Uprość podejście do analizy stabilności produktów w postaci proszków

Zarówno w przemyśle spożywczym, jak i farmaceutycznym zarządzanie wilgotnością proszków nie musi być skomplikowane. W dzisiejszym webinarium pokażemy Ci dlaczego. Choć inne metody mogą być czasochłonne i skomplikowane, wykorzystanie dynamicznych izoterm punktu rosy (DDI) to najprostszy, najszybszy i najbardziej bezpośredni sposób na zebranie cennych danych oraz precyzyjne określenie, w którym momencie w proszku pojawią się problemy takie jak zbrylanie, grudkowanie i rozpuszczanie pod wpływem wilgoci z powietrza, wpływając na stabilność produktu.

Przyjrzyjmy się niektórym z najczęstszych problemów dotyczących produktów w proszku oraz temu, w jaki sposób technologia DDI może pomóc w przewidywaniu i poprawie ich jakości.

Zbrylanie i sklejanie

Zarówno w branży spożywczej, jak i farmaceutycznej zdecydowana większość problemów z proszkami wiąże się z adsorpcją wody – sytuacją, w której wilgoć z otoczenia wnika do wnętrza proszku, powodując przejście do jednego z pięciu stanów: mokrego, lepkiego, aglomeratu, zwartego lub upłynnienia.

Aby zapobiec zbrylaniu i grudkowaniu, należy najpierw je przewidzieć, modelując reakcję proszku na trzy główne czynniki wpływające na te procesy: aktywność wodną, czas i temperaturę. Wysokorozdzielcza izoterma DDI jest zazwyczaj jedynym sposobem na określenie krytycznego poziomu aktywności wodnej, przy którym zmiany te wystąpią w proszku i wpłyną na stabilność produktu spożywczego. Uzbrojeni w wiedzę na temat właściwości sorpcyjnych i krytycznej aktywności wodnej – a także informacji o warunkach pakowania i przechowywania – możecie przewidzieć i poprawić stabilność oraz trwałość produktu spożywczego.

Proces zbrylania i grudkowania proszków krystalicznych różni się od innych proszków ze względu na odmienne rozmiary i kształty cząstek oraz ściśle powiązaną strukturę, co utrudnia przenikanie wilgoci z zewnątrz w głąb powierzchni. W rezultacie wilgoć osadza się na powierzchni proszków krystalicznych aż do osiągnięcia krytycznej aktywności wodnej, po której proszek natychmiast przechodzi w stan rozpuszczenia pod wpływem wilgoci. Proces ten można również precyzyjnie określić za pomocą DDI.

Przewidywanie i unikanie

Migracja wilgoci

Zdolność do przewidywania, jak dodanie składników do produktu wpłynie na jego stabilność ze względu na zmiany aktywności wodnej lub jak zareaguje produkt końcowy, jest kluczowa dla zespołów badawczo-rozwojowych dążących do przyspieszenia procesu formulacji i szybkiego wprowadzenia produktów na rynek. Dobrą wiadomością jest to, że możemy dokładniej i szybciej gromadzić dane dotyczące stabilności za pomocą narzędzi predykcyjnych i modelowania. Tworząc izotermy dla każdego składnika i przeprowadzając modelowanie mieszane, możemy zmierzyć poziom wilgoci i aktywności wodnej oraz stworzyć nową izotermę dla gotowego produktu.

Higroskopijność

Higroskopijność to miara tego, jak szybko produkt pochłania wilgoć z otaczającej atmosfery. Jest to krytyczny czynnik w ochronie jakości i stabilności proszków. Higroskopijność jest funkcją temperatury i wilgotności, a izotermy sorpcji pozwalają określić zależność między tymi czynnikami. Jest to szczególnie ważne przy doborze substancji pomocniczych, ponieważ gwarantuje, że posiadają one właściwości niezbędne do ochrony produktu.

Temperatura

Ogólnie rzecz biorąc, aktywność wodna rośnie wraz ze wzrostem temperatury. Mając to na uwadze, niezwykle ważne jest dysponowanie szeregiem izoterm dla proszków, aby móc ocenić i przewidzieć, jak krytyczna aktywność wodna może zmienić się, gdy produkt opuszcza zakład i jest narażony na działanie warunków zewnętrznych. Posiadając różne izotermy dla różnych temperatur, możemy przewidzieć aktywność wodną w niemal każdej temperaturze.

Ocena struktury

Zależność pomiędzy aktywnością wodną a zawartością wilgoci jest wizualizowana na izotermie. Ponieważ zależność ta opiera się na strukturze produktu, możemy ocenić strukturę produktu za pomocą izoterm. Przykładowo, korzystając z izoterm, możemy modelować i przewidywać stopień przejścia pomiędzy proszkami krystalicznymi i amorficznymi oraz tworzenie się hydratów.

Forma krystaliczna a amorficzna

Krótko mówiąc, przy użyciu DDI analiza i przewidywanie stabilności produktów mogą być procesem bezpośrednim i nieskomplikowanym.

Krótko mówiąc, przy użyciu DDI analiza i przewidywanie stabilności produktów mogą być procesem bezpośrednim i nieskomplikowanym.