkung von Trennkräfte resultieren aus Strömungskräften (Reibungs- oder Scherkräfte) oder elastischen Rückstellkräften bei Stoß?
Das Selektionsprinzip („nur Agglomerate mit Haftkraft > Trennkraft überleben“) bedeutet: stabile, dichte Agglomeraten entstehen in einem Verfahren mit hohen Trennkräften.
In welche Agglomerationsverfahren wird unterschieden?
- Rollagglomeration
- Mischeragglomeration
- Fließbettagglomeration
- Wirbelschichtagglomeration
- (Dampf-) Strahlagglomeration
- Pressagglomeration
Charakteristik der Produkte durch Rollagglomeration?
- hohe Schüttdichte (ρschütt = 650…800 g/l)
- gute Fließfähigkeit
- kugelförmig
- Anwendung: Automatenpulver, z.B. Getränke, Suppen, …
Funktionsprinzip von Mischeragglomeration?
batchweise oder kont. arbeitender Mischer mit Flüssigkeitseindüsung
Je nach Zielstruktur der Agglomerate werden unterschiedliche Mischer eingesetzt, bei denen die Mi- schenergie unterschiedlich eingetragen wird. Dadurch werden die Partikel unterschiedlich gegeneinander bewegt, so dass verschieden hohe Trennkräfte resultieren.
Welche Apperate für Mischeragglomeration gibt es?
- Intensiv-Mischer
- Pflugscharmischer
- Ringschichtmischer
- Flexomix-Agglomerator
gleichen Stoffsystemen haben je nach Apperat unterschiedliche Agglomeratgrößen, -festigkeiten, -for- men und –porositäten.
Welchen Einfluss haben welche Apperate?
In der Reihenfolge Flexomix – Pflugscharmischer – Intensivmischer – Ringschichtmischer werden nor- malerweise Agglomerate kleiner, fester, weniger porös und runder.
Welchen Einfluss hat die Drehzahl auf die Agglomeration?
Bei sehr geringen Drehzahlen werden ganz wenige, sehr große Agglomerate gebildet. Mit steigender Drehzahl (besser: Umfangsgeschwindigkeit) und damit mit steigenden Scherkräften werden die großen, lockeren Agglomerate wieder zerstört. Es entstehen immer kleinere, dafür aber festere Agglomerate. Auch die Standardabweichung und die Breite der Agglomeratgrößenverteilung sinken.
Funktionsprinzip der Wirbelschichtagglomeration?
batch/kont. Fließbett bzw. Wirbelschicht intensive Partikelbewegung; Einsprühen von Flüssigkeit über Top Spray, Bottom Spray, Wurster Rohr, oder als Tangential-Spray bis zu typischen Benetzungsgraden von ca. 10 %.
Welche Flüssigkeiten werden zum Einsprühen bei der Wirbelschichtagglomeration verwendet?
- Lösungen, von z.B. Zucker, mittel- und langkettigen Kohlenhydraten (Maltodextrine, Stärken und Derivate), Zuckeralkohole, oder auch Milchpulver)
- Suspensionen, z.B. Zuckerlösung mit Kakaopartikeln
- Schmelzen, z.B. Fette
- kondensierender Dampf
