Granulasi

Granulasi adalah proses pembentukan butiran atau granul dari zat bubuk atau padat, menghasilkan material granular. Proses ini diterapkan dalam beberapa proses teknologi di industri kimia dan farmasi. Biasanya, granulasi melibatkan aglomerasi partikel halus menjadi granul yang lebih besar, biasanya berukuran antara 0,2 dan 4 mm tergantung pada penggunaan selanjutnya. Kurang umum, granulasi melibatkan penghancuran atau penggilingan material padat menjadi granul atau pelet yang lebih halus.

Proses granulasi menggabungkan satu atau lebih partikel bubuk dan membentuk butiran yang memungkinkan pembuatan tablet sesuai dengan batasan yang dibutuhkan. Ini adalah proses pengumpulan partikel bersama-sama dengan menciptakan ikatan di antara mereka. Ikatan dibentuk dengan kompresi atau dengan menggunakan agen pengikat. Granulasi banyak digunakan dalam industri farmasi, untuk pembuatan tablet dan pelet. Dengan cara ini, proses yang dapat diprediksi dan diulang dimungkinkan dan butiran dengan kualitas yang konsisten dapat diproduksi.

Granulasi dilakukan karena berbagai alasan, salah satunya adalah untuk mencegah segregasi konstituen campuran bubuk. Segregasi disebabkan oleh perbedaan ukuran atau kepadatan komponen campuran. Biasanya, partikel yang lebih kecil dan/atau lebih padat cenderung terkonsentrasi di dasar wadah dengan partikel yang lebih besar dan/atau kurang padat di bagian atas. Granulasi yang ideal akan mengandung semua konstituen campuran dalam proporsi yang tepat di setiap butiran dan segregasi butiran tidak akan terjadi.

Karena ukurannya yang kecil, banyak bubuk yang bentuknya yang tidak beraturan, atau karakteristik permukaannya, bersifat kohesif dan tidak mengalir dengan baik. Granul yang dihasilkan dari sistem kohesif tersebut akan lebih besar dan lebih isodiametrik (kira-kira berbentuk bola), kedua faktor ini berkontribusi pada peningkatan sifat aliran.

Beberapa bubuk sulit dipadatkan bahkan jika perekat yang mudah dipadatkan disertakan dalam campuran, tetapi granul dari bubuk yang sama seringkali lebih mudah dipadatkan. Hal ini terkait dengan persebaran perekat di dalam granul dan merupakan fungsi dari metode yang digunakan untuk menghasilkan granul.

Misalnya, jika seseorang membuat tablet dari gula pasir dibandingkan dengan gula bubuk, gula bubuk akan sulit dipadatkan menjadi tablet dan gula pasir akan mudah dipadatkan. Partikel kecil gula bubuk memiliki karakteristik aliran dan kompresi yang buruk. Partikel-partikel kecil ini harus dipadatkan sangat lambat dalam jangka waktu yang lama untuk menghasilkan tablet yang layak. Kecuali gula bubuk tersebut digranulasi, gula tersebut tidak dapat dibuat secara efisien menjadi tablet yang memiliki karakteristik tablet yang baik seperti kandungan yang seragam atau kekerasan yang konsisten.

Terdapat dua jenis teknologi granulasi yang digunakan, yakni granulasi basah dan granulasi kering.

Dalam granulasi basah, butiran dibentuk dengan menambahkan cairan granulasi ke atas lapisan serbuk yang berada di bawah pengaruh pendesak (dalam granulator geser tinggi), sekrup (dalam granulator sekrup ganda) atau udara (dalam unggun terzalir granulator). Pengadukan yang terjadi dalam sistem bersama dengan pembasahan komponen dalam formulasi menghasilkan agregasi partikel serbuk primer untuk menghasilkan butiran basah.^[1] Cairan granulasi (fluida) mengandung pelarut atau bahan pembawa yang harus mudah menguap sehingga dapat dihilangkan dengan pengeringan, dan tergantung pada penggunaan yang dimaksud, tidak beracun. Cairan umum meliputi air, etanol, dan isopropil alkohol, baik sendiri maupun dalam kombinasi. Larutan cair dapat berbasis air atau berbasis pelarut. Larutan berbasis air memiliki keuntungan lebih aman untuk ditangani daripada pelarut lainnya.

Air yang dicampur ke dalam bubuk dapat membentuk ikatan antar partikel bubuk yang cukup kuat untuk mengikatnya bersama. Namun, setelah air mengering, bubuk tersebut dapat terpisah. Oleh karena itu, air mungkin tidak cukup kuat untuk menciptakan dan mempertahankan ikatan. Pengikatan partikel bersama dengan menggunakan cairan merupakan kombinasi dari gaya kapiler dan gaya rekat hingga ikatan yang lebih permanen terbentuk.

Keadaan saturasi cairan dalam granul dapat terjadi; keadaan pendular adalah ketika molekul-molekul diikat bersama oleh jembatan cairan pada titik kontak. Keadaan kapiler terjadi setelah granul jenuh sepenuhnya. Semua rongga terisi cairan, sementara cairan permukaan ditarik kembali ke dalam pori-pori. Perubahan keadaan funikular menghubungkan keadaan pendular dan kapiler di mana rongga tidak sepenuhnya jenuh dengan cairan. Cairan membantu mengikat partikel yang menjadi rusak dalam drum berputar. Dalam kasus seperti itu, larutan cair yang mengandung pengikat (lem farmasi) diperlukan. Povidon, yang merupakan polivinilpirolidon (PVP), adalah salah satu pengikat farmasi yang paling umum digunakan. PVP dilarutkan dalam air atau pelarut dan ditambahkan ke dalam proses. Ketika PVP dan pelarut/air dicampur dengan bubuk, PVP membentuk ikatan dengan bubuk selama proses, dan pelarut/air menguap (mengering). Setelah pelarut/air mengering dan bubuk telah membentuk massa yang lebih padat, maka granulasi tersebut digiling. Proses ini menghasilkan pembentukan granul.

Prosesnya dapat sangat sederhana atau sangat kompleks tergantung pada karakteristik bubuk, tujuan akhir pembuatan tablet, dan peralatan yang tersedia. Dalam metode granulasi basah tradisional, massa basah dipaksa melewati saringan untuk menghasilkan granul basah yang kemudian dikeringkan.

Granulasi basah secara tradisional merupakan proses penumpukan dalam produksi farmasi, namun, granulasi basah tipe tumpuk diperkirakan akan semakin digantikan oleh granulasi basah sinambung di industri farmasi masa depan. Pergeseran dari teknologi penumpukan ke teknologi sinambung telah direkomendasikan oleh Badan Pengawas Obat dan Makanan Amerika Serikat (FDA).^[2] Teknologi granulasi basah sinambung ini dapat dilakukan pada pengekstrusi sekrup ganda yang dapat diisi bahan padat dan air di berbagai bagian. Di dalam pengekstrusi, bahan-bahan tersebut dicampur dan digranulasi karena jalinan sekrup, terutama pada elemen pengaduk.^[3]

Proses granulasi kering digunakan untuk membentuk granul tanpa larutan cair karena produk yang digranulasi mungkin sensitif terhadap kelembapan dan panas. Membentuk granul tanpa kelembapan membutuhkan pemadatan dan pemadatan bubuk. Dalam proses ini, partikel bubuk primer diagregasi di bawah tekanan tinggi. Granulator ayun atau pemadat rol dapat digunakan untuk granulasi kering.

Granulasi kering dapat dilakukan dengan dua proses: tablet besar (slug) diproduksi dalam mesin pencetak tablet tugas berat atau bubuk diperas di antara dua rol yang berputar berlawanan arah untuk menghasilkan lembaran atau pita material yang sinambung.

Ketika mesin pencetak tablet digunakan untuk granulasi kering, bubuk mungkin tidak memiliki aliran alami yang cukup untuk memasukkan produk secara seragam ke dalam rongga cetakan, sehingga menghasilkan kepadatan yang bervariasi. Pemadat rol (granulator-compactor) menggunakan sistem pengumpan bor yang akan secara konsisten mengirimkan bubuk secara seragam di antara dua rol bertekanan. Serbuk dipadatkan menjadi pita atau pelet kecil di antara rol-rol ini dan digiling melalui penggiling geser rendah. Ketika produk dipadatkan dengan benar, maka dapat dilewatkan melalui penggiling dan pencampuran akhir sebelum kompresi tablet.^[4]

Proses pemadatan rol yang umum terdiri dari langkah-langkah berikut: mengangkut bahan bubuk ke area pemadatan, biasanya dengan pengumpan sekrup; memadatkan bubuk di antara dua rol yang berputar berlawanan arah dengan gaya yang diterapkan; menggiling hasil pemadatan hingga distribusi ukuran partikel yang diinginkan. Partikel yang dipadatkan dengan rol biasanya padat, dengan profil bertepi tajam.^[5]

Dalam daur ulang plastik, granulasi adalah proses penghancuran benda-benda plastik untuk didaur ulang menjadi serpihan atau pelet, yang cocok untuk digunakan kembali dalam ekstrusi plastik. Pada tahap pertama, benda-benda plastik yang akan didaur ulang dimasukkan ke dalam ruang pemotongan yang digerakkan oleh motor listrik, yang terus menerus memotong material menggunakan salah satu dari beberapa jenis sistem pemotongan. Beberapa sistem menggunakan gerakan pemotongan seperti gunting, rotor heliks tipe sevron atau V, atau pisau terbang.^[6][7] Material tersebut digiling menjadi serpihan-serpihan yang lebih kecil hingga cukup halus untuk jatuh melalui saringan mesh. Pada jalur granulasi basah, air terus menerus disemprotkan ke dalam ruang pemotongan untuk menghilangkan puing-puing dan kotoran, dan bertindak sebagai pelumas pisau baja; pada jalur granulasi kering, air tidak ada, tetapi teknologi tersebut umumnya menghasilkan luaran dengan kualitas lebih rendah daripada teknologi basah.^[8] Meskipun prosesnya relatif sederhana, proses ini harus diparameterisasi dengan hati-hati, karena suhu tinggi yang dihasilkan dari gesekan dapat merusak material dan memengaruhi plastisitasnya. Perawatan dan penajaman pisau gunting secara teratur sangat penting, serta pemantauan proses yang cermat karena potensi penyumbatan dan kemacetan.^[9]

Dalam banyak kasus, granulasi mungkin merupakan satu-satunya langkah yang diperlukan sebelum plastik dapat digunakan kembali untuk pembuatan produk baru. Dalam kasus lain, bahan plastik baru atau daur ulang harus dibuat ulang menjadi pelet. Bahan tersebut dilelehkan dan diekstrusi menjadi batang tipis, yang kemudian didinginkan dalam tangki air dan dipotong halus menjadi pelet silindris kecil.^[10]

Granulasi sangat penting untuk pupuk karena produk granulasi lebih ekonomis untuk dikirim dan disimpan, belum lagi lebih mudah digunakan.^[11][12]

• Agregat (komposit)
• Ukuran butir
• Ukuran partikel
• Distribusi ukuran partikel

• Handbook of Pharmaceutical Granulation - 3rd Edition, Editor - Dilip M. Parikh
• Pharmaceutics - The science of dosage form design - M. E. Aulton 2nd EDT
• Pharmaceutical dosage forms and drug delivery system - Loyd V. Allen, Nicholas G. Popovich & Howard C. Ansel 8th EDT
• Lachman leon, Industrial pharmacy, special Indian edition, CBS publishers

• The Granulation Process 101: Basic Technologies for Tablet Making by Michael D. Tousey