2025-09-23
Problemi comuni e discussioni sulla macchina per presse rotative per compresse
A macchina per presse rotative per compresse è un tipo di attrezzatura meccanica utilizzata in settori come quello farmaceutico, alimentare e chimico, principalmente per comprimere materiali in polvere o granulari in compresse. Tuttavia, durante l'applicazione pratica, il processo di compressione delle compresse incontra spesso problemi comuni come la variazione di peso, la fuoriuscita di polvere e il rumore. Pertanto, questo articolo analizza i problemi comuni della macchina per presse rotative per compresse e propone soluzioni corrispondenti per fornire una guida teorica al processo di produzione.
La pressa per compresse è uno dei dispositivi comunemente utilizzati nell'industria farmaceutica, impiegato per comprimere polveri o granuli di farmaci in vari tipi di compresse, come compresse vitaminiche, compresse antibiotiche e compresse antidolorifiche. In base alle loro caratteristiche e funzioni, le presse per compresse possono essere classificate in pressa per compresse a punzone singolo, pressa per compresse a punzoni multipli, pressa per compresse a doppio strato, macchina per presse rotative per compresse, e altri tipi. Tra questi, la macchina per presse rotative per compresse è nota per la sua elevata efficienza produttiva e il funzionamento continuo, che la rende adatta alla produzione industriale su larga scala e quindi ampiamente utilizzata nelle attività di produzione farmaceutica.
La definizione iniziale di pressa per compresse rotativa ad alta velocità nazionale era che la velocità lineare del foro centrale della matrice centrale non dovesse essere inferiore a 60 m/min. Con la continua espansione del mercato delle compresse farmaceutiche, i progressi nella tecnologia dei processi di compressione delle compresse e nella tecnologia di controllo, e i crescenti requisiti di qualità per la compressione delle compresse in base alla certificazione GMP, le macchina per presse rotative per compresse sono gradualmente diventate un simbolo di alte prestazioni ed elevata efficienza [1]. Tuttavia, durante la produzione e l'uso, gli operatori incontrano spesso una serie di problemi comuni che possono influire negativamente sulla qualità dei granuli e sull'efficienza della produzione. Per aiutare i produttori a comprendere e affrontare meglio questi problemi, questo articolo esplora i problemi comuni delle presse rotative per compresse e le relative contromisure.
Parte 01: Principio di funzionamento della Macchina per presse rotative per compresse
Il processo di lavoro di una macchina per presse rotative per compresse è un ciclo continuo. Questo ciclo comprende la zona di alimentazione, la zona di compressione e la zona di recupero e spolveratura del materiale residuo. Ogni zona ha la sua funzione specifica e, attraverso l'azione continua di queste zone, il materiale viene infine compresso in compresse, come mostrato in Figura 1.
Figura 1: Diagramma semplificato del processo di lavoro di una macchina per presse rotative per compresse
Zona di alimentazione: La funzione principale della zona di alimentazione è quella di distribuire uniformemente la polvere nei fori della matrice, garantendo una quantità costante di materiale per ogni ciclo di compressione. Questo processo viene tipicamente eseguito da un alimentatore o da un raschiatore, come mostrato in Figura 2.
Figura 2: Telaio di alimentazione a forma di mezzaluna (vista frontale a sinistra, vista posteriore a destra), con piastre raschiatrici su entrambi i lati
Zona di compressione: Il materiale entra nella zona di compressione principale. Questa zona ha una coppia di rulli di compressione principali, dove i punzoni superiore e inferiore si avvicinano sotto l'azione dei rulli di compressione principali, applicando una maggiore pressione al materiale per formarlo infine in una compressa. Il punzone superiore, la matrice centrale e il punzone inferiore sono mostrati in Figura 3.
Figura 3: Sinistra: Punzone superiore, Centrale: Punzone inferiore， Destra: Matrice centrale
Zona di recupero e spolveratura del materiale residuo: Durante il processo di compressione, una certa quantità di polvere o frammenti può rimanere intorno alla matrice. La funzione di questa zona è quella di pulire questi residui, mantenere la pulizia nell'area di compressione e riciclare il materiale residuo recuperato. Questo processo viene tipicamente eseguito tramite aspirazione sottovuoto o altre apparecchiature di spolveratura.
Dopo aver attraversato la zona di alimentazione, la zona di compressione principale e la zona di recupero e spolveratura del materiale residuo, un ciclo viene completato per comprimere il materiale in compresse. La compressione continua è la ripetizione di questo ciclo.
Parte 02: Problemi comuni con la Macchina per presse rotative per compresse
Durante l'uso della macchina per presse rotative per compresse, possono sorgere vari problemi che influiscono sull'efficienza della produzione e sulla qualità delle compresse. Di seguito sono riportati alcuni problemi comuni e le loro potenziali cause.
2.1 Fenomeno di fuoriuscita di polvere
Definizione di fuoriuscita di polvere: Per un materiale con massa M1, la massa delle compresse prodotte (comprese sia le compresse qualificate che quelle non qualificate) è M2. La differenza di massa M0 = M1 - M2 è la quantità di fuoriuscita di polvere [1]. Una grave fuoriuscita di polvere può portare a sprechi di materiale e alla contaminazione dell'ambiente di lavoro.
Ci sono molte cause di fuoriuscita di polvere, come dettagliato di seguito:
Problemi con il sistema di alimentazione: Scarse prestazioni di tenuta del sistema di alimentazione, velocità di alimentazione eccessiva o un design irragionevole dell'alimentatore possono portare alla fuoriuscita di polvere durante il processo di alimentazione.
Scarsa efficacia di raschiatura: Se il raschiatore sul telaio di alimentazione a forma di mezzaluna non riesce a riciclare prontamente il materiale residuo dal serbatoio di accumulo nell'alimentatore, il materiale residuo si accumulerà e alla fine verrà gettato fuori mentre la torretta centrale ruota, con conseguente fuoriuscita di polvere, come mostrato in Figura 4.
Figura 4: Fenomeno di fuoriuscita di polvere
Scarsa tenuta della matrice: Un gioco eccessivo tra il punzone superiore, il punzone inferiore e il foro della matrice, l'usura della matrice o un'installazione impropria possono influire sulle prestazioni di tenuta, portando alla fuoriuscita di polvere.
Vibrazioni eccessive della pressa per compresse: Le vibrazioni generate durante il funzionamento della macchina possono causare la fuoriuscita di polvere.
Scarsa scorrevolezza del materiale: Se il materiale ha una scarsa scorrevolezza o una distribuzione granulometrica irregolare, è soggetto a spargimento durante l'alimentazione e la compressione, aumentando la probabilità di fuoriuscita di polvere.
2.2 Problemi di variazione di peso delle compresse
La variazione di peso delle compresse nella macchina per presse rotative per compresse può essere causata da vari fattori, come elencato di seguito:
Caratteristiche del materiale: Ad esempio, se l'umidità del materiale è troppo alta o troppo bassa, influisce sulla sua scorrevolezza, portando a un'alimentazione irregolare e, di conseguenza, a un peso irregolare delle compresse.
Grandi differenze di densità nel materiale: Questo può causare stratificazione durante l'alimentazione, con conseguente alimentazione irregolare.
Fuoriuscita di polvere: La fuoriuscita e la dispersione di polvere possono portare a un riempimento irregolare dei fori della matrice, influenzando il peso e l'omogeneità del contenuto delle compresse.
Grave usura della matrice: L'uso prolungato può causare usura della matrice, danni superficiali o deformazioni, che influiscono sul riempimento del materiale e sull'efficacia della compressione, portando a un riempimento irregolare del materiale.
Pressione di compressione irregolare: Una pressione irregolare tra i punzoni superiore e inferiore può causare variazioni di peso nelle compresse.
2.3 Problemi di qualità fisica delle compresse
Anche i problemi di qualità fisica delle compresse sono fondamentali durante l'intero processo di produzione. Questi problemi influiscono principalmente sull'aspetto, sulla resistenza meccanica e sulle prestazioni di disintegrazione delle compresse. I problemi comuni di qualità fisica includono durezza insufficiente o eccessiva delle compresse, superfici ruvide delle compresse e rottura o fessurazione delle compresse. I principali fattori che influenzano la qualità delle compresse includono impostazioni di pressione improprie, contenuto di umidità del materiale inadatto, distribuzione granulometrica irregolare e scarsa scorrevolezza del materiale. Inoltre, verificare se il design della matrice è ragionevole, se la superficie della matrice è ruvida o contaminata e se è danneggiata aiuterà anche a identificare le cause dei problemi di qualità fisica.
2.4 Problemi di rumore e vibrazioni
Qualsiasi macchina rotante genera inevitabilmente vibrazioni e rumore durante il funzionamento. Anche le presse rotative per compresse presentano rumore e vibrazioni evidenti durante l'uso. Il rumore proviene principalmente da componenti come il motore principale, il riduttore a vite senza fine della trasmissione principale, l'albero principale e la torretta dei punzoni. Ad esempio, la bassa precisione dei cuscinetti del motore principale o un gioco eccessivo dei cuscinetti possono causare un aumento delle vibrazioni e del rumore nella pressa rotativa per compresse. L'usura della vite senza fine e della ruota elicoidale nel riduttore a vite senza fine della trasmissione principale, il cattivo ingranamento, l'usura o il guasto dei cuscinetti e una scarsa lubrificazione possono anche portare a questo fenomeno. Lo squilibrio dovuto alla distribuzione irregolare della massa durante la fabbricazione della torretta dei punzoni o i danni durante l'uso, nonché gli errori di coassialità nei fori dei punzoni superiore, centrale e inferiore della torretta che causano una forza irregolare sui punzoni durante la compressione, possono anche innescare vibrazioni e rumore.
2.5 Altri problemi
Oltre ai problemi di cui sopra, possono verificarsi altri problemi, come blocchi del sistema di alimentazione, scarico irregolare e colore irregolare delle compresse. Solo comprendendo le cause sottostanti è possibile risolvere meglio questi problemi, producendo così prodotti di qualità superiore.
Parte 03: Contromisure per i problemi comuni
3.1 Contromisure per il fenomeno di fuoriuscita di polvere
Per il fenomeno della fuoriuscita di polvere, vengono adottate principalmente le seguenti misure:
Migliorare la struttura del meccanismo di spolveratura: Installare una lama di spolveratura o un raschiatore sul telaio di alimentazione a forma di mezzaluna, come mostrato in Figura 5. Ispezionare regolarmente l'effetto di spolveratura della lama o del raschiatore e sostituirlo periodicamente.
Figura 5: Stato di funzionamento della matrice del punzone e della piastra raschiatrice nel telaio di alimentazione a forma di mezzaluna
Selezionare materie prime appropriate: Scegliere materie prime in polvere con buona scorrevolezza e granulometria uniforme per ridurre la generazione di polvere.
Migliorare la tenuta della pressa per compresse: Migliorare la tenuta dell'area di compressione e del sistema di trasporto della polvere. Regolare i giochi della matrice per garantire un corretto allineamento tra i punzoni superiore e inferiore. Ispezionare regolarmente l'usura dei punzoni e delle matrici e sostituire prontamente le parti gravemente usurate per garantire superfici lisce delle matrici e ridurre al minimo la fuoriuscita di polvere.
Utilizzare un efficiente sistema di rimozione della polvere: Installare dispositivi di aspirazione in posizioni chiave della pressa per compresse per rimuovere prontamente la polvere fuoriuscita, mantenendo la pulizia dell'apparecchiatura e dell'ambiente di lavoro.
Affrontare la variazione di peso delle compresse richiede una considerazione e un'ottimizzazione complete di apparecchiature, processi, materie prime e operazioni.
Migliorare il sistema di alimentazione: Ispezionare regolarmente la tramoggia di alimentazione, l'alimentatore e le tubazioni di trasporto per assicurarsi che non vi siano blocchi o residui di polvere. Assicurarsi che il sistema di alimentazione fornisca un'alimentazione uniforme e stabile di materiali. Utilizzare un sistema di alimentazione automatizzato per migliorare l'uniformità e la consistenza.
Regolare i giochi della matrice: Controllare e sostituire regolarmente le matrici danneggiate per garantire un corretto allineamento tra i punzoni superiore e inferiore, dimensioni delle aperture costanti e giochi uniformi per prevenire la fuoriuscita di polvere.
Per risolvere i problemi di qualità fisica nelle compresse:
Migliorare la scorrevolezza del materiale: Controllare l'umidità, la viscosità e la granulometria del materiale. Evitare condizioni troppo umide o troppo secche, poiché possono causare incollaggio o fessurazione.
Regolare le impostazioni della pressione: Ottimizzare la pressione tra i punzoni superiore e inferiore impostando parametri di pressione appropriati. Una pressione eccessiva o insufficiente può portare a compresse troppo dure o troppo morbide.
Ispezionare le superfici delle matrici: Assicurarsi che le superfici delle matrici siano lisce e prive di usura, poiché ciò influisce in modo significativo sulla qualità delle compresse.
Utilizzare i lubrificanti in modo appropriato: Pulire e lucidare regolarmente le matrici e sostituire prontamente quelle danneggiate per ridurre i problemi di qualità fisica.
Il rumore e le vibrazioni sono inevitabili nei macchinari, ma l'ottimizzazione di questi problemi può prolungare la durata delle apparecchiature, migliorare il comfort dell'operatore e migliorare la qualità delle compresse.
Ottimizzare l'utilizzo del motore principale: La frequenza ideale per il motore principale è alla frequenza industriale. Se devia frequentemente in modo significativo, si consiglia un motore a frequenza variabile.
Ispezionare regolarmente gli ingranaggi a vite senza fine e le viti senza fine: Verificare l'usura e la lubrificazione, garantendo un lubrificante sufficiente e di alta qualità per ridurre l'attrito e il rumore.
Mantenere i cuscinetti: Ispezionare e sostituire regolarmente i cuscinetti usurati o difettosi. Utilizzare cuscinetti di alta qualità con una corretta lubrificazione per ridurre al minimo il rumore e le vibrazioni.
Garantire la qualità della torretta dei punzoni: Utilizzare torrette dei punzoni di alta precisione e di alta qualità. Garantire una corretta installazione, superfici lisce e la precisione richiesta. Controllare l'allineamento tra la torretta dei punzoni e le matrici per garantire i giochi appropriati, come mostrato in Figura 6, e lubrificare se necessario. Calibrare l'equilibrio della torretta dei punzoni per garantire una rotazione regolare e ridurre il rumore e le vibrazioni.
Figura 6: Confronto prima e dopo l'installazione della matrice
La formazione dei dipendenti e le operazioni standardizzate sono fondamentali per l'utilizzo di qualsiasi apparecchiatura industriale, in particolare per dispositivi complessi e di precisione come le presse rotative per compresse.
Formare i dipendenti: Dotarli di strumenti per identificare e affrontare potenziali rischi per la sicurezza. Insegnare loro come impostare e regolare i parametri delle apparecchiature, come la pressione, la velocità di rotazione e il volume di riempimento, per garantire la qualità del prodotto e l'efficienza della produzione.
Stabilire un sistema di registrazione della produzione: Mantenere registrazioni dettagliate dei parametri di produzione, dello stato delle apparecchiature e delle informazioni sull'operatore per ogni lotto per consentire la tracciabilità e il controllo della qualità.
Eseguire la manutenzione regolare: Eseguire la lubrificazione e la pulizia di routine per impedire che polvere e impurità danneggino l'apparecchiatura e garantire un funzionamento regolare.
Con l'avanzamento dell'Industria 4.0 e della produzione intelligente, la macchina per presse rotative per compresse integrerà sempre più l'automazione e le tecnologie intelligenti. Ad esempio, sensori e sistemi di controllo avanzati possono monitorare i parametri chiave in tempo reale durante la produzione, migliorando l'efficienza e la qualità del prodotto.
Inoltre, con l'invecchiamento della popolazione mondiale e l'aumento della prevalenza delle malattie croniche, la domanda di farmaci efficienti e sicuri continua a crescere. Ciò guiderà l'applicazione diffusa delle presse rotative per compresse nell'industria farmaceutica per soddisfare la necessità di produzione su larga scala di compresse di alta qualità.
Oltre al tradizionale settore farmaceutico, l'uso della macchina per presse rotative per compresse nei mercati dei nutraceutici e degli integratori per la salute è in espansione. Con la crescente consapevolezza della salute, la domanda di vitamine, minerali e altri integratori nutrizionali continuerà ad aumentare, creando nuove opportunità di mercato per le presse per compresse.
Inoltre, con il progresso della globalizzazione, le aziende farmaceutiche di diverse regioni dovranno affrontare un'intensificazione della concorrenza internazionale. Per assicurarsi un posto nel mercato globale, i produttori di presse rotative per compresse devono attenersi agli standard internazionali, come le normative GMP (Good Manufacturing Practices) e FDA (U.S. Food and Drug Administration), garantendo la conformità a varie leggi nazionali e requisiti di qualità.
In sintesi, il futuro della macchina per presse rotative per compresse è pieno di opportunità e sfide. Attraverso la continua innovazione tecnologica e l'espansione del mercato, questi dispositivi svolgeranno un ruolo sempre più importante nei settori farmaceutico, nutraceutico, degli integratori per la salute e in altri settori.
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