Lorclast ve glukozamin ilaçlarının nem içeriklerinin farklı sıcaklıklarda giderilmesi esnasındaki kurutma kinetiğinin incelenmesi ve matematiksel modellemesi
Investigation of the drying kinetics and mathematical modeling during removal of moisture content of lorclast and glucosamine drugs at different temperatures
Yazar: SEMA SEVİM
Danışman: DOÇ. DR. AZMİ SEYHUN KIPÇAK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Farmasötik ürünlerin; üretim, kullanım ve raf ömrü süreleri boyunca stabil kalması, aynı zamanda taşınma, depolanma gibi aşamalarda saklanabilirliği açısından ideal bir kurutucu seçilerek kurutma işleminin yapılması büyük önem arz etmektedir.  Madde içerisinde kalan suyun kimyasal aktivitesi ürünler üzerinde ileriki aşamalarda bakteri, mantar üremesine yol açacak şekilde bozunmalara sebebiyet verebilir. Bu çalışmada, endüstride kurutması uzun zaman alması sebebiyle enerji ve zaman kaybına yol açan Lorclast ve Glukozamin ilaçları granül hale getirildikten sonra etüv kullanılarak farklı sıcaklıklarda kurutularak gerçekleştirilmiştir. Deneyler, Lorclast için 40, 50, 60 ve 70°C' lerde; Glukozamin için ise 40, 50 ve 60°C' lerde yapılmıştır. Kurutma prosesine başlamadan evvel Lorclast'ın başlangıç nem miktarı 1,0524 kg su / kg kuru madde olarak ayarlanmıştır. Elde edilen veriler incelendiğinde 40°C' de 420 dakikada 0,0528 kg su / kg kuru maddeye kadar kuruyan Lorclast, 50°C'de 300 dakikada 0,0514 kg su / kg kuru maddeye kadar kurumuştur. 60°C' de ise 55 dakikada 0,0404 kg su / kg kuru maddeye ve 70°C' de 45 dakikada 0,0288 kg su / kg kuru maddeye kadar kurumuştur. Sıcaklığın 40°C' den 70°C'ye artması kurutma süresini 9,33 kat düşürmüştür. Kurutma eğrilerinde 40 ve 60 ve 70°C' ler için artan hız, sabit hız ve azalan hız periyotlarının hepsi gözlemlenirken, 50°C için sadece yükselen hız ve azalan hız periyotları görülmüştür. Efektif nem difüzyonları ise 40, 50, 60 ve 70°C' de sırası ile 0,126, 0,185, 1,27 ve 1,68×10-9 m2/s olarak hesaplanmıştır. Aktivasyon enerjisi ise 86,71 kJ/mol olarak belirlenmiştir. Aynı veriler Glukozamin için incelendiğinde başlangıç nem miktarının 0,0758 kg su / kg kuru madde olduğu görülmüştür. Kurutma sürelerine bakıldığında; 40°C' de 120 dakikada 0,0029 kg su / kg kuru maddeye ulaşana kadar kurutulan Glukozamin için bu işlem 50°' de 80 dakikada 0,0026 kg su / kg kuru maddeye, 60°C' de ise 50 dakikada 0,0023 kg su / kg kuru maddeye inene kadar devam etmiştir. Burada kurutma süresindeki fark 2,4 kat olarak görülmüştür. Glukozamin için kurutma eğrileri değerlendirildiğinde kurutma eğrilerinde 50 ve 60°C için artan ve ardından azalan hız periyotları görülmüştür. 50°C için ise artan, sabit ve azalan hız periyotlarının her biri mevcuttur. Efektif nem difüzyonları hesaplandığında ise 40, 50 ve 60°C için sırasıyla şu şekilde verilmiştir: 0,546, 0,815 ve 1,322×10-9 m2/s. Son olarak glukozamin için aktivasyon enerjisi hesaplandığında sonuç 38,28 kJ/mol bulunmuştur. Granül haldeki ilaç iç fazları; sıcaklık, ışık gibi parametrelerden etkilenmektedir. Bu durum ürün yapısında çeşitli değişimlere sebebiyet vermekte, artan kurutma sıcaklığıyla birlikte ürünün basılabilirliği, şekil verilmesi ya da sıcaklıktan bozunarak bilinmeyen impürite oluşumlarına yol açabilmektedir. Bu sebeple ilaç kurutma işlemleri büyük hassasiyetle gerçekleştirilmiş ve ardından meydana gelmiş olabilecek bozunmalar için gerekli hesaplamaları yapılmıştır. İlaçların kurutma sonrası kinetiğini tahmin etmek için Aghlobashlo vd., Alibas, Hendersen ve Pabis, Jena ve Das, Lewis, Logaritmik, Midilli vd., Page, Parabolic, Verma, Wang ve Singh ve Weibull matematiksel modellemeleri kullanılmış ve tüm modellerden uygun sonuçlar elde edilmiştir. Tüm modelleme sonuçları incelendiğinde R2, χ2 ve RMSE için en düşük ve en yüksek verileri sırasıyla 0,935691 - 0,999995; 0,000002 – 0,117293 ve 0,000768 - 0,080452 arasında değişmiştir.

Anahtar Terimler: Lorclast, Glukozamin, Etüv, Kurutma kinetiği, Matematiksel modelleme

Abstract:
Choosing an ideal dryer and perform the drying process has a great importance in terms of stability of pharmaceuticals during production, use and shelf life, as well as its transport and storage. The chemical activity of the water remaining in the pharmaceutical material may cause decomposition on the products, which will lead to the growth of bacteria and fungi in the next stages. In this study, Lorclast and Glucosamine drugs, which cause loss of energy and time due to the long drying time in the industry, were carried out by drying at different temperatures using an oven after being granulated. The experiments were carried out at 40, 50, 60 and 70°C for Lorclast; 40, 50 and 60°C for Glucosamine. Before starting the drying process, the initial moisture content of Lorclast was adjusted to 1,0524 kg water / kg dry matter. When the data obtained are examined, Lorclast, which dried up to 0,0528 kg water / kg dry matter in 420 minutes at 40°C, dried up to 0,0514 kg water / kg dry matter in 300 minutes at 50°C. At 60°C, it dried to 0,0404 kg water / kg dry matter in 55 minutes and to 0,0288 kg water / kg dry matter in 45 minutes at 70°C. Increasing the temperature from 40°C to 70°C decreased the drying time 9,33 times. While all the periods which are rising rate, constant rate and falling rate periods were observed for 40, 60 and 70°C in the drying curves, however only the rising rate and falling rate periods were observed for 50°C. Effective moisture diffusions were calculated as 0,126, 0,185, 1,27 and 1,68×10-9 m2/s at 40, 50, 60 and 70°C, respectively. The activation energy was determined as 86,71 kJ/mol. When the same data were examined for Glucosamine, it was seen that the initial moisture content was 0,0758 kg water / kg dry matter. Considering the drying times; for Glucosamine, which is dried at 40°C until it reaches 0,0029 kg water / kg dry matter in 120 minutes, this process is reduced to 0,0026 kg water / kg dry matter in 80 minutes at 50°C and 0,0023 kg water / kg dry matter in 50 minutes at 60°C. It continued until it landed. Here, the difference in drying time was 2,4 times. When the drying curves for glucosamine were evaluated, increasing and then decreasing rate periods were observed for 50 and 60°C in the drying curves. For 50°C, each of the rising, constant and falling rate periods are available. When the effective moisture diffusions are calculated, they are given as follows for 40, 50 and 60°C, respectively: 0,546, 0,815 and 1,322×10-9 m2/s. Finally, when the activation energy for glucosamine was calculated, the result was found to be 38,28 kJ/mol. Drug internal phases in granular form; it is affected by parameters such as temperature and light. This situation causes various changes in the product structure, and with increasing drying temperature, the product's compressibility, shaping or decomposition from temperature may lead to unknown impurity formations. For this reason, drug drying processes were carried out with great precision and the necessary calculations were made for possible degradations. Aghlobashlo et. al, Alibas, Hendersen and Pabis, Jena and Das, Lewis, Logarithmic, Midilli et. al, Page, Parabolic, Verma, Wang and Singh and Weibull mathematical models were used to predict the post-drying kinetics of the drugs and appropriate results were obtained from all models. When all modeling results were examined, the lowest and highest data for R2, χ2 and RMSE varied between 0,935691 – 0,999995, 0,000004 – 0,033979 and 0,000768 – 0,080452, respectively.

Key Terms: Lorclast, Glucosamine, Oven, Drying kinetics, Mathematical modeling