Evaluación integral de la fluidez de polvos de colágeno mediante el método del índice de Carr

In dieser Studie wird die Fließfähigkeit von drei kommerziell erhältlichen Kollagenpulvern mithilfe des PowderPro A1 bewertet. Durch Anwendung der Carr-Index-Methode^[1], wurde eine umfassende Analyse der Pulvereigenschaften durchgeführt – darunter Schüttwinkel, Spatelwinkel, Kompressibilität, Dichte und Uniformität. Die Ergebnisse liefern wertvolle Erkenntnisse für die Pulveranalyse in der pharmazeutischen Industrie.

 

Produkt	PowderPro A1
Industrie	Pharmazeutische Industrie
Probe	Kollagenpulver
Messgröße	Pulvereigenschaften
Messtechnik	Carr-Index-Methode

 

Zu einem Abschnitt springen: 

• Einleitung
• Beschreibung des Messgeräts und der Proben
• Analyse der experimentelle Daten und Vergleich
• Gesamtanalyse und Notwendigkeit der Auflösung von Verbrückungen
• Schlussfolgerung
• Referenz

 

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Einleitung

 

Die Fließfähigkeit ist eine entscheidende Eigenschaft bei der Handhabung und Verarbeitung von Kollagenpulvern in Branchen wie der Pharma-, Lebensmittel- und Kosmetikindustrie. Die Gewährleistung einer optimalen Fließfähigkeit ist für die Herstellung hochwertiger Produkte von entscheidender Bedeutung, da sie sich auf verschiedene Aspekte der Herstellung auswirkt, darunter das Mischen, Verdichten und Verpacken. Eine schlechte Fließfähigkeit kann zu Produktionseinbußen, ungleichmäßiger Dosierung und letztlich zu beeinträchtigten Produkteigenschaften führen.

 

Die Carr-Index-Methode ist ein robustes Verfahren zur Bewertung der Pulverfließfähigkeit, das auf einer Kombination mehrerer Messgrößen basiert. Jeder Parameter liefert wertvolle Informationen über das Verhalten von Kollagenpulvern:

 

• Schüttwinkel: Der maximale Winkel, bei dem ein Pulverkegel beim Aufschütten stabil bleibt. Er spiegelt die innere Reibung zwischen den Partikeln wider.

 

• Der Spatelwinkel ist der Winkel, der zwischen einem Spatel und der Oberfläche eines Pulverhaufens beim Aufnehmen oder Handhaben von Pulver entsteht. Er gibt Aufschluss über das Verhalten des Pulvers während der Verarbeitung.

 

• Kompressibilität, berechnet aus der Schüttdichte (ρB) und der Stampfdichte (ρT), zeigt, in welchem Maß ein Pulver verdichtet werden kann und weist auf potenzielle Fließprobleme unter Druck hin.

 

Berechnung der Kompressibilität:

 

• Uniformität: Beschreibt die Neigung des Pulvers zur Agglomeration sowie die Gleichmäßigkeit der Partikelgrößenverteilung.

 

 

Geräte- und Probenbeschreibung 

 

Der PowderPro A1 ist ein vielseitiges Hochleistungsgerät zur Messung und Analyse von 14 unterschiedlichen Pulvereigenschaften, darunter kritische Parameter wie Schüttwinkel, Kompressibilität und Stampfdichte. Neben Einzelmessungen bietet das Gerät auch eine umfassende Fließfähigkeitsbewertung auf Basis der Carr-Index-Methode. Durch die Integration mehrerer Messgrößen ermöglicht diese Methode eine ganzheitliche Beurteilung des Pulververhaltens, vereinfacht den Vergleich von Proben und eignet sich ideal für Forschung und Entwicklung in verschiedenen Industrien.

PowderPro A1

In dieser Studie wurden drei Kollagenpulver – Kollagen 1, Kollagen 2 und Kollagen 3 – mithilfe der Carr-Index-Methode untersucht. Die Proben repräsentieren unterschiedliche Preissegmente und wurden analysiert, um den Zusammenhang zwischen Fließfähigkeit und weiteren physikalischen Eigenschaften zu untersuchen.

 

Analyse der experimentelle Daten und Vergleich 

 

• Schüttwinkel und Spatelwinkel: Kollagen 1 und Kollagen 3 zeigen niedrigere Schütt- und Spatelwinkel, was auf eine bessere Fließfähigkeit und Handhabung hinweist. Im Gegensatz dazu deuten die höheren Werte von Kollagen 2 auf eine schlechte Fließfähigkeit und Schwierigkeiten bei der Handhabung hin.

 

• Dichte und Kompressibilität: Kollagen 2 weist unter den drei Proben den höchsten Wert für Kompressibilität und Dichte auf. Dies deutet auf eine erhöhte Reibung zwischen den Partikeln und eine schlechtere Fließfähigkeit hin. Dies kann im Vergleich zu den anderen beiden Proben zu Verdichtung und damit Hersuforderungen bei der Dosierung führen.

 

• Uniformität und Konsistenz: Die Uniformität ist ein entscheidender Faktor für die Konsistenz der Partikelgrößenverteilung. Der niedrigste Uniformitätswert von Kollagen 3 deutet auf eine gleichmäßigere Verteilung hin, was die Eigenschaften bei verschiedenen Anwendungen verbessert.

 

Tabelle 1. Bewertung der Fließfähigkeit von drei Kollagenpulvern mit dem PowderPro A1

Measuring Items	Collagen 1		Collagen 2		Collagen 3
	Value	Index	Value	Index	Value	Index
Angle of Repose (°)	37.97	18	47.71	12	33.56	21
Angle of Spatula (°)	53.43	16	63.16	12	42.38	18
Tapped Density (g/cm3 )	0.45		0.59		0.56
Bulk Density (g/cm3 )	0.35		0.41		0.49
Compressibility (%)	22.22	16	31	10	12.50	21
Uniformity	2.88	23	3.61	23	2.70	23
Evaluation of Flowability
Flowability Index	73		57		83
Evaluation	Good		Not Good		Fairly Good
Necessity of bridge-breaking measures	Sometimes vibrator is required		Required		Not required

 

Gesamtanalyse und Notwendigkeit der Auflösung von Verbrückungen

 

Der Fließfähigkeitsindex bewertet Kollagen 1 als „Gut“, Kollagen 3 als „Ziemlich gut“ und Kollagen 2 als „Nicht gut“. Dies zeigt, dass Kollagen 2 mechanische Hilfsmittel wie Vibration benötigt, um Brückenbildung zu vermeiden. Seine schlechte Fließfähigkeit, hohe Kompressibilität und sein steiler Schüttwinkel unterstreichen die Notwendigkeit, bei der Handhabung von Pulver die Dichte und Reibung zu berücksichtigen. 

 

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Kollagen 3 unter diesen drei Proben die besten Fließ- und Handhabungseigenschaften aufweist. Die Gesamtbewertung unterstreicht den Vorteil einer Beurteilung der Fließfähigkeit anhand mehrerer Testparameter und verdeutlicht, dass Kompressibilität, Uniformität, Schüttwinkel und Spatelwinkel wichtige Faktoren sind, die das Fließverhalten und die Produktqualität beeinflussen. Kundenfeedback bestätigt diese Schlussfolgerung zusätzlich, da Kollagen 3 aufgrund seiner besseren Löslichkeit und des verbesserten Verbraucherlebnisses höhere Bewertungen erhielt.

 

Fazit

 

Die im PowderPro A1 eingesetzte Carr-Index-Methode ist ein unverzichtbares Werkzeug für die umfassende Charakterisierung von Pulvern. Durch die Bewertung mehrerer Parameter bietet sie eine ganzheitliche Sicht auf die Fließfähigkeit, die entscheidend für die Vorhersage und Optimierung der Pulvereigenschaften in praktischen Anwendungen ist. Diese Erkenntnisse sind besonders wertvoll für Industrien, die auf Pulververarbeitung angewiesen sind, um eine gleichbleibend hohe Produktqualität und Prozesssicherheit zu gewährleisten.

 

Reference 

1. Carr, R.L. (1965) Evaluating Flow Properties of Solids. Chemical Engineering Journal, 72, 163-168.

 

About the Author

Feiqing Shen Application Engineer @ Bettersize Instruments

 

PowderPro A1  14-in-1 Powder Characteristics Tester Automated Imaging Technology with Computor Control 14 Key Parameters: Sieve Size, Angle of Repose, Tapped Density, Bulk Density, Compressibility, Flowability, etc.  Learn more