Что такое частица, как определить ее размеры и для чего? На контрактном производстве ООО «КоролевФарм» в аналитической лаборатории знают ответ на этот вопрос.

Частица - это маленькая доля, небольшая часть чего-либо целого. Однако же понимание этого вопроса, является основой понимания результатов, которые мы получаем различными методами исследования размеров частиц.

В чем же загадка? Размер частицы это контролируемое линейное измерение индивидуальной частицы, которое можно определить одним из существующих и подходящих методов измерения. Представьте, что нам надо определить размер коробка с помощью линейки. Полученные результаты можно выразить в виде трех чисел: 20 * 10 * 5мм. Мы не сможем записать эту величину одним числовым значением и дать ответ: размер коробка, например, 20мм. Это будет только одно из значений, которое определяет длину коробка. Поэтому, никак невозможно выразить длину, высоту и ширину одним каким-то числом. Вот это и является основной задачей измерения размеров частиц. А как же можно выразить размер какой-нибудь частицы только одним числовым значением, у которой есть несколько величин, характеризующие ее?

Сфера является единственной формой объекта, которая может быть описана только одним числом. Только сказав, что диаметр сферы 40 мкм, и это даст полную информацию о ее размерах. А вот куб охарактеризовать точно таким же образом никак нельзя, потому что это значение (40 мкм) может относиться как к длине ребра так и к диагонали.

Рис. 1 Песчаные зерна, отличающиеся между собой и формой, и размером

На рисунке 1 показаны несколько песчаных зерен. Глядя на рисунок, невозможно однозначно дать ответ, какого они размера, так как с разных сторон у них будут разные размеры.

Если рассмотреть нашу песчинку под микроскопом, то мы увидим ее в плоскостной проекции, и при этом измерим несколько ее диаметров. И каждое из этих значений будет характеризовать эту частицу. Значения этих диаметров будут отличаются друг от друга. Вот поэтому, тут очень важно понимать, что в основе каждого метода определения размера частиц, лежит измерение различных характеристик частицы (объем, площадь поверхности, максимальная и минимальная длина и т.д.). Конечные полученные результаты будут везде разными. И все зависит от того, каким методом измеряли разные  физические характеристики частицы. На самом деле, можно сравнивать лишь только те показатели, которые были получены одним методом измерения для одного и того же материала.

Дисперсность – степень раздробленности, которая определяется величиной, обратной размеру частиц: чем больше частицы, тем меньше дисперсность и наоборот, чем меньше частицы, тем больше дисперсность. Дисперсность имеет очень важное значение как технологический показатель в производстве фармацевтических и косметических средств, БАДов и многих других мелкозернистых и порошкообразных продуктов. Так на контрактном производстве ООО «КоролевФарм» при производстве косметических средств и БАДов (таблетированных, капсулированных форм) обязательно учитывают этот параметр. Размеры частиц сырьевых компонентов, входящих в состав продукции, влияют на многие параметры, такие как: прессуемость, насыпную плотность, уплотняемость. Вот сейчас уже почти установлено, что, чем меньше концентрация в таблетной массе компонента, тем его частицы должны быть мельче. И невозможно получить однородную таблетную массу, состоящую из компонентов, которые резко отличаются друг от друга размерами частиц.

Существуют различные методы дисперсного анализа: ситовой, седиментационный, микроскопия, лазерная дифракция. Полученные результаты в ходе измерений будут отличаться друг от друга, так как каждый из этих методов измеряет разные параметры, характеризующие частицу.

Рис. 2 Анализатор А50 для определения размера частиц ситовым методом

Седиментационный метод является самым традиционным методом дисперсионного анализа. Его используют в лакокрасочной промышленности. Результаты, которые получают этим методом, заранее неточны (занижены). Вот из-за этого многие производители, для которых так важна достоверная информация, получают неверные значения. Этот метод применяют для размера частиц узкого диапазона (от 2 до 15 мкм).

Микроскопия. В микроскоп можно видеть сами частицы, их форму, размеры. Этим методом можно судить о качестве дисперсии и о присутствии в ней агломератов.

Лазерную дифракцию (точнее Low Angel Laser Light Scattering (LALLS)) применяют в промышленности во многих отраслях. Большая часть лазерных анализаторов дают возможность определять размер частиц в интервале от 0.1 до 2000мкм.

Ситовой метод анализа инженеры-химики проводят на анализаторе А50 (рис. 2), с помощью которого рассевают исследуемый материал на ряд классов по величине частиц.На контрактном производстве ООО «КоролевФарм» при входном контроле качества сырья, предназначенного для производства косметических средств, БАДов, в аналитической лаборатории на участке физико-химических испытаний используют один из самых распространенных и известных методов  дисперсного анализа - ситовой.

Рис. 3 Принцип операции просеивания сыпучих материалов
1 – направление увеличения размера сит;
2 – загрузка исследуемого материала;
3 – путь продвижения материала.

При производстве косметики, БАД таблетированных или капсулированных форм, подготовленный к рассеву материал сотрудники аналитической лаборатории производства ООО «КоролевФарм» засыпают на верхнее сито. Попадая на сито, материал транспортируется по спирали, перемещаясь от периферии сита, и одновременно подбрасывается вверх. Частицы материала крупностью меньше отверстий в сетке просыпаются на следующее сито, а более крупные остаются на поверхности сетки (рис. 3).Анализатор состоит из вибропривода и просеивающей части, установленной на платформу вибропривода. Просеивающая часть анализатора состоит из сита, крышки, поддона и деталей крепления. При включении электродвигателей вибропривода его платформа с установленным на ней диском, а вместе с ней просеивающая часть анализатора, совершает возвратно-поступательные вертикальные винтовые колебания.

Материал, прошедший через отверстия первого сита, аналогичным образом рассеивается на следующем сите на два класса по крупности и так далее. Самый мелкий материал попадает в поддон.

По величине частиц порошки делят на:

- крупные;

- среднекрупные;

- среднемелкие;

- мелкие;

- мельчайшие;

- наимельчайшие.

После проведения испытания инженер-химик выдает протокол испытаний с полученными результатами. В протоколе также указывает о соответствии или несоответствии данного образца показателям, заявленным в нормативной документации. Результаты испытаний поступают в отдел контроля качества. В случае положительного результата, сырье допускается в дальнейшую работу на производство. В случае если результаты не соответствуют заявленным требованиям, сырье возвращается обратно поставщику.