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擠出滾圓造粒機在微丸包衣中的應用

信息來源: | 發布日期: 2019-08-22 | 瀏覽量:10214
關鍵詞:擠出滾圓造粒機,應用

    本文介紹了擠出滾圓造粒機包衣裝置的基本結構、工作原理,討論了包衣過程中的影響因素。在此基礎上,通過對徽晶纖維素微丸的包農實例,驗證了這種包表方法的實用性和有效性。

關鍵詞: 擠出滾圓造粒機、包農、球形微丸

1.前言

    隨著微丸製劑和緩釋、控釋包衣這一新型製藥工藝的發展,將製藥工藝推向了又一新的高點。麵對新工藝,其相應設備的開發和推廣也極為重要。擠出滾圓法製的球形微丸具有圓整度好,強度高,密度大,釋藥緩慢,產品粒度均勻、粒徑分布帶窄、收得率高,適合進行包衣、灌裝膠囊等後續操作,已經廣泛的應用於醫藥領域。包衣技術是用一定的材料在固體物料( 顆粒、片劑、丸劑)表麵包裹成衣膜,以達掩蓋藥物不良臭味,改善外觀、釋藥性能及提高製劑穩定性的目的。很大程度上講,目前研製球形微丸大都是以研製緩釋、控釋製劑為目的。除了骨架型微丸外,要製成緩釋、控釋製劑,都需要進行包衣。因此,包衣技術是現代製藥工業生產中的重要技術。

    目前,國際上較為流行的包衣設備有高效包衣機、流化床包衣機等。通過擠出滾圓造粒機製備的球形微丸的包衣,大多都是在這些包衣設備中進行。因此,要製備微丸緩釋、控釋製劑就必須同時具備造粒設備和包衣設備,這樣無形中增加了生產成本。本文介紹了擠出滾圓造粒機在球形微丸包衣中的應用,用擠出滾圓造粒機對球形微丸進行包衣具有耗用衣材少、衣膜均勻、包衣時聞短、成本低等優點,具有較好的發展前景。

2.設備的基本結構

    在研究擠出滾圓造機在球形微丸包衣的應用中,使用的是華東理工大學與上海醫藥工業研究院聯台研製的帶有導流裝置的擠出滾圓造粒機。該造粒機主要由擠出機、滾圓機、風機和控製菜統四部分組成。擠出機主要由電機、減速器、軸承、聯軸器、擠出孔板、擠出螺杆、擠出筒、料鬥和支架等組成。 擠出機的螺杆將從進料鬥進擠出筒的物料向前推進,經孔板擠出。擠出呈長條狀的擠出物,再於滾圓機中滾製成大小均勻、規整的球形微丸。研究的過程中主要使用的是造粒機的滾圓裝置,下麵主要介紹一下滾圓機及其包衣裝置的基本結構。

滾圓機是基於離心機原理設計的。旋轉部分為垂直圓筒底部的具有特殊結構的摩擦盤, 這是滾圓機的關鍵部位。在摩擦盤邊緣有一層唇邊,能減少摩擦盤對物料的碾磨,減少細粉的產生。顆粒在滾圓機中滾翩的過程中,風機從摩擦盤的下部送風,氣流從摩擦盤與滾圓筒內壁之問的環隙吹人,一方麵防止小顆粒下,另一方麵強化顆粒的滾動,起到流化的作用。 

運用擠出滾圓造粒機對球形微丸進行包衣,主要是根據滾轉包衣法,利用滾圓機的結構特點和工作原理實現的。除了滾圓筒和底部的摩擦盤外,包衣裝置還包括噴霧係統、給料係統、供風係統等組成部分。在包衣的過程之前,要根據包衣物料的多少適當的調整噴嘴的噴射幅度、噴射角度和離摩擦盤的高度,以達到^佳的噴射效果。

3.工作原理

3.1薄膜包衣的原理

當固體物料( 顆粒、片劑、丸劑)在包衣機中運轉時,將包衣溶液或混懸液的極細小的液滴噴射到固體物料的外表,當這些液滴到達片芯時,通過接觸、鋪展、液滴間的相互接合, 在固體物料的表麵形成一層衣膜,這一過程中包衣溶液及固體物料之間會發生兩種作用, 即溶劑對片芯的滲透作用和溶劑的蒸發作用。 當溶劑的蒸發量衡定,且與溶劑噴人量相等時, 包衣的過程達到平衡。 薄膜包衣技術正是利用包衣液的蒸發量和其噴人量的平衡來實現的。 但是包衣液的蒸發量和其噴人量的平衡並不能保證包衣衣膜的厚度均勻,這就需要每一個固體物料表麵接觸的包衣液的量是相等的或近似相等的。

3.2運用滾圓機進行薄膜包衣的機理

評價薄膜包衣衣層的^基本的指標就是衣層的均勻性,即厚度的均勻性。由於滾圓機自身的特點及其工作原理能夠很容易的解決這個問題。

用滾圓機進行包衣的工作原理主要是三維隨機原理。試驗過程中發現,眾多球形微丸在旋轉的摩擦盤的帶動下,在滾圓筒內以螺旋線軌跡滾動,形成流場。 流場中的微丸流既與摩擦盤一起作環向旋轉,又有徑向的翻滾。其中,環向旋轉的直接原因是摩擦盤的旋轉, 旋轉方向與摩擦盤一致。而徑向滾動則是離心力的作用。流場中底層微丸在摩擦盤的拖拽下向前運動,與滾圓筒壁碰撞後沿筒壁向上運動,再由筒壁返回摩擦盤。多層微丸共同翻滾,形成規則的流型。

就流場中的單個微丸而言,在流場的不同部位,會受到重力、周圍其他微丸的碰撞力和摩擦力、摩擦盤的牽引力和摩擦力、筒壁的摩擦力和碰撞力等多種力的作用。正是這些力的共同作用下,微丸進行三維隨機運動。 

4.包衣試驗及結果分析

4 .1包衣過程

包衣實驗前應調整噴嘴的高度、噴嘴與滾圓筒之間的角度和噴嘴的噴射幅度。保證噴嘴噴出的液體完全噴灑到被包衣微丸上,以達到^佳的包衣效果,並避免包衣液的浪費。包衣過程中,壓縮空氣分兩路進入噴嘴。包衣液從儲液罐經管路進入噴嘴,在壓縮空氣的帶動下進行霧化。噴灑在隨摩擦盤一起作圓周運動的球形微丸上。熱風從摩擦盤底部通過摩攘盤和滾圓筒壁之間的間隙吹,一方麵有助於球形微丸的翻滾,使包衣液能夠更均勻的噴灑到每一個顆粒;另一方麵能使附在顆粒上的包衣液較快的幹燥,避免顆粒之間的粘連,影響包衣質量。在包衣的過程中要調節包衣液的流量、熱風的大小和壓縮空氣壓力三者之間的關係, 達到^佳的包衣效果。

4.2結果分析

下麵通過對饊晶纖維素球形微丸的包衣實例,說明包衣工藝參數和產品評價結果。以擠出滾圓造粒機製備的微晶纖維素空白球形微丸為原料,經幹燥過篩,取粒徑為0 .8ram的微丸進行包衣。包衣的工藝參數見表1。在包衣液中添加色素,以目測顆粒顏色的深淺來定性的判斷包衣的均勻性。

1薄膜包衣工藝參數

參數名稱

數值

參數名稱

數值

滾圓機轉速

3Hz

壓縮空氣壓力

0.2M P a

顆粒物料質量

250g

包衣液的體積

100ml

包衣液流量

5mI/min

 

 

  注: 由於采用變頻調遣器對電機進行凋速控製,滾圓機轉速25Hz,相當於轉速1440r/min。

為了觀察包衣過程以及包衣液的用量與包衣均勻性的關係,本試驗將100ml的包衣液等分成10 份,每噴完一份對滾圓機中的微丸取樣進行觀察。由取樣圖可見,運用擠出滾圓造粒機的滾圓裝置對球形微丸進行包衣,包衣液能夠均勻的撒在顆粒的表麵,包得表麵光滑,衣膜均勻產品。

4.3影響因素分析

(1)噴嘴位置的影響

包衣前應根據微丸顆粒的多少調整噴嘴的高度、噴嘴與滾圓筒之間的角度和噴嘴的噴射幅度,保證噴嘴噴出的液體完全噴灑到被包衣微丸上。否則,使滾圓筒內壁或摩擦盤潮濕, 容易粘住微丸,或者呈液滴流人隨摩擦盤一起運動的球形微丸中,影響包衣的均勻性。

(2)工藝參數的影響

①包衣液流量的影響  相同時間內包衣液流量過大,易造成球形微丸表麵過濕而產生聚積和粘連,影響衣膜的均勻性。

②壓縮空氣壓力的影響  壓縮空氣壓力增加,霧化氣體的速度和能量增加,而包衣液通過壓縮氣體運載和推進,所得到的動量和動能隨之增加,包衣液更易於在物料表麵強製性鋪展,同時壓縮氣體的壓力增加,包衣液霧滴粒徑降低,包衣均勻性好,表麵粗糙度降低。但氣壓過高,可產生與包衣液流量過大類似的問題,還可能使破壞摩擦盤上的球形微丸飛濺, 破壞微丸的三維隨機運動。另外,壓縮空氣的壓力過低,可能加劇噴嘴的堵塞。 

③熱風的影響  熱風的溫度過低,水分蒸發慢,會造成微丸表麵過濕,出現粘連,也可能出現藥物向衣膜遷移的問題;熱風的溫度過高,導致水分蒸發過快,幹燥快,可能發生溶液噴幹的情況,另外衣膜也出現不連續且易脫落的現象。熱風量過大,可能造成微丸飛濺, 破壞其三維隨機運動規律,影響包衣效果。

④滾圓機轉速的影響  包衣過程中滾圓機的轉速以微丸能在滾圓機內保持穩定的流線為準,轉速快則微丸翻動好、包衣均勻,幹燥快、無粘連,但是如果轉速過快,可能造成球形微丸的飛濺,影響包衣質量。對於硬度偏低、耐磨性差的微丸,轉速過快往往能造成微丸的磨損。

5.結語

本文闡述利用擠出滾圓造粒機滾圓過程中的三維隨機原理和旋轉包衣法,將擠出滾圓造粒機運用於球形微丸的包衣當中。使此造粒機集球形微丸造粒和包衣於一體,具有結構合理,操作方便,製造、運行成本較低等特點。包衣成品具有耗用衣材少、衣膜均勻。包農時間短,成品率高,成本低等優點。有包衣功能的擠出滾圓造粒機是醫藥緩釋、控釋微丸製劑更有效、更便捷的工具,為發展製劑新品種提供了可靠的設備保障,同時還可以運用於食品包衣等其他領域,具有較好的發展前景。


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