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流化制粒小试开发工艺研究

嘉峪检测网        2023-09-01 08:56

市场主流药物剂型为片剂和胶囊剂,而大部分患者最能接受的剂型是片剂。且药物片剂具有较多优点:①剂量准确,含量均匀,以片数作为剂量单位;②化学稳定性较好,因为体积较小、致密,受外界空气、光线、水分等因素的影响较少,必要时通过包衣加以保护;③携带、运输、服用均较方便;④生产的机械化、自动化程度较高,产量大、成本及售价较低;⑤可以制成不同类型的各种片剂,如分散(速效)片、控释(长效)片、肠溶包衣片、咀嚼片和口含片等,以满足不同临床医疗的需要。而药物在制成片剂和胶囊剂之前,都需要先制粒,以使压片或胶囊填充顺利进行。那么制粒又分为湿法制粒、干法制粒、流化制粒及熔融制粒等,本文将着重介流化床制粒工序需研究的重要参。
流化制粒需要用到流化床,流化床由进风处理单元,主机单元,出风处理单元,喷雾单元,出料单元,进料单元,气动执行系统,电气控制及操作系统等八部分组成。
流化床工作原理:流化床由进风系统,加热柜,底部进风室,顶喷制粒物料曹,喷雾扩散室,底喷包衣物料槽,速度调节扩散室,带过滤器的除尘室,高压风机等部件组成。自下而上的进风气流穿过物料槽底部筛网推物料向上运动,只要空气流动的能量大于物料粒子受到的重力,使底部的物料形成涡流状移动。在气流的推动下,进入扩散(喷雾)室。由于扩散室的空间比物料槽的空间要大,这样扩散室内的空气流速就比物料槽要低。因此在扩散室内物料粒子速度降低。当物料粒子的重力克服了进风气流自下而上的推力,物料粒子就下落,回到料槽的边缘区。在整个生产过程中,物料在料槽及扩散室内上下来回运动,形成了不规则的循环流化态。同时由于料槽有一定的角度,保证物料在料槽内的移动状态很强烈,使粒子在床体内处于一个升降速度过程,也称为流化态。
顶喷制粒工艺是由一个锥形的物料槽即扩散(喷雾)室等部件组成,干燥的高温气流由物料槽底部穿过气流分布板、筛网进入物料层,当干燥的高温气流的流速高于物料受到的重力引力,就可使物料槽的物料随干燥的高温气流流动,同时与干燥的高温气流进行热交换从而蒸发掉物料中的水分,达到干燥的目的,当气流逐渐向上进行扩散时,气流产生的喷动力将逐渐减弱,物料在被空气吹起的阶段,每个粒子的表面完全展现在空气中,因此可得到最佳的雾化喷液介质吸附和干燥结果。在物料的重力大于喷动力时,物料会从新落回物料槽中,如此不断地循环就产生了流化态。用流化床顶喷装置进行制粒时,粉末或粒子从物料槽的上升呈流化状态,粘合剂液体通过安装在扩散(喷雾)室的雾化器喷嘴喷入流化床,对物料进行制粒,并通过底部进入的热气流和被加热的气流分布板进行热交换,对物料进行干燥,制粒的目标是用十分精细的粉末生产无尘、流动性好的微小团聚颗粒。粒子的形成机制及接下来的生长过程主要经过三个阶段:①成核过程;②转换过程;③粒子长大的过程。流化床制粒的生长机制见下图。
图1:流化床制粒的机制         
制剂工艺变量及其控制:在流化床湿法制粒工艺中许多变量影响生产能力和产品质量,而进气条件(露点、相对湿度、温度、风量)和喷雾条件(喷雾速度,雾化气压)是引起批间差异的关键变量,在早期阶段评估变量的影响是很有必要的。
①进气条件
进气条件包括温度、露点(或绝对湿度)和进风风量是影响干燥和湿法制粒三个关键因素,在湿法制粒过程中,由于湿颗粒中水分的蒸发和清除,使得排出空气中的水分含量比进入空气中较高,进风口可被除去的水分可以用公式1 DC描述。
公式1
式中:Hinwb是进气在湿球温度的绝对含水量;Hindb是进气在干球温度的绝对含水量。绝对湿度取决于进气值,这就是进风露点和进风温度是湿法制粒和干燥过程的关键因素的原因。由于不同的露点,同样的进风温度和进风量可能会导致不同的DC值。应对进气相对湿度和温度进行测量,使得DC值一致。流化床是由进气进行流化,在整个过程中保持充分流化态是重要的,否则流化床可能塌陷。由于干燥过程中湿物料重量的变化,湿法制粒和干燥过程的进风量可能需要调整。需要减少进气体积以尽量减少在干燥过程中的磨损。单位时间内水分去除量可表示为(详见公式2)。
公式2
当进风量变化后,单位时间内去除的水分量也会发生变化。
②喷雾速率、雾滴大小
由于微粒之间液体桥的形成是颗粒增长的主要机制,所以喷雾速率和液滴的大小显著影响湿法制粒过程、颗粒小大和粒径分布。喷雾液滴速率和液滴大小对流化床湿法制粒的影响与其高剪切湿法制粒工艺的影响没有显著影响。如果喷雾速率太快,颗粒快速增长,该工艺可能对原料和工艺条件的微妙变化变得敏感。水溶性成分可溶解在粘合剂中,加速颗粒的增长。如果喷雾速率太慢,则需要很长时间才能达到预定的终点,大的液滴会产生体积和密度更大的颗粒,而较小的喷雾可能导致粘合剂在喷雾过程中干燥。雾化气流影响液滴的大小。空气和液体流速的微小变化(空气和液体质量比)影响雾滴大小的变化。具体实例见表1.
表1:液体流速和气液质量比对液滴大小的影响
小结:通过合理控制这些关键的流化制粒参数,得到的颗粒将赋予最终产品最佳的性质。
 

 
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来源:药事纵横