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嘉峪檢測(cè)網(wǎng) 2024-02-08 21:02
目的:探究不同干燥方式對(duì)顆粒粉體性質(zhì)的影響。
方法:采用相同的處方進(jìn)行制粒,采用真空干燥,烘箱干燥及流化床干燥,測(cè)定不同干燥方式所得顆粒的流動(dòng)性指數(shù),綜合評(píng)價(jià)不同干燥方式所得顆粒的粉體性質(zhì)。
結(jié)果:三者中烘箱干燥產(chǎn)物的流動(dòng)性最好,可壓性無明顯區(qū)別。
結(jié)論:不同干燥工藝造成了干燥產(chǎn)物粉體性質(zhì)的差異。
干燥是利用熱能使物料中的濕份(水分或其他溶劑)汽化除去,從而獲得干燥物品的工藝操作。干燥常應(yīng)用于藥物的除濕,新鮮藥材的除水,以及片劑、膠囊劑、顆粒劑、散劑等的工業(yè)生產(chǎn)。干燥的目的在于使物料便于加工運(yùn)輸、貯藏和使用,保證藥品的質(zhì)量和提高藥物的穩(wěn)定性。干燥方法與設(shè)備種類繁多,常用的干燥方式主要有常壓干燥、減壓干燥及沸騰干燥。
常壓干燥最常用的是烘干,即將物料置于熱源裝置的烘房、烘柜或烘箱內(nèi),利用熱源裝置供給熱能促使物料干燥的方法。此法干燥溫度可以進(jìn)行控制,干燥速度較快,主要用于片劑顆粒、膠囊劑顆粒、散劑、顆粒劑的干燥。減壓干燥常用于需要干燥但又不耐高溫的藥物。此法除能夠加速干燥,降低溫度,還能使干燥產(chǎn)品疏松和易于粉碎。此外,由于抽去空氣,從而保證了易氧化藥物的穩(wěn)定性。減壓干燥效果取決于負(fù)壓的高低(真空度)和被干燥物料的堆積厚度。沸騰干燥又叫流化干燥。主要用于濕粒狀物料的干燥。此法是利用熱空氣流使顆粒懸浮,呈現(xiàn)沸騰狀態(tài),物粒的跳動(dòng)增加了蒸發(fā)面,熱空氣在濕顆粒間通過,在動(dòng)態(tài)下進(jìn)行熱交換,帶走了水氣,達(dá)到干燥目的。具有效率高,速度快,產(chǎn)量大的特點(diǎn),對(duì)單一產(chǎn)品可連續(xù)生產(chǎn),沸騰干燥室密封性好,產(chǎn)品純度易于保證[1]。
制粒作為藥品生產(chǎn)中的關(guān)鍵加工單元,其質(zhì)量會(huì)隨著生產(chǎn)工藝傳遞至最終產(chǎn)品,進(jìn)而影響產(chǎn)品質(zhì)量[2]。干燥同樣是藥品生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵加工單元,不同的干燥方式會(huì)對(duì)顆粒造成不同的影響。顆粒的物理屬性是顆粒質(zhì)量的重要方面,包括粒徑、密度、孔隙率等微觀特征,以及由這些微觀特征所決定的均一性、堆積特性、流動(dòng)性等宏觀特性。其中,松密度,振實(shí)密度常常作為粉體的質(zhì)量指標(biāo),休止角、壓縮度等可以反映粉體的流動(dòng)性,顆粒中的水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也是表征粉體質(zhì)量的重要參數(shù)[3]。
粉體學(xué)性質(zhì)不僅可考察物料固有理化性質(zhì),更能為制劑的處方設(shè)計(jì)和工藝篩選提供指導(dǎo)。顆粒的流動(dòng)性好,可阻止壓片過程中各成分的離析,增加片劑含量的均勻度;流動(dòng)性差,則壓片時(shí),填充、混勻效果不理想。顆??蓧盒院?,可使片劑具有適宜的機(jī)械性質(zhì);可壓性差,則易發(fā)生裂片、碎片[4]。
本試驗(yàn)結(jié)合質(zhì)量源于設(shè)計(jì)(QBD)的理念,以顆粒質(zhì)量為目標(biāo),其流動(dòng)性、可壓性為關(guān)鍵質(zhì)量屬性,分析不同干燥方式對(duì)顆粒質(zhì)量的影響,現(xiàn)介紹如下。
Part 1 儀器與試藥
1.1 儀器
HLSG-30P高效制?;旌蠙C(jī)(浙江明天機(jī)械有限公司);202型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(山東濰坊精鷹醫(yī)療器械有限公司);DZF-6020真空干燥箱(北京雅士林實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司);WBF-2G型多功能流化床(重慶英格造粒包衣技術(shù)有限公司);FZB-150粉碎整粒機(jī)(浙江小倫制藥機(jī)械有限公司);ZP10A旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)(北京國藥龍立科技有限公司);SY-3片劑多用測(cè)定儀(上海黃海藥檢儀器有限公司);BT-1001智能粉體特性測(cè)試儀(丹東百特儀器有限公司);LHS16-A烘干法水分測(cè)定儀(上海精密科學(xué)儀器有限公司);PL403電子天平[梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司]。
1.2 試藥
微晶纖維素(安徽山河藥用輔料股份有限公司,批號(hào):200611);乳糖(Friesland Campina DMV B.V.,批號(hào):1050FRK);聚維酮(安徽山河藥用輔料股份有限公司,批號(hào):200623);交聯(lián)羧甲基纖維素鈉(JRS Pharma GmbH & Co.KG,批號(hào):32010193135);硬脂酸鎂(廠家:安徽山河藥用輔料股份有限公司,批號(hào):210228)。
Part 2 方法與結(jié)果
2.1 工藝介紹
2.1.1 制粒
使用HLSG-30P高效制?;旌蠙C(jī)進(jìn)行制粒,將微晶纖維素、乳糖、聚維酮、交聯(lián)羧甲基纖維素鈉投入制粒機(jī)中,低速攪拌、剪切3min,加入適量純化水,繼續(xù)低速攪拌、剪切4min,最后,高速攪拌、剪切1min,得濕顆粒。將濕顆粒均勻分為3份。
2.1.2 烘箱干燥
將其中一部分濕顆粒使用電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱進(jìn)行干燥,將濕顆粒均勻分散在托盤上,采用40℃進(jìn)行干燥,開啟鼓風(fēng),15min翻料1次,干燥至水分為3.2%停止干燥,記為樣品1。
2.1.3 減壓干燥
將其中一部分濕顆粒使用 DZF-6020真空干燥箱進(jìn)行干燥,將濕顆粒均勻分散在托盤上,采用40℃進(jìn)行干燥,壓力為2.67kPa,干燥至水分為3.0%停止干燥,記為樣品2。
2.1.4 流化床干燥
將其中一部分濕顆粒使用WBF-2G型多功能流化床進(jìn)行干燥,干燥溫度為40℃ ,干燥至水分為 3.2%,停止干燥,記為樣品3。
2.1.5 粉碎混合
采用 FZB-150 粉碎整粒機(jī)進(jìn)行粉碎整粒,樣品1、樣品2 與樣品3 均使用相同的整粒頻率、整粒篩網(wǎng)進(jìn)行整粒。加入相同量的硬脂酸鎂后,采用相同參數(shù)進(jìn)行混合。
2.2 粉體特性檢測(cè)及綜合評(píng)價(jià)
2.2.1 流動(dòng)性
采用智能粉體特性測(cè)試儀測(cè)定顆粒的休止角、壓縮度、平板角(也稱抹刀角)、均齊度等指標(biāo),計(jì)算流動(dòng)性指數(shù),綜合評(píng)價(jià)顆粒的流動(dòng)性。
2.2.1.1 松密度(D0)
松密度(固定體積法):取干凈100mL 量杯放在天平上進(jìn)行稱量,讀取空杯質(zhì)量。將稱量后的空杯放到儀器中的接料盤上,開啟進(jìn)料,樣品通過出料口落入量杯中,當(dāng)樣品充滿量杯并溢出后,停止進(jìn)料,用刮板將多余的料刮出,并用毛刷將量杯外的粉掃除干凈,用天平稱量量杯與粉體的總質(zhì)量,儀器自動(dòng)計(jì)算出松密度。重復(fù)上述操作,測(cè)定3次,數(shù)據(jù)見表1。

2.2.1.2 振實(shí)密度(Df)
振實(shí)密度(固定體積法):取干凈100mL 量杯放在天平上進(jìn)行稱量,將100mL 量杯與100mL 延長(zhǎng)筒連接,向量杯中加入樣品(樣品量要達(dá)到延長(zhǎng)筒的一半以上),蓋上蓋(防止樣品飛濺),再將量杯固定到振動(dòng)組件上,放到儀器指定位置中。振動(dòng)5min 后,用刮板將多余的料刮出,并用毛刷將量杯外的粉掃除干凈,用天平稱量量杯與粉體的總質(zhì)量,儀器自動(dòng)計(jì)算出振實(shí)密度。重復(fù)上述操作,測(cè)定3次,數(shù)據(jù)見表2。

表2 樣品振實(shí)密度(g·cm-3)
2.2.1.3 休止角
將樣品添加至加料漏斗中,啟動(dòng)進(jìn)料,樣品經(jīng)出料口灑落到休止角平臺(tái)上并逐漸形成錐體。當(dāng)樣品落滿樣品平臺(tái)呈對(duì)稱的圓錐體且在平臺(tái)周圍都有粉體落下時(shí)停止加料。進(jìn)料完成后,儀器將自動(dòng)拍攝圖像并計(jì)算休止角。重復(fù)上述操作,測(cè)定3次,數(shù)據(jù)見表3。

表3 樣品休止角(°)
2.2.1.4 平板角
平板角:用小勺將待測(cè)樣品輕輕撒在接料盤中埋沒平板,埋沒平板粉的厚度要達(dá)到或超過堆料組件邊沿的高度。注意加料時(shí)保持樣品的自然松散狀態(tài),不要壓或者整理接料盤中樣品堆積的形狀。開始測(cè)量后,接料盤會(huì)自動(dòng)下落,拍攝平板上的粉體圖像并進(jìn)行分析計(jì)算,然后會(huì)進(jìn)行1次敲擊并再次拍攝圖像并計(jì)算。重復(fù)上述操作,測(cè)定3次,數(shù)據(jù)見表4。

表4 樣品平板角(°)
2.2.1.5 粒度分布
按照順序輸入每級(jí)篩子的孔徑,從第七層到第一層依次為1400、850、355、250、180、150、75μm。稱量每一級(jí)篩子的重量,然后按照順序安裝固定在儀器上。稱取10g 樣品,加入最上層,開啟振動(dòng)。結(jié)束后,再將每層篩子慢慢取下,依次在天平上稱重。都讀取完成后,便可得到篩分結(jié)果,數(shù)據(jù)見表5。

表5 樣品粒度分布(μm)
2.2.1.6 壓縮度
壓縮度指粉體被壓縮的能力,根據(jù)公式(1)計(jì)算壓縮度。

壓縮度反映了粉體的流動(dòng)性,壓縮度小于20%時(shí),粉體的流動(dòng)性好,壓縮度增大時(shí)流動(dòng)性下降[5],結(jié)果如表6。

表6 樣品壓縮度(%)
2.2.1.7 均齊度
均齊度指顆粒粒度分布的寬度,根據(jù)公式(2)計(jì)算均齊度,結(jié)果如表7。

表7 樣品均齊度
2.2.1.8 流動(dòng)性評(píng)價(jià)[6]
使用Carr指數(shù)法(見表8)計(jì)算粉體流動(dòng)性指數(shù)。根據(jù)顆粒休止角、壓縮度、平板角、均齊度等指標(biāo)測(cè)定結(jié)果,計(jì)算顆粒流動(dòng)性指數(shù)(FW),來綜合評(píng)價(jià)顆粒的流動(dòng)性。


表8 流動(dòng)性指數(shù)
根據(jù)公式(3)計(jì)算流動(dòng)性指數(shù) FW。

式中:FW為流動(dòng)性指數(shù),F(xiàn)1為休止角指數(shù),F(xiàn)2為壓縮度度指數(shù),F(xiàn)3為平板角指數(shù),F(xiàn)4為均齊度指數(shù)。使用不同的干燥方式對(duì)粉體流動(dòng)性的影響較大,使用烘箱干燥顆粒流動(dòng)性最佳,使用流化床干燥顆粒流動(dòng)性次之,使用減壓干燥顆粒流動(dòng)性最差。
2.2.2 可壓性
可壓性與粉體顆粒形變機(jī)制、顆粒形狀大小有關(guān),顆粒間結(jié)合面積越大,則粉體的壓縮性越好[7]。成型性表示藥物粉體在一定壓力下緊密結(jié)合成片劑的能力,通常采用一定壓力下抗張強(qiáng)度和施加于粉體的壓力之間的關(guān)系進(jìn)行評(píng)價(jià),一定壓力下,能形成較高抗張強(qiáng)度的粉體,具有較好的成型性[8]。成型性與粉體顆粒表面性質(zhì)有關(guān),顆粒間結(jié)合強(qiáng)度越高則粉體成型性越好[9]。

表9 流動(dòng)性評(píng)價(jià)
采用 ZP10A 旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)進(jìn)行壓片,采用SY-3片劑多用測(cè)定儀對(duì)片劑的硬度進(jìn)行檢測(cè),通過計(jì)算抗張強(qiáng)度,對(duì)顆粒進(jìn)行可壓性評(píng)價(jià)。
2.2.2.1 抗張強(qiáng)度
抗張強(qiáng)度,即片劑破裂或斷裂前能抵抗的最大張力,被廣泛用來評(píng)價(jià)片劑的強(qiáng)度,其大小反映了物料結(jié)合力和壓縮成型性的好壞,相同壓力下,抗張強(qiáng)度越大,成型性越好[10]。采用 ZP10A 旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)在相同的壓力下壓片,置于干燥器中 24 h,待完全彈性復(fù)原后測(cè)量平片的徑向破碎力F、直徑D、厚度L,利用以下公式(4)計(jì)算片劑的抗張強(qiáng)度。數(shù)據(jù)如下表(n=6)。


表10 樣品抗張強(qiáng)度
2.2.2.2 可壓性評(píng)價(jià)
通過采用相同的壓力、相同的沖模進(jìn)行壓片,并測(cè)量徑向破碎力及片厚。通過對(duì)比,樣品1、樣品2及樣品3的抗張強(qiáng)度基本一致。不同的干燥方式不會(huì)對(duì)物料的可壓性造成影響。
Part 3 討論
通過對(duì)不同干燥方式獲得的粉體進(jìn)行研究,對(duì)比三者的流動(dòng)性及可壓性。干燥方式的不同會(huì)影響物料的流動(dòng)性,烘箱干燥樣品流動(dòng)性最優(yōu),流化床干燥樣品流動(dòng)性次之,減壓干燥樣品的流動(dòng)性最差。干燥方式對(duì)物料的可壓性影響較小,三者的抗張強(qiáng)度幾乎沒有差異。
烘箱干燥對(duì)溫度控制準(zhǔn)確,干燥速率較快,得到的顆粒性質(zhì)最優(yōu),但效率低于流化床干燥。流化床干燥具有效率高,速度快,產(chǎn)量大的特點(diǎn),對(duì)單一產(chǎn)品可連續(xù)生產(chǎn),但得到的顆粒比較小,流動(dòng)性一般。減壓干燥常用于不耐高溫的樣品干燥,得到的顆粒流動(dòng)性最差。
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