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制粒必讀(詳細的制粒技術及經驗)
來源:中國粉體網編輯整理/平安 2019-02-18 15:01  點擊:
  
一、制粒技術概念
 
制粒(granulation)技術:是把粉末、熔融液、水溶液等狀態的物料加工制成一定形狀與大小的粒狀物的技術。
 
制粒的目的:①改善流動性,便于分裝、壓片;②防止各成分因粒度密度差異出現離析現象;③防止粉塵飛揚及器壁上的粘附;④調整堆密度,改善溶解性能;⑤改善片劑生產中壓力傳遞的均勻性;⑥便于服用,方便攜帶,提高商品價值。
 
制粒方法:濕法制粒、干法制粒、一步制粒、噴霧制粒,其中濕法制粒應用最多。
 
制粒技術的應用:在固體制劑,特別在顆粒劑、片劑中應用最為廣泛。
 
二、制粒方法
 
(一)、濕法制粒
 
濕法制粒:在藥物粉末中加入粘合劑或潤濕劑先制成軟材,過篩而制成濕顆粒,濕顆粒干燥后再經過整粒而得。濕法制成的顆粒具用表面改性較好、外形美觀、耐磨性較強、壓縮成形性好等優點,在醫藥工業中應用最為廣泛。濕法制粒機理:首先是粘合劑中的液體將藥物粉末表面潤濕,使粉粒間產生粘著力,然后在液體架橋與外加機械力的作用下制成一定形狀和大小的顆粒,經干燥后最終以固體橋的形式固結。濕法制粒主要包括制軟材、制濕顆粒、濕顆粒干燥及整粒等過程。
 
1、制軟材:將按處方稱量好的原輔料細粉混勻,加入適量的潤濕劑或粘合劑混勻即成軟材。制軟材應注意的問題:(1)粘合劑的種類與用量要根據物料的性質而定;(2)加入粘合劑的濃度與攪拌時間,要根椐不同品種靈活掌握;(3)軟材質量。由于原輔料的差異,很難定出統一標準,一般憑經驗掌握,用手捏緊能成團塊,手指輕壓又能散裂得開。(4)濕攪時間的長短對顆粒的軟材有很大關系,濕混合時間越長,則粘性越大,制成的顆粒就越硬。
 
2、制濕顆粒:使軟材通過篩網而成顆 粒。顆粒由篩孔落下如成長條狀時,表明軟材過濕,濕合劑或潤濕劑過多。相反若軟材通過篩孔后呈粉狀,表明軟材過干,應適當調整。常用設備:搖擺式顆粒機、高速攪拌制粒機篩網:有尼龍絲、鍍鋅鐵絲、不銹鋼、板塊四種篩網。
 
3、濕顆粒干燥:過篩制得的濕顆粒應立即干燥,以免結塊或受壓變形(可采用不銹鋼盤將制好的濕顆粒攤開放置并不時翻動以解決濕顆粒存放結塊及變形問題)。干燥溫度:由原料必性質而定,一般為50-60℃;一些對濕、熱穩定的藥物,干燥溫度可適當增高到80-100℃。干燥程度:通過測定含水量進行控制。顆粒劑要求顆粒的含水量不得超過2%;片劑顆粒根據每一個具體品種的不同而保留適當的水分,一般為3%左右。干燥設備:常用的有箱式(如烘房、烘箱)干燥、沸騰干燥、微波干燥或遠紅外干燥等加熱干燥設備。
 
4、整粒:濕顆粒干燥后需過篩整粒以將結成塊的粒破碎開,以達到顆粒劑的粒度要求或片劑的壓片要求。(1)顆粒劑:可用比制濕顆粒所用篩網目數小且在10目(1號篩)以內的篩網,把不能通過篩孔的部分進行適當解碎,然后再按照粒度要求,按粒度規格的下限,過60目或80目(5號篩),進行分級,取10-80目之間的顆粒;(2)片劑:顆粒可用比制濕顆粒所用篩網目數大的篩網。
 
5、空白顆粒法:對濕、熱不穩定而劑量又較小的藥物,可將輔粒以及其它對濕熱穩定的藥物先用濕法制粒,干燥并整粒后,再將不耐濕熱的藥物與顆粒混合均勻。將僅用輔粒制成干顆粒,再將藥物與顆粒混合后(壓片或分裝)的方法稱為空白顆粒法。
 
(二)、一步制粒
 
一步制粒:將原輔料混合,噴加粘合劑攪拌,使粘合劑呈霧狀與原輔料相遇使之成粒,同時進行干燥等操作步驟連在一起在一臺設備中完成故稱一步制粒法,又稱流化噴霧制粒。特點:在一臺設備內進行混合、制粒、干燥,還可包衣,操作簡單、節約時間、勞動強度低,制得的顆粒粒密度小、粒度均勻,流動性、壓縮成形性好,但顆粒強度小。
 
(三)、噴霧制粒法
 
噴霧制粒:將原、輔料與粘合劑混合,不斷攪拌制成含固體量約為50%-60%的藥物溶液或混懸液,再用泵通過高壓噴霧器噴霧于干燥室內的熱氣流中,使水分迅速蒸發以直接制成球形干燥細顆粒的方法。特點:由液體直接得到固體粉狀顆粒,霧滴比表面積大,熱風溫度高,干燥速度非常快,物粒的受熱時間極短,干燥物料的溫度相對較低,適合于熱敏性物料的處理。缺點:設備費用高、能量消耗大、操作費用高。近年來在抗生素粉針的生產、微型膠囊的制備、固體分散體的研究以及中藥提取液的干燥中都利用了噴霧干燥制粒技術。
 
(四)、干法制粒
 
干法制粒:將藥物粉末(必要時加入稀釋劑等)混勻后,用適宜的設備直接壓成塊,再破碎成所需大小顆粒的方法。該法靠壓縮力的作用使粒子間產生結合力。可分為重壓法和滾壓法。重壓法:又稱大片法,系將固體粉末先在重型壓片機上壓成直徑為20-25mm的胚片,再破碎成所需大小的顆粒。滾壓法:系利用滾壓機將藥物粉末滾壓成片狀物,通過顆粒機破碎成一定大小的顆粒。干法制粒特點:常用于熱敏性物料、遇水不穩定的藥物及壓縮易成形的藥物,方法簡單、省工省時。但應注意壓縮可能引起的晶型轉變及活性降低等。
 
(五)、中藥制顆粒
 
中藥制顆粒:一般多用濕法制粒
 
1、藥材細粉制粒:當配方的劑量不大時,可將藥材磨成100目以上的細粉末,加入適宜的潤濕劑或粘合劑制軟材,過篩制粒。
 
2、藥材稠浸膏與藥材細粉末混合制粒:將部分藥材制成稠浸膏,另一部分藥材磨成細粉末,兩者混合制成軟材,過篩制粒并干燥。本法可用藥材的稠膏代替粘合劑,有利于減少片積體積,應用較多。如僅用稠膏為粘合劑時其粘結力不足時,可加入其它粘合劑。
 
3、干浸膏制粒:將配方中的藥材(除含揮發性成分的藥材外)均經提取并制成干浸膏。將干浸膏碾碎成顆粒;或將干浸膏磨成細粉末后再加入適宜的潤濕劑(如適宜濃度的乙醇)制成軟材后,制成顆粒。
 
三、影響濕法制粒的因素
 
1、原輔料性質
 
(1)粉末細、質地疏松,干燥及粘性較差,在水中溶解度小;選用粘性較強的粘合劑,且粘合劑的用量要多些。(2)在水中溶解度大,原輔料本身粘性較強;選用潤濕劑或粘性較小的粘合劑,且粘合劑的用量相對要少些。(3)對濕敏感,易水解;不能選用水作為粘合劑的溶劑,選用無水乙醇或其它有機溶媒作粘合劑的溶劑。(4)對熱敏感,易分解;盡量不選用水作為粘合劑的溶劑,選用一定溶度的乙醇作粘合劑的溶劑,以減少顆粒干燥的時間和降低干燥溫度。(5)對濕、熱穩定;選用成本較低的水作為粘合劑的溶劑。
 
2、潤濕劑和粘合劑
 
潤濕劑(moistening agents):使物料潤濕以產生足夠強度的粘性以利于制成顆粒的液體。潤濕劑本身無粘性或粘性不強,但可潤濕物料并誘發物料本身的粘性,使之能聚結成軟材并制成顆粒。如:蒸餾水、乙醇。粘合劑(adhesives):能使無粘性或粘性較小的物料聚集粘結成顆粒或壓縮成型的具粘性的固體粉末或粘稠液體。如聚維酮(PVP)、羥丙甲纖維素(HPMC)、羧甲纖維素鈉(CMC-Na)、糖漿等。
 
(1)種類
 
①蒸餾水:水本身無粘性,當物料中含有遇水能產生粘性的成分時,用蒸餾水潤濕即可誘發其粘性而制成適宜的顆粒。但用水作潤濕劑時,由于物料往往對水的吸收較快,較易發生濕潤不均勻的現象,且干燥溫度較高,故不耐熱、遇水易變質或易溶于水的藥物不宜采用。最好采用低濃度的淀粉或乙醇代替,以克服上述不足。
 
②乙醇:凡藥物本身有粘性,但遇水能引起變質或潤濕后粘性過強以致制粒困難,濕度不均、使干燥困難或制成的顆粒干后變硬,以及其壓制的片劑不易崩解等,可選用適宜濃度的乙醇作潤濕劑。乙醇濃度視藥物的性質和環境溫度而定,一般為30%-70%或更濃。且隨著乙醇濃度的增大,濕潤后所產生的粘性降低,從一定程度上說,乙醇是一種分散劑,降低顆粒之間的粘性,使粘性過強的物料容易成粒。中藥浸膏片常用乙醇做濕潤劑,但應注意迅速操作,以免乙醇揮發而產生強粘性的團塊。
 
③聚維酮(PVP):白色或乳白色粉末,無毒,熔點較高,對熱穩定(150℃變色),化學性質穩定,能溶于水和乙醇成為粘稠膠狀液體,為良好的粘合劑。
 
PVP有不同規格型號,常用PVPK30作粘合劑。
 
PVP水溶液、醇溶液或固體粉末都可應用。
 
PVP干粉還可用作直接壓片的干燥粘合劑。
 
PVP3%-15%(常用3~5%)的乙醇溶液常用于對水敏感的藥物制粒,制成的顆粒可壓性好。可用于那些可壓性很差的藥物,但應注意:這些粘合劑粘性很大,制成的片劑較硬,稍稍過量就會造成片劑的崩解超限。
 
PVP也是咀嚼片的優良粘合劑。
 
PVPK30在阿奇霉素顆粒劑中用作制粒的粘合劑,其濃度為5%。
 
④羥丙甲纖維素(hydroxypropylmethyl cellulose,HPMC)為白色粉末,無臭無味,對光、熱、濕均有相當的穩定性,是一種最為常用的薄膜衣材料,能溶于水及部分極性有機溶劑,在冷水中能溶脹形成粘性溶液。不溶于乙醇、乙醚和氯仿,但溶于10%~80%的乙醇溶液或甲醇與二氯甲烷的混合液。
 
制備HPMC水溶液時,最好先將HPMC加入到總體積1/5~1/3的熱水(80 ℃ ~90 ℃)中,充分分散與水化,然后在冷卻條件下,不斷攪拌,加冷水至總體積。
 
HPMC作為粘合劑,常用濃度為2%-5%。
 
HPMC作為粘合劑的特點是崩解迅速、溶出速率快。⑤糖漿:蔗糖的水溶液,其粘性較強,適用于質地疏松、彈性較強的植物性藥物及質地疏松和易失結晶水的化學藥物,常用其50%-70%(g/g)的水溶液。
 
當蔗糖濃度高達70% (g/g)時,在室溫時已是過飽和溶液,只能在熱時使用,否則易析出結晶。
 
強酸或強堿性藥物能引起蔗糖的轉化而產生引濕性,不利于壓片,故制顆粒時不宜采用。
 
糖粉為干燥粘合劑。
 
蔗糖有一定的吸濕性,其吸濕性與純度有關,純度差的吸濕性更強。
 
有時與淀粉漿合用以增強粘合力,有時也用蔗糖粉末與原料混合后再加水潤濕制粒。
 
⑥羧甲纖維素鈉(carboxymethycellulose sodium CMC-Na)
 
是纖維素的羧甲基醚化物,不溶于乙醇、氯仿等有機溶媒;溶于水時,最初粒子表面膨化,然后水分慢慢地浸透到內部而成為透明的溶液,但需要的時間較長,最好在初步膨化和溶脹后加熱至60 ℃ ~70 ℃,可大大加快其溶解過程。
 
常用濃度為1%-2%。
 
在藥劑中應用最多的是取代度等于0.7的產品,可溶于60%的乙醇液。
 
⑦淀粉漿:俗稱淀粉糊,適合作對濕熱穩定的藥物的粘合劑,一般濃度為5%-30%,10%為最常用。制法有兩種:沖漿法、煮漿法。
 
沖漿法:系將淀粉先加少量(1-1.5倍)冷水,攪拌,再沖入全量的沸水,不斷攪拌至成半透明糊狀。此法操作方便,適于大量生產。
 
煮漿法:向淀粉中徐徐加入全量冷水攪勻后加熱并不斷攪拌至糊狀即得。此法不宜用直火加熱,以免底部焦化混入黑點影響外觀。此法在生產中已少用。
 
淀粉漿能均勻地潤濕物料,不易出現局部過濕的現象,且有良好的粘合作用,是應用較廣泛的粘合劑。
 
玉米淀粉完全“糊化”(糊化是指淀粉受熱后形成均勻糊狀物的現象)的溫度是77 ℃。
 
⑧膠漿:常用10%-20%的明膠溶液和10%-25%的阿拉伯膠溶液等。適用于容易松散及不能用淀粉漿制粒的藥物。
 
⑨其他纖維素衍生物
 
甲基纖維素(MC):可溶于水,成為粘稠性較強的膠漿。但應注意:當蔗糖或電解質達一定濃度時本品會析出沉淀。
 
乙基纖維素(EC):溶于乙醇中,主要用作緩釋制劑的粘合劑,常用的濃度為2%-10%。可用其乙醇溶液作為對水敏感的藥物的粘合劑,但應注意本品的粘性較強且在胃腸液中不溶解,會對片劑的崩解及藥物的釋放產生阻滯作用。目前,常用于緩、控釋制劑中(骨架型或膜控釋型)。
 
羧丙基纖維素( hydroxypropyl cellulose HPC)是纖維素的羥丙基醚化物,含羥丙基53.4%~77.5%(含7%~19%的為低取代羥丙基纖維素L-HPC,常作崩解劑)。白色粉末,易溶于冷水,加熱至50 ℃發生膠化或溶脹現象;可溶于甲醇、乙醇、異丙醇和丙二醇中。 本品可作濕法制粒的粘合劑,也可作為粉末直接壓片的粘合劑。
 
(2)粘合劑的選擇與哪些因素有關
 
①與原輔料本身的性質有關:如原料粉末細,質地疏松,在水中溶解度小,原料本身粘性差,粘合劑的用量要多些。反之,用量少些。
 
②對濕熱不穩定的藥物,考慮粘合劑及粘合劑的溶媒。選用無水、干燥溫度低的粘合劑及其溶媒。
 
③與混合時間有關:在制軟材時混合時間起長,軟材的粘性起大,制出的顆粒起硬。
 
④與粘合劑濃度有關:在其它工藝條件不變的情況下,粘合劑濃度越大制出的顆粒越硬。
 
⑤當輔料在處方中的用量占80%以上時,在不影響主藥性質的前提下,應重點考慮輔料的特性來選用粘合劑。如用蔗糖作輔料,其用量達到80%以上時,就要考慮到“蔗糖遇水粘性變較強”的特性,選用非水溶媒來溶解粘合劑(只溶于水不溶于有機溶媒的粘合劑就不適用) ,降低顆粒之間的粘性,相對增強顆粒內部人的粘性。舉例:阿奇霉素顆粒劑:處方中蔗糖的比例超過80%,用95%乙醇配制5%PVPK30作粘合劑制粒時的成粒性比用20%乙醇配制5%PVPK30作粘合劑制粒時的效果好,前者一次性成粒可達90%,后者一次性成粒只有50%。
 
⑥同一粘合劑,選用不同溶媒時其粘性和制粒效果不一樣。
 
⑦對于粘性過強的物料,可采用“先加乙醇潤濕分散、再加粘合劑”的方法使制粒時成粒效果更好。如:在再林顆粒劑、阿奇霉素顆粒中就采用此方法,效果較好。
 
⑧根據原輔料性質,可采用兩種粘合劑制粒。如:在再林顆粒劑中采用“先加乙醇潤濕分散、再加CMC-Na粘合劑、最后加糖漿”進行制粒。
 
3、制粒攪切時間
 
制軟材時攪切時間應適度掌握,一般憑經驗掌握,用手捏緊能成團塊而不粘手,手指輕壓又能散裂得開。攪切時間長,粘性過強,制粒困難;攪切時間短,粘性不強,成粒性不好。
 
4、篩網
 
(1) 尼龍絲篩網:不影響藥物的穩定性、有彈性,適用于“濕而不太粘但成粒好”的軟材制顆粒。當軟材較粘時,過篩慢,軟材經反復搓、拌,制成的顆粒的硬度較大,尼龍篩網易斷。
 
(2)鍍鋅鐵絲篩網:可用于較粘的軟材制顆粒,但易有金屬屑(斷的鐵絲)帶入顆粒,還可能影響某些藥物的穩定性。可在設備的關鍵位置加裝磁鐵吸附斷的鐵絲,效果也不錯。
 
(3)不銹鋼篩網:質量好的純的不銹鋼篩網制粒效果較好,但易有斷的不銹鋼絲帶入顆粒,且不能用磁鐵吸附。
 
(4)板塊篩網:可解決有金屬屑帶入顆粒的問題,但價格貴、制顆速度慢。采用搖擺式顆粒機制濕顆粒時,篩網安裝的松緊程度對顆粒質量有什么影響?如果制粒時篩網安裝的比較松,滾筒往復轉動攪拌揉動時,可增加軟材的粘性、制得的濕顆粒粗而緊。反之,制得的顆粒細而松。所以在生產中安裝篩網的松緊要適度。
 
5、干燥及干燥設備
 
干燥是通過氣化,使濕物料中水份除去的過程。
 
(1)濕顆粒的干燥過程
 
系指水份從濕物料內部借擴散作用達到表面,使物料表面受熱氣化、蒸發。表面水份蒸發后,內部水份通過顆粒內部的濕度差向表面擴散,繼續在表面蒸發,以達到干燥的目的。
 
(2)濕顆粒在干燥過程中應注意的問題
 
A、濕顆粒應盡快干燥,否則,易造成濕顆粒變形,結塊或變質。
 
B、以稀醇制粒并易水解的藥物,更應盡快干燥。因放久后醇揮發、水份相應增高,使藥物水解加速。
 
C、嚴格控制顆粒的干燥速度。干燥速度取決于外界條件及顆粒內部液體向表面擴散的難易。外界條件有空氣的濕度、溫度、流動情況及物料的分散程度。
 
D、干燥過程中溫度應逐漸升高,否則顆粒表面干燥后結成一層硬膜,而影響內部水分的蒸發。
 
E、如顆粒中含有糖粉和淀粉,溫度突然升高可使糖熔化、淀粉糊化影響片劑的崩解。
 
(3)干燥設備
 
A、廂式干燥器:在干燥器內設置多層支架,在支架上放置物料盤,空氣經預熱器加熱后進入干燥室內,以水平方向通過物料表面進行干燥。特點:設備簡單,適應性強,但勞動強度高,干燥速度慢,熱量消耗大。
 
B、噴霧干燥器:設備構造與操作噴霧制粒相同。蒸發面積大,干燥時間非常短,對熱敏性物料非常適合。干燥制品多為松脆的空心顆粒,溶解性好。
 
C、流化床干燥器:使熱空氣自下而上通過松散的粒狀或粉狀物料層形成流化狀態而進行干燥,也叫沸騰干燥器。特點:構造簡單,操作方便,顆粒與熱氣流相對運動激烈,接觸面積大,干燥速度快,適宜于熱敏性物料。立式流化床干燥器適用于片劑顆粒的干燥,相對細粉多些,壓片效果好。臥式流化床干燥器適用于顆粒劑顆粒的干燥,效果好。
 
四、制粒技術在制藥生產中的應用
 
1、制粒技術在顆粒劑的應用
 
顆粒劑(granules)系指藥物與適宜的輔料制成的干燥顆粒狀制劑。粒度 2005版《中國藥典》對顆粒劑的粒度有明確的規定:不能過1號篩和能過5號篩的顆粒及粉末的重量不得過總重量的15%(一般內控標準為10%)。凡屬顆粒劑都要進行制粒,且一次性制粒合格率要求高,要綜合考慮各方面因素,并通過試驗確定制粒處方。常見的顆粒劑:阿奇霉素顆粒劑、阿莫西林顆粒劑等。
 
2、制粒技術在片劑中的應用
 
通常片劑的制備包括直接壓片和制粒壓片兩種方法,濕法制粒壓片應用最廣。濕法制粒壓片,適用于對濕熱穩定的藥物。
 
(中國粉體網編輯整理/平安)


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