Գրանուլացում

մինի|373x373փքս|Գրանուլացման գործընթաց, հումքի վերածումը գրանուլների
**Գրանուլացում** կամ **հատիկայնացում,** փոշոտ կամ պինդ նյութից հատիկներ կամ գնդիկներ ստանալու գործընթաց, որի արդյունքում ստացվում է հատիկավոր սորուն նյութ։ Այն կիրառվում է քիմիական և դեղագործական արդյունաբերության մի շարք տեխնոլոգիական գործընթացներում։ Սովորաբար, գրանուլացումը ներառում է մանր մասնիկների կուտակում ավելի մեծ գրանուլների մեջ, որոնք սովորաբար ունեն 0.2-ից 4.0 մմ չափսեր՝ կախված դրանց հետագա օգտագործումից: Ավելի հազվադեպ, դա ներառում է պինդ նյութի մանրացումը կամ աղալը՝ վերածելով ավելի մանր հատիկների կամ գնդիկների:

## Փոշե գրանուլացում
մինի|373x373փքս|Գրանուլյացիայի դասակարգում
Գրանուլացման գործընթացը միավորում է մեկ կամ մի քանի փոշու մասնիկներ և ձևավորում է գրանուլ, որը թույլ կտա հաբերի ստացումը կատարել պահանջվող սահմաններում: Դա մասնիկների հավաքման գործընթաց է՝ դրանց միջև կապեր ստեղծելով: Կապերը ձևավորվում են սեղմման կամ կապող նյութի միջոցով: Գրանուլացումը լայնորեն կիրառվում է դեղագործական արդյունաբերության մեջ՝ հաբերի պարկուճների և դեղահատերի արտադրության համար: Այսպես հնարավոր է դառնում կանխատեսելի և կրկնվող գործընթաց, որով կարելի է ստանալ հաստատուն որակի գրանուլներ:

Գրանուլացումը կատարվում է տարբեր պատճառներով, որոնցից մեկը փոշու խառնուրդի բաղադրիչների տարանջատումը կանխելն է: Տարանջատումը պայմանավորված է խառնուրդի բաղադրիչների չափերի կամ խտության տարբերություններով: Սովորաբար, ավելի փոքր և/կամ ավելի խիտ մասնիկները հակված են կենտրոնանալ տարայի հատակում, իսկ ավելի մեծ և/կամ ավելի քիչ խիտ մասնիկները՝ վերևում: Իդեալական գրանուլացումը կպարունակի խառնուրդի բոլոր բաղադրիչները ճիշտ համամասնությամբ յուրաքանչյուր գնդիկում, և գրանուլների տարանջատում տեղի չի ունենա:

Շատ փոշիներ, իրենց փոքր չափերի, անկանոն ձևի կամ մակերեսային բնութագրերի պատճառով, կոհեզիոն են և լավ չեն հոսում: Նման կպչուն համակարգից ստացված գրանուլները կլինեն ավելի խոշոր և ավելի իզոդիամետրիկ (մոտավորապես գնդաձև, որի մասնիկների տրամագծերը գրեթե բոլոր ուղղություններով հավասար են), երկու գործոններն էլ նպաստում են հոսունության հատկությունների բարելավմանը:

Որոշ փոշիներ դժվար է խտացնել, նույնիսկ եթե խառնուրդի մեջ ներառված է հեշտությամբ խտացվող սոսինձ, սակայն նույն փոշիների հատիկները հաճախ ավելի հեշտությամբ են խտանում: Սա կապված է սոսնձի բաշխման հետ հատիկի ներսում և կախված է հատիկը ստանալու համար օգտագործվող մեթոդից:

Օրինակ, եթե մեկը պատրաստի հաբեր հատիկավոր շաքարից ՝ շաքարի փոշու փոխարեն, ապա շաքարի փոշին դժվար կլինի սեղմել հաբ ստանալու համար, իսկ հատիկավոր շաքարը՝ հեշտ։ Շաքարի փոշու փոքր մասնիկները վատ հոսող և սեղմող հատկություններ ունեն։ Այս փոքր մասնիկները պետք է շատ դանդաղ սեղմվեն երկար ժամանակ՝ արժեքավոր հաբ ստանալու համար։ Եթե շաքարի փոշին չհատիկավորվի, այն չի կարող արդյունավետորեն վերածվել հաբի, որն ունի լավ հատկանիշներ, ինչպիսիք են միատարր պարունակությունը կամ հաստատուն կարծրությունը։

Կիրառվում են գրանուլացման երկու տեսակի տեխնոլոգիաներ՝ թաց գրանուլացում և չոր գրանուլացում։

### Թաց գրանուլացում
Թաց գրանուլացման դեպքում գրանուլները ձևավորվում են գրանուլացման հեղուկը փոշու շերտի վրա ավելացնելով, որը գտնվում է իմպելերի (բարձր արագությամբ գրանուլյատոր), պտուտակների (երկպտույտ գրանուլյատորում)  կամ օդի (հեղուկացված շերտով գրանուլյատորում) ազդեցության տակ: Համակարգում առաջացող խառնումը, ինչպես նաև խաղնուրդում պարունակվող բաղադրիչների թրջումը, հանգեցնում են փոշու առաջնային մասնիկների ագրեգացմանը՝ ձևավորելով գրանուլներ:  Գրանուլացման խառնուրդը (հեղուկը) պարունակում է լուծիչ կամ կրող նյութ, որը պետք է լինի ցնդող, որպեսզի այն հնարավոր լիներ հեռացվել չորացման միջոցով, և, կախված նախատեսված կիրառությունից, լինի ոչ թունավոր: Տիպիկ հեղուկները ներառում են ջուր, էթանոլ և իզոպրոպանոլ՝ առանձին կամ համակցված։ Հեղուկ լուծույթը կարող է լինել կամ ջրային, կամ լուծիչի հիմքի վրա: Ջրային հիմքով լուծույթներն ունեն այն առավելությունը, որ ավելի անվտանգ են գործ ունենալու համար, քան մյուս լուծիչները:

Փոշու հետ խառնված ջուրը կարող է փոշու մասնիկների միջև ստեղծել բավականաչափ ուժեղ կապեր՝ դրանք միմյանց ամրացնելու համար։ Սակայն, երբ ջուրը չորանա, փոշիները կարող են փլվել։ Հետևաբար, ջուրը կարող է բավականաչափ ուժեղ չլինել կապ ստեղծելու և պահպանելու համար։ Մասնիկների կապը հեղուկի օգտագործման հետ մազանոթային և կպչուն ուժերի համադրություն է, մինչև ավելի մշտական կապի հաստատումը։

Գրանուլներում կարող են գոյություն ունենալ հեղուկի հագեցվածության տարբեր վիճակներ. 

* ճոճանակային վիճակ (pendular state), երբ մոլեկուլները միմյանց միացված են մնում հեղուկ մազանոթային կամրջակների հետ հպման կետերի միջոցով: 
* մազանոթային վիճակ , երբ գրանուլը լիովին հագեցված է, ընդ որում, դատարկությունները լցվում են հեղուկով, իսկ մակերեսային հեղուկը քաշվում է դեպի ծակոտիները: 
* ֆունիկուլյար վիճակ, ճոճանակային և մազանոթային վիճակները կապող վիճակ, որտեղ դատարկությունները ոչ լիովին են հագեցված հեղուկով: Հեղուկը նպաստում է մասնիկների հետ կապմանը, որոնք ճնշվում են պտտվող թմբուկում: Նման դեպքերում անհրաժեշտ է հեղուկ լուծույթ, որը պարունակում է կապակցանյութ (դեղագործական սոսինձ): Պովիդոնը, որը պոլիվինիլպիրոլիդոն է (PVP), ամենատարածված դեղագործական կապակցանյութերից մեկն է: PVP-ն լուծում են ջրի կամ լուծիչի մեջ և ավելացնում գործընթացին: Երբ PVP-ն և լուծիչը/ջուրը խառնվում են փոշու հետ, PVP-ն կապ է ստեղծում փոշու հետ գործընթացի ընթացքում, և լուծիչը/ջուրը գոլորշիանում է (չորանում): Երբ լուծիչը/ջուրը չորանում է, և փոշիները ձևավորում են ավելի խիտ զանգված, ապա գրանուլացված զանգվածը մանրացվում է: Այս գործընթացը հանգեցնում է գրանուլների առաջացմանը:

Գործընթացը կարող է լինել շատ պարզ կամ շատ բարդ՝ կախված փոշիների բնութագրերից, դեղահաբերի պատրաստման վերջնական նպատակից և առկա սարքավորումներից: Ավանդական թաց հատիկավորման մեթոդում թաց զանգվածը մղվում է մաղի միջով՝ թաց հատիկներ ստանալու համար, որոնք հետագայում չորացվում են:
մինի|344x344փքս|Համատեղ պպտվող եկպտուտակավոր էքստրուդերում նյութերի միախառնման սխեմատիկ պատկեր
Դեղագործական արտադրության մեջ թաց գրանուլացումը ավանդաբար խմբաքանակային գործընթաց է, սակայն ապագայում դեղագործական արդյունաբերության մեջ խմբաքանակային տեսակի թաց գրանուլացումները նախատեսվում է ավելի ու ավելի հաճախ փոխարինել անընդհատ թաց գրանուլացմամբ: Սննդի և դեղերի վարչությունը խորհուրդ է տվել խմբաքանակայինից անընդհատ տեխնոլոգիաների անցումը:  Այս անընդհատ թաց գրանուլացման տեխնոլոգիան կարող է իրականացվել երկպտուտակավոր՝ երկու զուգահեռ պտուտակներով (շնեկներ)  էքստրուդերի (հին լատ․՝ extrusio «արտամղում» բառից) վրա, որոնց մեջ պինդ նյութերը և ջուրը կարող են մատակարարվել տարբեր մասերից: Էքստրուդերում նյութերը խառնվում և գրանուլացվում պտուտակների պտտմաբ միախառնման շնորհիվ, հատկապես հունցող տարրերում: 

### Չոր հատիկավորում
Չոր հատիկավորման գործընթացը կիրառվում է հեղուկ լուծույթ չպարունակող հատիկներ ստանալու համար, քանի որ հատիկավորված արտադրանքը կարող է զգայուն լինել խոնավության և ջերմության նկատմամբ: Առանց խոնավության հատիկներ ստանալու համար անհրաժեշտ է փոշու խտացում: Այս գործընթացում առաջնային փոշու մասնիկները ագրեգացվում են բարձր ճնշման տակ: Չոր հատիկավորման համար կարող է օգտագործվել տատանվող հատիկավորիչ կամ գլանաձև սեղմիչ:

Չոր հատիկավորումը կարող է իրականացվել երկու գործընթացով. կամ մեծ դեղահաբ է արտադրվում ծանր դեղահաբեր պատրաստող մամլիչում, կամ փոշին սեղմվում է երկու հակադարձ պտտվող գլանների միջև՝ նյութի անընդհատ թերթ կամ ժապավեն ստանալու համար։

Երբ դեղահաբերի մամլիչը օգտագործվում է չոր հատիկավորման համար, փոշիները կարող են չունենալ բավարար բնական հոսք՝ արտադրանքը միատարր կերպով մատրիցային խոռոչի մեջ մատակարարելու համար, ինչը հանգեցնում է տարբեր խտության: Գլանաձև սեղմիչը (գրանուլյատոր-խտացուցիչ) օգտագործում է պտուտակային մատակարարման համակարգ, որը հետևողականորեն միատարր կերպով մատակարարում է փոշին երկու ճնշման գլանների միջև: Փոշիները սեղմվում են ժապավենի կամ փոքր գնդիկների մեջ այս գլանների միջև և մանրացվում ցածր կտրվածքով աղացով: Երբ արտադրանքը պատշաճ կերպով սեղմվում է, այն կարող է անցկացվել աղացով և վերջնական խառնվելուց առաջ՝ դեղահաբերի սեղմումից առաջ։

Գլանաձև սեղմման բնորոշ գործընթացները բաղկացած են հետևյալ քայլերից՝ փոշիացված նյութը տեղափոխել սեղմման տարածք, սովորաբար պտուտակային սնուցիչով, փոշին սեղմել երկու հակադարձ պտտվող գլանների միջև՝ կիրառելով ուժեր, արդյունքում սեղմել՝ ստանալով ցանկալի մասնիկների չափի բաշխում: Գլանաձև սեղմված մասնիկները սովորաբար խիտ են՝ սուր եզրերով պրոֆիլներով:

## Պինդ մարմիններից գրանուլացում
աջից|մինի|Պլաստիկի գրանուլացման և գնդիկավորման գիծ; էքստրուզիա, սառեցում և կտրում|355x355փքս
Պլաստմասսայի վերամշակման մեջ գրանուլյացիան պլաստիկ առարկաների մանրացման գործընթաց է, որի դեպքում պլաստմասան վերամշակվում է փաթիլների կամ գրանուլային գնդիկների, որոնք հարմար են պլաստմասսայի էքստրուզիայում հետագայում վերաարտարության համար: 

Առաջին փուլում վերամշակվող պլաստիկ առարկաները մատակարարվում են էլեկտրական շարժիչով աշխատող կտրող խցիկի մեջ, որն անընդհատ կտրատում է նյութը՝ օգտագործելով կտրման մի քանի տեսակներից մեկը: Որոշ համակարգեր օգտագործում են մկրատանման շարժումով կտրիչներ, շևրոնային կամ V-անման ռոտոր, պտուտակային պարուրաձև պտտվող կամ թաթավոր դանակներ։ 

Նյութը մանրացվում է փոքր փաթիլների, մինչև դրանք բավականաչափ մանրանան՝ ցանցային մաղի միջով անցնելու համար: 

* Թաց հատիկավորման գծերում ջուրը անընդհատ ցողվում է կտրող խցիկում՝ աղբի բեկորներն ու խառնուրդները հեռացնելու համար, և գործում է որպես պողպատե շեղբերի քսանյութ։
* Չոր հատիկավորման գծերում ջուր չկա, բայց նման տեխնոլոգիան, որպես կանոն, ապահովում է ավելի ցածր որակի արտադրանք, քան թաց տեխնոլոգիան:  

Չնայած գործընթացը համեմատաբար պարզ է, այն պետք է ուշադիր պարամետրացվի, քանի որ շփման հետևանքով առաջացող բարձր ջերմաստիճանները կարող են վնասել նյութը և ազդել դրա պլաստիկության վրա: Մկրատի շեղբերի կանոնավոր սպասարկումն ու սրումը կարևոր են, ինչպես նաև գործընթացի ուշադիր մոնիթորինգը՝ աղբի հետևանքով հնարավոր խցանումը կանխելու համար։

Շատ դեպքերում, գրանուլացումը կարող է լինել միակ անհրաժեշտ փուլը, որն անհրաժեշտ է պլաստմասսաները վերօգտագործվելու՝ նոր արտադրանք արտադրելու համար: Այլ դեպքերում, նոր կամ վերամշակված պլաստմասե նյութը պետք է վերափոխել գրանուլների: Նյութը հալվում է և արտամղվում բարակ ձողերի մեջ, որոնք այնուհետև սառեցվում են ջրի ռեզերվուարի մեջ և մանր կտրատվում փոքր գլանաձև գնդիկների։

## Պարարտանյութեր
Գրանուլացումը կարևոր է պարարտանյութերի համար, քանի որ գրանուլացված արտադրանքն ավելի տնտեսող է տեղափոխման և պահպանման համար, և առավել հեշտ է կիրառել։

## Տես նաև
* Ագրեգատ (կոմպոզիտային)
* Հատիկաչափական բաղադրություն
* Պարկուճ

## Ծանոթագրություններ

## Արտաքին հղումներ
* Գրանուլացման գործընթացի հիմունքներ 101. Դեղահաբերի պատրաստման հիմնական տեխնոլոգիաները՝ Մայքլ Դ. Թաուս

Կատեգորիա:Դեղագիտություն
Կատեգորիա:Դեղագործություն
Կատեգորիա:Նյութագիտություն
Կատեգորիա:Քիմիա
Կատեգորիա:Քիմիական պրոցեսներ