CH618789A5 - Appliance for measuring the flow properties of granular substances and substance mixtures. - Google Patents
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Description
Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit welcher diese Fliesseigenschaften rasch und präzis ermittelt werden können. Nach Kenntnis der Messresultate ist es dann möglich, diese Fliesseigenschaften zu optimieren, indem man die physikalischen Eigenschaften, beispielsweise die Korngrösse und/ oder den Feuchtigkeitsgehalt der Stoffe bzw. Stoffgemische derart ändert, bis die pro Zeiteinheit aus einer Öffnung auslaufende Menge konstant bleibt. Das ist insbesondere beim automatischen Tablettieren von körnigen Stoffen bzw. Stoffgemischen wichtig. The purpose of the present invention is to provide a device with which these flow properties can be determined quickly and precisely. After knowing the measurement results, it is then possible to optimize these flow properties by changing the physical properties, for example the grain size and / or the moisture content of the substances or substance mixtures, until the amount flowing out of an opening per unit of time remains constant. This is particularly important for the automatic tableting of granular substances or mixtures of substances.
Dieser Zweck wird mit der im Anspruch 1 definierten Vorrichtung erreicht. This purpose is achieved with the device defined in claim 1.
Anhand der Zeichnung wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. An exemplary embodiment of the invention is explained below with reference to the drawing.
Die diskontinuierlichen Durchflusswerte eines schlecht tablettierbaren, aus mehreren Komponenten bestehenden Granulates (in der Tabelle mit R. T. bezeichnet) wurden auf folgende Weise untersucht. In die Vorrichtung wurden 100 g Granulat eingefüllt und die, durch die einen Durchmesser von 10 mm aufweisende Öffnung bei um jeweils 0,1 s anwachsender Freigabe der Öffnung durchfallende Granulatmenge mit mg-Genauigkeit gewogen. Auf die gleiche Weise wurden 4 Granulate untersucht, die aus 97% Milchzucker, 2% Gelatine und 1 % Magnesiumstearat bestanden und sich durch die Art ihrer Herstellung unterschieden. Folgende Werte wurden erhalten: The discontinuous flow values of a poorly tablettable, multi-component granulate (referred to in the table with R. T.) were examined in the following way. 100 g of granules were filled into the device and the amount of granules falling through the opening having a diameter of 10 mm was weighed with mg accuracy, with the opening increasing by 0.1 s in each case. In the same way, 4 granules were examined, which consisted of 97% milk sugar, 2% gelatin and 1% magnesium stearate and differed in the way they were produced. The following values were obtained:
Innerhalb unterschiedlicher Zeitspannen durchgeflossene Materialmengen unterschiedlicher Granulate Material quantities of different granules that have flowed through within different periods of time
Granu Granu
Zeit (s) Time (s)
lat lat
0,1 0.1
0,2 0.2
0,3 0.3
0,4 0.4
0,5 0.5
0,6 0.6
0,7 0.7
0,8 0.8
0,9 0.9
1 1
R.T. R.T.
1,25 1.25
2,45 2.45
3,2 3.2
4,5 4.5
5,5 5.5
6,5 6.5
7,4 7.4
8,3 8.3
8,7 8.7
1 1
1,6 1.6
2,9 2.9
4,1 4.1
5,3 5.3
6,75 6.75
7,8 7.8
9,0 9.0
10,3 10.3
- -
2 2nd
1,5 1.5
2,6 2.6
3,7 3.7
4,8 4.8
5,9 5.9
7,0 7.0
8,15 8.15
9,25 9.25
- -
- -
3 3rd
1,6 1.6
2,8 2.8
4,0 4.0
5,2 5.2
6,4 6.4
7,6 7.6
8,8 8.8
10,0 10.0
- -
- -
4 4th
1,75 1.75
3,1 3.1
4,4 4.4
5,7 5.7
7,1 7.1
8,4 8.4
9,75 9.75
11,15 11.15
- -
- -
Anmerkung: Jeder Wert ist der Durchschnitt von 10-22 Messungen. Die Streuung liegt bei ±0,14—0,23%. Note: Each value is the average of 10-22 measurements. The spread is ± 0.14-0.23%.
Durch mathematische Analyse der Werte kann festgestellt Für die gut tablettierbaren Milchzuckergranulate (1-4) Through mathematical analysis of the values it can be determined For the easily tablettable milk sugar granules (1-4)
werden, dass die zu den einzelnen Zeitspannen t (s) gehörende b0 ergibt sich die folgende allgemeine Gleichung: durchgeflossene Materialmenge m (g) im Falle des schlecht tablettierbaren Granulates durch folgende Gleichung beschrie- m=a* t+b ben werden kann: that the b0 belonging to the individual time periods t (s) results in the following general equation: the amount of material m (g) that has passed through in the case of the granules which are difficult to tablettate can be described by the following equation = a * t + b:
Die Werte der natürlichen Konstanten a und b, der Schüttwin-m=a • t1M b5 kel des ausgeflossenen Pulvers sowie die mit der ASTM- The values of the natural constants a and b, the Schüttwin-m = a • t1M b5 kel of the powder flowed out as well as those with the ASTM-
Methode (E. Pandula, G. Takâcs: Ipari gyógyszerészet, Medi-worin a und n natürliche Konstanten sind und die Werte a= 1,02 cina Budapest 1964, S. 624) bestimmten Fliessfähigkeitswerte und n=1,11 aufweisen. sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt. Method (E. Pandula, G. Takâcs: Ipari gyógyszerészet, Medi-wherein a and n are natural constants and the values a = 1.02 cina Budapest 1964, p. 624) have certain fluidity values and n = 1.11. are summarized in the following table.
3 3rd
618 789 618 789
Werte der gut tablettierbaren Granulate Values of the well tablettable granules
Natürliche Konstanten a b Natural constants a b
Schüttwinkel ASTM (g/s) Angle of repose ASTM (g / s)
1 1
12,3 12.3
0,4 0.4
42,9° 42.9 °
12,4 12.4
2 2nd
11,0 11.0
0,4 0.4
44,7° 44.7 °
12,1 12.1
3 3rd
12,0 12.0
0,4 0.4
42,3° 42.3 °
12,4 12.4
4 4th
13,3 13.3
0,4 0.4
42,5° 42.5 °
12,5 12.5
Aus der Tabelle ist ersichtlich, dass die eingeführte Funktionskonstante a eine bessere Charakteristik der Fliessfähigkeit gibt, als dies bei den übrigen Methoden der Fall ist. From the table it can be seen that the introduced function constant a gives a better characteristic of the fluidity than is the case with the other methods.
Da in der betrieblichen Praxis eine bestimmte Menge des Pulvers durch eine Öffnung gegebenen Querschnittes fallen muss und dafür eine an der Maschine nur innerhalb enger Grenzen einstellbare Zeitspanne zur Verfügung steht, kann mit Hilfe der Werte bestimmt werden, mit welchen der durch Einstellen der Maschine regelbaren Parametern das gegebene Pulver für den jeweiligen maschinellen Arbeitsgang (Tablettieren, Verpacken usw.) geeignet ist. Since, in operational practice, a certain amount of powder has to fall through an opening of a given cross-section and a time period that can only be set on the machine within narrow limits is available, the values can be used to determine which of the parameters that can be regulated by setting the machine the given powder is suitable for the respective machine operation (tableting, packaging, etc.).
Gemäss einer Ausführungsform werden die Messungen mit einer aus einem auswechselbaren Trichter und einer Ausflussöffnung auswechselbarer Weite bestehenden Vorrichtung vorgenommen. Die Öffnung ist von einem entsprechenden Schliessteil bedeckt, dessen Öffnen und Schliessen, das heisst das Ausfliessen des untersuchten Pulvers, durch in entsprechender Reihenfolge angeordnete elektrische und mechanische Elemente erfolgt. According to one embodiment, the measurements are carried out with a device consisting of an exchangeable funnel and an exchangeable opening. The opening is covered by a corresponding closing part, the opening and closing, that is to say the pouring out of the examined powder, takes place by means of electrical and mechanical elements arranged in an appropriate order.
Gemäss einer anderen Ausführungsform werden die aus einem gegebenen Trichter durch eine gegebene Öffnung innerhalb unterschiedlicher Zeiteinheiten ausfliessenden Pulvermengen gravimetrisch gemessen. Bei einer anderen Variante wird mit der gleichen Anordnung die Durchflusszeit einer gewählten Menge Pulver aus einem gegebenen Trichter durch eine gegebene Öffnung gemessen. In beiden Fällen können Höhe des kegelförmigen Trichters und Querschnitts der Öffnung beliebig gewählt werden. According to another embodiment, the powder quantities flowing out of a given funnel through a given opening within different time units are measured gravimetrically. In another variant, the flow rate of a selected quantity of powder from a given funnel through a given opening is measured with the same arrangement. In both cases, the height of the conical funnel and the cross section of the opening can be chosen as desired.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass mit ihr auch der auf das Fliessverhalten ausgeübte Einfluss der verschiedenen Eigenschaften des Pulvers, wie Korngrössenverteilung, The advantage of the invention is that it also influences the flow properties of the various properties of the powder, such as grain size distribution,
Zusammensetzung, Feuchtegehalt, Zusatzstoffe usw., untersucht werden kann. Composition, moisture content, additives, etc., can be examined.
Zwei bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung sind in Fig. 1 und 2 dargestellt. Two preferred embodiments of the device are shown in FIGS. 1 and 2.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung besteht aus einer elektronischen Steuereinheit I, einer elektronischen Auswertungseinheit III, durch die Einheit II in Funktion gesetzten Stellgliedern IV und V, einem durch die Stellglieder gesteuerten Schliesselement VII und einer mit diesem öffnen- bzw. schliess-baren Öffnung VIII. Gemäss einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform ist die Öffnung VIII mit einem Fühler IX versehen, der ein Endsignal an die Auswertungseinheit III sendet. The device shown in FIG. 1 consists of an electronic control unit I, an electronic evaluation unit III, actuators IV and V activated by the unit II, a closing element VII controlled by the actuators and an opening which can be opened and closed therewith VIII. According to a preferred variant of this embodiment, the opening VIII is provided with a sensor IX which sends an end signal to the evaluation unit III.
Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform der erfindungs-gemässen Vorrichtung besteht aus einer das Signal für Handöffnung empfangenden und transformierenden Einheit 1, einer das Signal für Schliessen von Hand empfangenden und transformierenden Einheit 2, einer das Signal für Betriebswechsel empfangenden und transformierenden Einheit 3, einer logischen Schaltung 4, einem Zeitsteuerelement 5, einem die Anzeige steuernden Element 6, der Anzeigeeinheit 7, dem Zählwerk 8, einem öffnungssteuernden Element 9, einem das Schliessen steuernden Element 10, einem mit der logischen Schaltung verbundenen Leistungsschalter 11 und einem an das Zeitsteuerelement angeschlossenen Leistungsschalter 12. The embodiment of the device according to the invention shown in FIG. 2 consists of a unit 1 receiving and transforming the signal for manual opening, a unit 2 receiving and transforming the signal for manual closing, and a unit 3 receiving and transforming the signal for changing operations logic circuit 4, a time control element 5, a display control element 6, display unit 7, counter 8, an opening control element 9, a closing control element 10, a circuit breaker 11 connected to the logic circuit and a circuit breaker connected to the time control element 12.
Die Erfindung wird anhand des folgenden Beispieles näher erläutert. The invention is illustrated by the following example.
30 30th
35 35
40 40
Beispiel example
Ein Granulat der folgenden Zusammensetzung: Granules with the following composition:
Wirkstoff Active ingredient
Magnesiumstearat Magnesium stearate
Polyvidonium Polyvidonium
Talkum talc
Kartoffelstärke Lactose Potato starch lactose
28% 2% 3% 3% 30% 34% 28% 2% 3% 3% 30% 34%
wird mit drei unterschiedlichen Wassergehalten hergestellt und im Granulatexponator untersucht. Mit diesem werden die pro Zeiteinheit durchfallenden Mengen der sich nur im Wassergehalt unterscheidenden, ansonsten völlig identischen Granulate gemessen. Folgende Werte werden erhalten: is produced with three different water contents and examined in the granulate exponer. This is used to measure the quantities of the granules which only differ in terms of their water content and are otherwise completely identical. The following values are obtained:
H2O-Gehalt H2O content
0,1 0.1
0,2 0.2
0,3 0.3
0,4 0.4
Öffnungszeiten (s) 0,5 0,6 0,7 Opening times (s) 0.5 0.6 0.7
0,8 0.8
0,9 0.9
1,0 1.0
5,5% 5.5%
0,93 0.93
1,52 1.52
1,95 1.95
2,35 2.35
2,70 3,15 3,40 2.70 3.15 3.40
3,75 3.75
2,34% 2.34%
0,93 0.93
1,62 1.62
2,20 2.20
2,84 2.84
3,35 3,82 4,32 3.35 3.82 4.32
4,81 4.81
- -
- -
1,2% 1.2%
1,35 1.35
2,42 2.42
3,10 3.10
4,40 4.40
5,21 6,15 7,02 5.21 6.15 7.02
7,92 7.92
8,77 8.77
9,52 9.52
Anmerkung: Die Standarddeviation der gemessenen Werte beträgt ±2,5% Note: The standard deviation of the measured values is ± 2.5%
Durch mathematische Analyse der gemessenen Werte 55 ergibt sich, dass der Zusammenhang zwischen der durchfallen- a den Granulatmenge m (g) und der Zeit t (s) durch die Gleichung m=a-t1/b wiedergegeben werden kann. Mathematical analysis of the measured values 55 shows that the relationship between the amount of granules m (g) falling through and the time t (s) can be represented by the equation m = a-t1 / b.
(1) (1)
Bei unterschiedlichem Feuchtegehalt (1,2-5,5% H2O) geht der Wassergehalt auf folgende Weise in die natürlichen Konstanten ein: With different moisture content (1.2-5.5% H2O), the water content is included in the natural constants in the following way:
(9) (9)
Ii + c LH2O %J Ii + c LH2O% J
60 Durch Einsetzen der Ausdrücke (2) und (3) in (1) wird erhalten: 60 By inserting the expressions (2) and (3) in (1) we obtain:
I t b=a-(H2Ö%)n m « I t b = a- (H2Ö%) n m «
ß ß
[HP0 [HP0
+ 0 „ + 0 "
« L'HoO #]n «L'HoO #] n
Im untersuchten Fall haben die Naturkonstanten folgende (2) Werte: a= 1,1 ; ß=0,204; C=2,65; n=0,189. In the case examined, the natural constants have the following (2) values: a = 1.1; β = 0.204; C = 2.65; n = 0.189.
2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings
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Date | Code | Title | Description |
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PL | Patent ceased |