Фармацевтическая промышленность получает лекарственные и вспомогательные вещества, как правило, отвечающие требованиям ГФ XI и ГОСТ, в измельченном и просеянном виде, поэтому подготовка материалов сводится к распаковке порошков и их отвешиванию. Если исходные материалы не отвечают требуемому фракционному составу, указанному в регламенте, их измельчают. Выбор оборудования для этой операции определяется свойствами обрабатываемых материалов и степенью измельчения.
Для предварительного измельчения до средних размеров крупнокристаллических материалов (натрия хлорид, сахар и др.) применяют молотковые мельницы, до мелкого и тонкого - дисмембраторы и шаровые мельницы. Сверхтонкое измельчение исходных материалов, например, для повышения эффективности скользящих веществ или для достижения однородности смешивания лекарственных веществ с малой дозировкой, получают на газоструйной мельнице.
СХЕМА 9.1. Технология таблеток
* Операция может отсутствовать.
При измельчении твердых материалов на указанных машинах практически не получается однородного продукта, поэтому необходимо просеивание для отделения более крупных частиц. Тщательный отбор фракций позволяет получить продукт определенного гранулометрического состава. В производстве таблетиро-ванных лекарственных форм исходные сыпучие вещества обычно просеивают на машинах с вибрационным принципом действия. Широкое применение нашло вращательно-вибрационное сито ВС-2М, серийно изготовляемое Мариупольским НПО «Минмедбиоспецтехоборудование» во взрывобезопасном исполнении.
Смешивание компонентов, входящих в состав таблеток
Составляющие таблеточную смесь лекарственные и вспомогательные вещества необходимо тщательно смешивать для равномерного распределения их в общей массе. Получение однородной по составу таблеточной смеси является очень важной и в то же время довольно сложной технологической операцией, в связи с тем что порошки обладают различными физико-химическими свойствами: дисперсностью, насыпной плотностью, влажностью, текучестью и др.
В производстве таблетированных лекарственных форм широко используют смесители периодического действия лопастного типа, форма лопастей может быть различной, но чаще всего червячная или зетобразная (см. рис. 7.19).
Гранулирование
Гранулирование - процесс превращения порошкообразного материала в частицы (зерна) определенной величины Оно позволяет предотвратить расслаивание многокомпонентных таблетируемых масс, улучшить сыпучесть (текучесть) порошков и их смесей, обеспечить равномерную скорость поступления их в матрицу таблеточной машины и большую точность дозирования и равномерное распределение активного компонента, а следовательно, большую гарантию лечебных свойств каждой таблетки. Задача гранулирования состоит в обеспечении тесного сближения частиц порошкообразного материала и формирования из них однородных и прочных гранул определенного размера.
Гранулирование выполняют следующими способами: влажное, - (продавливанием) влажных масс, во взвешенном слое с последующим распылительным высушиванием; сухое компактирование и др. Из всех используемых способов подготовки материала к таблетированию (см. схему 9.1) в нашей стране и во всем мире наибольшее распространение имеет влажное гранулирование. Это объясняется тем, что данный процесс универсален, не требует сложного и дорогого оборудования и позволяет получить продукт, максимально отвечающий всем условиям прессования.
Гранулирование влажное
Производство гранулированных смесей в этом случае состоит из ряда последовательных периодических операций: смешивания сухих лекарственных веществ с вспомогательными веществами, наполнителями; перемешивания порошков с гранулирующими жидкостями; собственно гранулирования iпротирания влажных масс); сушки и опудривания.
Операции смешивания и равномерного увлажнения порошкообразной смеси до заданных параметров различными гранулирующими растворами обычно совмещают и проводят в смесителях лопастного типа (см. рис. 7.19). Перемешивание требует больших мощностей, длительно по времени - от 15 мин до 1 ч и зависит от смачиваемости порошкообразной смеси и свойств гранулирующей жидкости. Нельзя допускать переувлажнения массы, которая забивает грануляторы, замедляет процесс сушки и дает твердые гранулы после высушивания, которые превращаются в мелкий порошок при последующем смешивании.
Формование гранул осуществляется протиранием (продавливание) увлажненных масс через прочные, сделанные, как правило, из специальных сортов стали сита с определенным размером отверстий. В зависимости от требуемого гранулометрического состава таблетируемого материала диаметр отверстий сита составляет от 1 до 5 мм.
Грануляторы. Механизмы, с помощью которых осуществляется гранулирование протиранием масс через сито, называются грануляторами или протирочными машинами.
Рис. 9.1. Устройство гранулятора.
Объяснение в тексте.
Гранулятор (рис. 9.1) содержит рабочую камеру (1), в которой через загрузочную воронку подается влажный материал, подлежащий гранулированию. В камере на двух параллельных валах (2) установлены шнеки (3), снабженные продольными стержнями (4) и лопастными колесами (5), смонтированными на противоположных концах валов. Шнеки перемещают и протирают материал через перфорированную пластину, образующую дно рабочей камеры.
Рис. 9.2. Устройство гранулятора модели 3027.
Объяснение в тексте.
Гранулятор модели 3027 (рис. 9.2), серийно выпускаемый МНПО «Минмедбиоспецтехоборудование», имеет два рабочих органа и используется для влажного и сухого гранулирования. Рабочий орган механизма для влажного гранулирования состоит из цилиндра, снабженного тремя спиральными лопастями эвольвентного профиля (угол подъема спирали 80°), расположенными под углом к оси цилиндра. Они ликвидируют комкование. Рабочий орган механизма для сухого гранулирования состоит из шнека и шести протирочных стержней, что позволяет перемещать гранулируемый материал в осевом направлении.
Установка работает следующим образом: в бункер (1) загружают влажную массу или брикеты, которые, попадая в рабочую зону, с помощью рабочих органов (2) механизма, вращающихся в противоположных направлениях, продавливаются через жестко установленную гранулирующую сетку (4). При этом важно, чтобы зазор между рабочим органом механизма и гранулирующей сеткой был оптимальным и находился в пределах 1,1 -1,5 мм. Установлено, что чем больше этот зазор, тем больше пылевидных фракций будет в гранулометрическом составе полученного гранулята и тем медленнее он будет заполнять матрицу, т. е. снизится производительность роторного пресс-автомата и точность массы таблетки. Протертый гранулят по направляющему бункеру (3) падает вниз в передвижную емкость (5), герметизированную в процессе работы с корпусом гранулятора.
В зависимости от требуемых размеров гг^пул устанавливают одну из сменных сеток с соответствующим диаметром отверстий от 1 до 4 мм (интервальное изменение размера диаметра отверстий - 0,5 мм). Данную установку при необходимости обеспечения непрерывности процесса используют с элеваторами для загрузки бункера и отвода готового гранулята к месту потребления.
Смесители-грануляторы. В последние годы в фармацевтическую промышленность все шире внедряются аппараты и машины, в которых совмещаются несколько технологических операций. Так, процесс гранулирования все чаще комбинируется со смешиванием либо с сушкой. Перспективны смесители-грануляторы, предназначенные для смешивания сыпучих материалов с жидкостью и их гранулирования.
Рис. 9.3. Устройство центробежного смесителя-гранулятора.
Объяснение о тексте.
Центробежный смеситель-гранулятор (рис. 9.3) имеет корпус (1), ротор (2), с отбортованным перфорированным усеченным конусом (3), патрубки ввода компонентов (4) и (5), накопитель готового продукта (6), сетку* (7), защищенную экраном (8) для предотвращения ее забивания гранулами, патрубки (9) для ввода воздуха. Гранулирующая жидкость поступает по патрубку (4) и растекается по поверхности ротора (2). Сыпучий компонент по патрубку 5 попадает на слой жидкого компонента и под действием центробежных сил внедряется в него.
Рис. 9.4. Устройство высокоскоростного смесителя гранулятора.
1 - картер привада; 2 – гомогенизатор; 3 - вращающимся скребок; 4 - водяная рубашка; 5 - ось крышки;
6 - выпускные клапаны; 7 - крышка; 8 – система блокировки крышки; 9 – корпус; 10 - мешалка;
11- отгрузочный клапан; 12 - узел наклона резервуара; 13 - привод; 14 - центральный вал.
Возможна подача нескольких сыпучих и жидких компонентов. В этом случае патрубки для подачи сыпучих материалов располагаются по окружности для лучшего распределения компонентов в смеси. Готовая смесь, дойдя до конуса (3), под действием центробежных сил протекает через отверстия, диспергируется и захватывается потоком воздуха (газа), поступающего по патрубкам (9). Полученные гранулы оседают в конической части конуса, а воздух (газ) через сетку (7) удаляется из аппарата. Размер гранул зависит от режима работы ротора, напора воздуха и геометрии перфорации конуса.
Высокоскоростные смесители-грануляторы выпускаются фирмами: «Вакег Perkine» (Англия) и «Ма-chines collete» (Бельгия). Высокоскоростной смеситель-гранулятор (рис. 9.4) сделан в виде герметичной полированной емкости с закругленным дном. В емкости имеются две мешалки: одна - в виде центрального скребка (3), приводимого в действие через центральный вал (14), предназначена для сообщения обрабатываемому продукту регулируемого движения; другая (10) - для разрушения частиц неправильной формы. Обе мешалки работают с регулируемой частотой вращения, которая у второй мешалки примерно в 10 раз выше, чем у первой. В аппарате осуществляется смешивание и гранулирование. Смешивание в основном обеспечивается за счет энергичного принудительного кругового перемешивания частиц и сталкивания их друг с другом. Процесс перемешивания для получения однородной по составу смеси длится 3-5 мин.
При влажном гранулировании к предварительно смешиваемому порошку в смеситель (9) подается гранулирующая жидкость и в зависимости от состава смесь перемешивается еще 3-10 мин. Подбирая скорость вращения мешалок, добиваются получения гра-нулята необходимой дисперсности. '
После завершения процесса гранулирования открывают разгрузочный клапан (11) и при медленном вращении скребка (3) готовый продукт высыпается из емкости в течение 30-90 с для сушки в кипящем (псевдоожиженном слое.
Сушка гранулята. Сушка увлажненных гранулятов является одним из самых энергоемких процессов. В производстве таблетированных лекарственных форм для сушки гранулятов используются сушилки различных конструкций и принципов действия. Наиболее перспективна сушка в псевдоожиженном слое. Основными ее преимуществами являются: высокая интенсивность процесса; уменьшение удельных энергетических затрат; возможность полной автоматизации процесса; сохранение сыпучести продукта. В отечественной химико-фармацевтической промышленности применяются сушилки этого типа, разработанные Л НПО «Прогресс» и предназначенные для сушки таблеточных гранулятов, не содержащих органических растворителей. Пензенским заводом «Дезхим-оборудование» выпускаются сушилки СП-30, СП-60, СП-100, где цифрами обозначена номинальная загрузка исходного материала в килограммах.
Рис. 9.5. Устройство сушилки типа СП.
Объяснение в тексте.
Сушилки типа СП {рис. 9.5) имеют идентичную конструкцию и работают следующим образом. Поток воздуха, необходимый для псевдоожижения гранулированного или порошкообразного материала, создастся вентилятором, смонтированным в верхней части аппарата (1), который приводится в действие электродвигателем (2). Воздух, засасываемый из атмосферы или из рабочего помещения, нагревается в калорифере (3) до заданной температуры, очищается в фильтре (4) и попадает в сушильную камеру, где проходит через резервуар (5) снизу вверх, псевдоожижая продукт. Резервуар снабжен перфорированным днищем, внутренняя поверхность которого покрыта мелкоячеистой сеткой из нержавеющей стали. В нем размещены специальные ворошители (7) для обеспечения равномерности слоя, а также дополнительного перемешивания и разрушения комкующихся материалов. Размещенный над продуктовым резервуаром рукавный фильтр (6) предотвращает унос потоком воздуха высушиваемого продукта. Фильтр встряхивается после окончания сушки или в процессе ее. Это делается вручную или автоматически для отделения налипших частиц и их возврата в резервуар. Аппаратура для пуска, контроля и регулирования размещена на отдельном пульте. Температура осушающего воздуха, длительность сушки задаются механизму предварительно и поддерживаются автоматически в ходе всего процесса.
Опудривание гранулята. Эта операция осуществляется свободным нанесением тонкоизмельченных веществ на поверхность гранул. Путем опудривания в таблетируемую массу вводят скользящие вещества, разрыхляющие и др. Опудривание гранулята проводят обычно в смесителях. В последнее время для этой цели чаще используют сушку в псевдоожиженном слое. За короткие время (от 1 до 5 мин) происходит равномерное перемешивание опудривающих компонентов с гранулятом.
Сушилка-гранулягор
Оригинальная конструкция комбинированного аппарата для приготовления и сушки таблеточного гранулята предложена Институтом тепло- и массообмена им. А.В.Ликова (ИТМО) АН БССР. Установка (рис. 9.6) состоит из гранулятора (2), сушильной камеры (3), загрузочного (1) и разгрузочного (8) устройств, калорифера (4), вентилятора (5), пылеулавливающего устройства (6), (7).
Сушильная камера представляет собой вертикальную трубу с расширяющейся сепарациоиной частью. Нижняя часть камеры заканчивается фланцами, между которыми воставлена сетка {газораспределитель ная решетка), на которой происходит псевдоожижсние высушиваемого материала. В сепарационную часть сушильной камеры вмонтирован гранулятор, представляющий собой шнековый экструдер, который продавливает пластичную массу через перфорированную сетку с заранее заданными размерами отверстий. Снятие гранул производится с помощью вращающихся ножей, расположенных под решеткой. Влажные гранулы, свободно падая, в вертикальной части сушильной камеры (высотой около 1,5 м) подсушиваются в восходящем потоке нагретого воздуха, а попадая на нижнюю удерживающую решетку, досушиваются, находясь в состоянии псевдоожижения. Мелкие частицы, образующиеся в кипящем слое, встречаясь с влажными гранулами в вертикальной части аппарата, оседают на них, в результате значительно уменьшается их унос. Отработанный воздух проходит через циклон (6) и рукавный фильтр (7), где подвергается окончательной очистке. Предварительная подсушка в падающем слое влажных гранул повышает их прочность на истирание, а также позволяет экономнее использовать теплоноситель.
Рис. 9.6. Устройство сушилки-гранулятора СМК.
Объяснение в тексте.
Производительность сушилки 75-100 кг/ч. Размер гранул от 0,5 до 2 мм, точность дозировки ±3%; продолжительность сушки 10-15 мин. Температура входящего воздуха 130 -140°С, выходящего - 50- 55°С. В установке непрерывного действия выдача гранулята начинается через несколько минут после ее включения. Процесс сушки характеризуется высокой равномерностью.
