background image

Pharmaceutical industry lab                                     Powder flow

 

 

 

 

Page 1 

Lab 3

 

 

 

Powder flow  

The  largest  use  of  powders  pharmaceutically  is  to  produce  tablets  and 
capsules.  Together  with  mixing  and  compression  properties,  the 
flowability  of  a  powder  is  of  critical  importance  in  the  production  of 
pharmaceutical  dosage  forms.  Some  of  the  reasons  for  producing  free-
flowing pharmaceutical powders include: 

1.  uniform  feed  from  bulk  storage  containers  or  hoppers  into  the  feed 

mechanisms  of  tableting  or  capsule-filling  equipment,  allowing 
uniform  particle  packing  and  a  constant  volume-to-mass  ratio  which 
maintains tablet weight uniformity; 

2.   reproducible  filling  of  tablet  dies  and  capsule  dosators,  which 

improves  weight  uniformity  and  allows  tablets  to  be  produced  with 
more consistent physicomechanical properties; 

3.  uneven  powder  flow  can  result  in  excess  entrapped  air  within 

powders, which in some high-speed tableting conditions may promote 
capping or lamination; 

4.   uneven powder flow can result from excess fine particles in a powder, 

which increase particle-die-wall friction, causing lubrication problems, 
and increase dust contamination risks during powder transfer. 

 Adhesion and cohesion

 

     The  presence  of  molecular  forces  produces  a  tendency  for  solid 
particles  to  stick  to  themselves  and  to  other  surfaces.  Adhesion  and 
cohesion  can  be  considered  as  two  aspects  of  the  same  phenomenon.

 

Adhesive  and  cohesive  forces  acting  between  particles  in  a  powder  bed 
are composed mainly from short-range non-specific van der Waals forces 
which  increase  as  particle  size  decreases  and  vary  with  changes  in 
relative humidity. 

Densities of particles: 

 

 A- true density 


background image

Pharmaceutical industry lab                                     Powder flow

 

 

 

 

Page 2 

Lab 3

 

 

 

The true density, or absolute density, of a sample excludes the volume of 
the pores and voids within the sample. 
B- bulk density    
   The  bulk  density  of  a  powder  is  the  ratio  of  the  mass  of  an  untapped 
powder  sample  and  its  volume  including  the  contribution  of  the 
interparticulate void volume. Hence, the bulk density depends on both the 
density of powder particles and the spatial arrangement of particles in the 
powder bed.   
   The bulking properties of a powder are dependent upon the preparation, 
treatment and storage of the sample, i.e. how it was handled. The particles 
can  be  packed  to  have  a  range  of  bulk  densities  and,  moreover,  the 
slightest  disturbance  of  the  powder  bed  may  result  in  a  changed  bulk 
density.  
    Thus,  the  bulk  density  of  a  powder  is  often  very  difficult  to  measure 
with  good  reproducibility  and,  in  reporting  the  results,  it  is  essential  to 
specify how the determination was made.  
    The bulk density of a powder is determined by measuring the volume 
of a known mass of powder sample, that may have been passed through a 
screen, into a graduated cylinder 

 

 

C-Tapped density  

     The  tapped  density  is  an  increased  bulk  density  attained  after 
mechanically  tapping  a  container  containing  the  powder  sample.    The 
tapped  density  is  obtained  by  mechanically  tapping  a  graduated 
measuring  cylinder  or  vessel  containing  the  powder  sample.  After 
observing  the  initial  powder  volume  or  mass,  the  measuring  cylinder  or 
vessel  is  mechanically  tapped,  and  volume  or  mass  readings  are  taken 
until  little  further  volume  or  mass  change  is  observed.  The  mechanical 
tapping  is  achieved  by  raising  the  cylinder  or  vessel  and  allowing  it  to 
drop, under its own mass. Devices that rotate the cylinder or vessel during 


background image

Pharmaceutical industry lab                                     Powder flow

 

 

 

 

Page 3 

Lab 3

 

 

 

tapping may be preferred to minimize any possible separation of the mass 
during tapping down. 

     Flowability  can  be  estimated  from  the  bulk  density  of  the  powder  as 
well.      a  typical  tapped  density  measuring  device.  After  the  powder 
sample  is  tapped  by  the  rotating  cam,  the  bulk  density  of  the  powder 
increases from ρmin ( bulk density) to ρmax (tapped bulk density). The 
percentage  compressibility  (Carr’s  Index)  can  be  calculated  by  the 
following equation: 

 

 

The angle of repose (α) 

has  been  widely  used  to    describe  powder  flowability.  For  an 
accumulation of static powders, the angle between the free surface of the 


background image

Pharmaceutical industry lab                                     Powder flow

 

 

 

 

Page 4 

Lab 3

 

 

 

powder  body  and  the  horizontal  plane  is  called  the  angle  of  repose.  For 
instance,  when  adding  additional  powder  to  a  powder  mound,  the  angle 
between the side and the bottom surface reach a constant value, due to a 
balance between gravity and powder friction  . A smaller angle of repose 
indicates  smaller  frictional  forces  and  greater  flowability.  For  a  free-
flowing powder, the angle of repose is equal to or less than 30°; powders 
with  an  angle  of  repose  equal  to  or  less  than  40°  have  satisfactory 
flowability; and, when the angle of repose is greater than 40°, the powder 
does  not  flow  freely.  Different  magnitudes  for  flowability  data  may  be 
obtained,  depending  on  which  method  is  chosen.  In  addition,  the 
reproducibility is typically poor for this method, so angle of repose is not 
always considered a perfect representation for powder flowability. 

 

 

 

 


background image

Pharmaceutical industry lab                                     Powder flow

 

 

 

 

Page 5 

Lab 3

 

 

 

 

 

Procedure  

1.  Weight 100 gm of sugar  and 100 gm of glucose powder 
2.  Use cylinder and measure the  

  Bulk density 

  Tap density 

3.  Calculate   carr's index and hausner ratio 
4.  Measure the angle of repose using fennel   




رفعت المحاضرة من قبل: Mohammad Alkhalidy
المشاهدات: لقد قام 13 عضواً و 525 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل