Средства механизации в технологии твердых лекарственных форм

Из номенклатуры твердых лекарственных форм, приготавливаемых в аптеках, наибольший объем занимают порошкообразные лекарственные средства. Измельчение, просеивание, смешивание, расфасовка и упаковка порошков недостаточно механизированы.

Измельчение и смешивание лекарственных веществ приходится выполнять вручную с применением ступок (описание приведено в главе «Порошки»). Данная операция недостаточно производительная и быстро утомляет работающего. Проведенные исследования показали, что при измельчении большинства крупнокристаллических порошкообразных лекарственных веществ в фарфоровой ступке их основная фракция содержит частицы размером 70 мкм и более. Смеси же различных порошков характеризуются степенью их распределения по фракциям. Коэффициент измельчения в ступке борной кислоты, например, обычно не превышает К₁ = 2,6, а стрептоцида — К₂ = 3,9. В то же время при использовании средств малой механизации — центробежных измельчителей — коэффициенты измельчения соответственно составляют К₁ = 13,3 и К₂ = 12,6.

Аппаратура в технологии порошкообразных лекарственных средств. Выбор аппаратов, приспособлений, машин и других средств механизации, применяемых для измельчения и смешивания, определяется свойствами веществ и требуемой степенью дисперсности.

Наиболее распространенным приспособлением для этих целей являются фарфоровые ступки, которые целесообразно при работе крепить к столу. Для этого применяют ступкофиксаторы различной конструкции.

Рис. 35. Настольный ступкодержатель

 

В настоящее время разработа ны два комплекта ступкодержателей: один — для ступок № 1, 2, 3; другой — для ступок № 4,

5. Разработана новая конструкция настольного ступкодержателя, которая представлена на рис. 35.

Он изготавливается трех типоразмеров для ступок № 5, б и 7, имеет вид кольца с тремя ножками, в которые вмонтированы резиновые присоски. Ступка удерживается от поворота в кольце тремя эластичными вкладышами, вмонтированными в паз кольца. Для предотвращения скольжения присосок по их поверхности рекомендуется периодически промывать водой с нейтральным мылом. В настоящее время настольный ступкодержатель планируется к промышленному производству.

При внутриаптечных заготовках порошков по часто повторяющимся прописям целесообразно использовать ступки на механическом приводе.

Представленная на рис. 36 машина предназначена для крупных фарфоровых ступок диаметром 300—400 мм. Ступка укрепляется на вращающейся столешнице. Пестик фарфоровый (или деревянный) вращается совершенно свободно, причем в зависимости от растираемой массы его можно утяжелить насаживаемыми на него гирями. Лопаточка целлулоидным вкладышем плотно прилегает к стенке ступки и беспрерывно подводит измельчаемый материал от ее краев к середине. Машина приводится в движение электромотором.

Для измельчения твердых лекарственных веществ взамен ступок предложено большое количество различных конструкций малогабаритных аппаратов — мельниц, в которых измельчение осуществляется лопастными мешалками-ножками, вращающимися со скоростью до 24000 об/мин. К их числу относится аппарат М. X. Исламгулова (рис. 37).

Этот аппарат напоминает электрическую кофейную мельницу, в которой

Рис. 36. Ступка на механическом приводе

 

измельчающая камера укорочена до уровняножа, вращающегося со скоростью до 1800 об/мин. На эту камеру навинчивают крышку, имеющую форму перевернутой ступки. Все ингредиенты смеси для приготовления порошка помещают в крышку-ступку, накрывают мельницей в положении сверху вниз, затем мельницу переворачивают, включают электродвигатель и в течение 1—2 минут производят измельчение С одновременным смешиванием. После измельчения мельницу вновь переворачивают (при этом измельченный материал пересыпается в крышку-ступку, которую отвинчивают). При необходимости порошок, оставшийся около ножа, сметают в крышку щеточкой. В комплекте имеются крышки-ступки трех размеров вместимостью: 1— 70 см³, в ней измельчают от 1,0 до 11,0 г вещества; 2 — 150 см³ — от 11,0 до 40,0 г вещества; 3 — 360 см³ — до 100,0 г вещества.

Рис. 37. Аппарат для измельчения и смешивания твердых лекарственных форм

 

Измельчение изрезанных лекарственных растений, поступающих в аптеку, производят с помощью малогабаритных (лабораторного типа) дисковых или шаровых мельниц. Из дисковых часто используют мельницы типа «Эксцельсиор» с диском диаметром 90—100 мм. Однако они не дают очень мелкие порошки. Обычно после мельницы приходится еще дополнительно измельчать в ступке.

Освоен промышленный выпуск аппарата для измельчения и смешивания порошков, таблеток и растительного сырья. Агрегат состоит из пластмассового или металлического корпуса, в котором вмонтированы высокоскоростной электродвигатель, камеры измельчения, специальный нож и реле времени до 1 минуты.

Камера измельчения цилиндрической формы имеет разъем в горизонтальной плоскости, при этом нижняя ее часть выполнена в виде чаши, в центре которой на валу электродвигателя укреплен нож, а верхняя представляет собой сменные стаканы различной вместимости. Скорость измельчения зависит от продолжительности работы аппарата. Время полного измельчения составляет от 10 до 30 секунд. Все детали аппарата, соприкасающиеся с измельчаемым веществом, изготовлены из нержавеющей стали, а стаканы — из алюминиевого сплава.

Очистку камеры измельчения можно осуществлять с помощью капроновых щеток и кисточек над листом бумаги или ступкой. Камера измельчения протирается влажным тампоном, затем включается мотор на 10—15 секунд для ее просушки. Электропитание аппарата — от сети переменного тока частотой 50 Гц, напряжением 220 В.

Наряду с этим, считаем целесообразным привести описание некоторых технических средств для механизации отдельных технологических операций.

Так, в аптеках Крыма используется электроизмельчитель крупнокристаллических порошков (рис. 38). Прибор состоит из следующих основных элементов: съемного стального цилиндра 2, который накрывается пластмассовой крышкой 1. Внизу по окружности днища цилиндр имеет три штифта 4, которые входят в гильзы стола и придают ему необходимую устойчивость; электродвигателя 5 марки УВО 51-Ц мощностью 65 Вт и скоростью вращения вала 7000 об/мин. Электропитание осуществляется от сети напряжением 220 В. Электродвигатель четырьмя болтами прикреплен к нижней стороне крышки тумбочки-приставки из комплекта ассистентской мебели. Для уменьшения вибрации на болтах крепления имеются резиновые втулки. Защита от перегрузки осуществляется тепловым реле РТ-2,

Рис. 38. Схема электроизмельчителя крупнокристаллических порошков

 

заземление — через нулевой провод розетки. Электродвигатель закрыт кожухом, для его пуска установлен двухполюсный переключатель. Электрическая проводка электроизмельчителя выполнена проводом ПВ-2,5 в полихлорвиниловых трубках.

Измельчение лекарственных веществ проводится двухлопастным ножом 3 с переменным шагом, который изготовлен из нержавеющей стали; нож закреплен на валу электродвигателя с помощью вращающейся головки.

Предложенная конструкция ножа позволяет быстро измельчать различные лекарственные вещества до степени дисперсности согласно требованиям соответствующих статей ГФ.

Съемный цилиндр упрощает работу с электроизмельчителем. Для извлечения полученного порошка достаточно снять цилиндр и высыпать содержимое в ступку, которую накрывают пластмассовой крышкой и передают фасовщику для развешивания. Разовая загрузка составляет 100,0 г; время измельчения лекарственных веществ — до 1 минуты. Частота включения электроизмельчителя не ограничена.

Аналогичное по назначению приспособление для измельчения и смешивания п орошков (рис. 39) внедрено в некоторых аптеках г. Симферополя.

Приспособление состоит из основания 1, изготовленного из текстолита, на котором установлен электромотор 4 от пылесоса. Для регулирования вылета вала установ-«лен фланец 3. В целях предохранения вала от биения используется фланец 21, в который вмонтирован подшипник 2. Шарикоподшипник накрыт крышкой 19. К концу фланца 21 при помощи гайки 16 и винтов 15 к 14 крепится чашка 17 для засыпки порошков. Отверстие в чашке закрывается резиновой пробкой 20. Винт 14 ввернут в подставку 13, установленную на резиновых подушках 12, что предохраняет приспособление от вибрации. Подставка закреплена гайкой 11, которая

Рис. 39. Приспособление для измельчения и смешивания порошков

 

навернута на стойку 9, что удерживает основание, закрепленное колпачной гайкой 8. Электромотор накрыт металлическим кожухом 6 от пылесоса и закреплен винтами 7. Фланец 21 закреплен при помощи шпильки 10, длина которой подбирается в зависимости от применяемого электромотора. Электромотор крепится к фланцу 3 при помощи винтов 5. Измельчение и смешивание порошков производится при помощи крыльчатки 18, которая закреплена на конце вала электромотора.

Размельчители тканей. Предназначены для диспергирования животных тканей. Могут применяться также для приготовления эмульсий, суспензий и для измельчения растительного сырья (корней, листьев, травы). Размельчители тканей выпускаются промышленностью двух марок: РТ-1 с емкостью сосуда 800 мл и микроизмельчитель тканей РТ-2 емкостью 100 мл. Их рекомендуется применять в аптеках всех категорий.

Инструмент механизированный для дробления слежавшихся порошков предназначен для дробления слежавшихся кристаллических или аморфных порошков при извлечении из тары, например из бочек, барабанов и др. Прибор представляет собой электродрель с приданным к ней специальным ножом-дробилкой, который закрепляют в конусном отверстии шпинделя электродрели. В комплект инструмента входят: шнур электропитания с вилкой и приводом заземления, защитные очки, резиновые перчатки, специальный ключ. Инструмент используют на аптечных складах, а также в аптеках лечебно-профилактических учреждений. Производительность труда работника при использовании инструмента возрастает в 4—5 раз. При работе следует соблюдать правила техники безопасности и пользоваться резиновыми диэлектрическими перчатками, защитными очками.

Кроме этого, для тонкого измельчения порошков применяют шаровые мельницы, которые представляют собой фарфоровый или металлический барабан, во внутрь которого закладывают стальные или фарфоровые (для аптек лучше фарфоровые) шары различного диаметра. Вещество, загруженное в барабан, истирается между шарами и внутренней поверхностью корпуса. В практике аптек применяются следующие марки мельниц.

Шаровая мельница типа «Лабор-2181» выпускается в Венгрии (рис. 40).

После загрузки в барабан фарфоровых шариков и измельчаемого материала его закрывают крышкой, прижимают винтом для обеспечения герметичности. В комплект мельницы входят фарфоровые барабаны емкостью 0,9 л (2 шт.) и 0,5 л (1 шт.). Измельчение вещества происходит в течение 18—20 минут. Производительность шаровой мельницы около 6 кг/ч.

Шаровая электрическая мельница типаКМ-25(рис. 41).

Содержит чугунную станину, опорные резиновые ролики, электродвигатель в защищенном корпусе и пульт управления с программным устройством. Шаровые мельницы используют в основном для измельчения и

Рис. 40. Шаровая мельница типа «Лабор-2181»

 

Смешивания порошковых масс при приготовлении больших партий порошков и таблеток. Производительность труда при применении шаровых мельниц на этих операциях увеличивается в 2—3 раза. При этом в период

Рис. 41. Шаровая электрическая мельница типа КМ-25

 

работы шаровой мель ницы фармацевт (фасовщик)может осуществлять другую работу. В аптеке целесообразно выделить сотрудника, постоянно обслуживающего шаровые мельницы, которые устанавливают в отдельном помещении, так как они при работе создают повышенную запыленность и шум. При обслуживании шаровых мельниц рекомендуется защищать органы дыхания 4-слойными марлевыми повязками.

Крышки для предохранения порошков от рассыпания. После измельчения и смешивания порошковой массы ее отдельные ингредиенты, имеющие высокую степень дисперсности, легко распыляются от циркулирующих потоков воздуха в ассистентской, фасовочной и других помещениях. Эти потоки возникают в результате воздухообмена, движения людей, работы вентиляторов и т. д. Они захватывают верхние слои порошковой массы и разносят ее по помещениям, что может привести к различным аллергическим реакциям (дерматиты, конъюнктивиты) у сотрудников аптек. Для устранения этого явления А. И. Чирков предложил крышки, представляющие собой пластинку из органического стекла размером 250x300 мм с бортиками высотой 300 мм и ручкой.

Устройство для автоматизированной расфасовки и упаковки лекарственных порошков в полимерную пленку. Большинство порошков имеют плохую сыпучесть (фенацетин, кофеин-бензоат натрия, барбамил, бромизовал, фталазол) или совсем не сыпятся (папаверина гидрохлорид, норсульфазол, анальгин, сульфадимезин, спазмолитин, фенобарбитал). Такие порошки содержат частицы небольших размеров анизодиаметричес-кой формы и обладают большой контактной поверхностью. Плохая сыпучесть лекарственных порошков может являться причиной значительного отклонения в массе отдельных доз порошка вследствие неравномерной подачи его в мерник при объемном методе дозирования. Для устранения этого П. П. Печерским было предложено автоматизированное дозирующее устройство (рис. 42), работающее по весовому принципу действия с принудительной подачей порошка.

Важнейшим условием надежности и бесперебойности работы весового дозатора является равномерность подачи порошка в дозировочную чашку весовой системы. К основным деталям узла подачи порошка относятся: бункер с выпускной воронкой, шнек, мешалка. Материалом для изготовления деталей была выбрана нержавеющая сталь Х18Н9, что позволяет проводить расфасовку порошков с различными химическими свойствами.

Р о т о р н о-в ибрационная таблеточная машина для прямого прессования лекарственных порошков. Для получения таблеток методом прямого прессования П. П. Печерским была предложена 18-пуансонная роторно-вибрационная таблеточная машина РВТМ-18 (рис. 43).

Рис. 42. Общий вид устройства для автоматизированной расфасовки и упаковки лекарственных порошков в полимерную пленку

Рис. 43. Общий вид роторно-вибрационной таблеточной машины для прямого прессования лекарственных порошков

Для вибрационного прессования лекарственных порошков с различными структурно-механическими и технологическими характеристиками в разработанной таблеточной машине применен низкочастотный механический ротационно-импульсный вибратор, обеспечивающий независимую регулировку амплитуды и частоты.

Способ подачи энергии вибрации формуемому порошку от элементов прессинструмента осуществляется по схеме «вибрирующий пуансон». При включении электропривода нижний вращающийся диск вибратора начинает вращаться и своими роликами набегает на ролики верхнего подвижного диска. Диск, поднимаясь на валу, перемещает во втулках нижние пуансоны, которые своими фланцами сжимают возвратные пружины. Когда верхние ролики сходят с нижних роликов, пуансон вместе с верхним подвижным диском под воздействием возвратных пружин возвращаются в исходное состояние. Функция возвратных пружин заключается в том, чтобы возвращать нижние пуансоны с верхним подвижным диском в первоначальное (до упора) положение. Это может качественно осуществляться только при условии, что в процессе нажима (в каждом цикле) пружины не отходят от фланцев нижних пуансонов. Поскольку это условие выполнимо только в том случае, когда собственная частота колебаний возвратных пружин выше рабочей частоты вибратора, то использовавшиеся пружины были рассчитаны на динамическую нагрузку.

Расфасовка порошков в аптеках до настоящего времени является одной из наиболее трудоемких и малопроизводительных операций. Сложность механизации данной операции объясняется большой номенклатурой и небольшими партиями порошков, а также специфическими требованиями, которым должны отвечать дозирующие устройства. С целью ускорения дозирования порошков в НИИФ России сконструирован дозатор порошков, первая модель которого ДФ-2, выполненная с использованием стандартных ручных равноплечих весов типа ВР, не обеспечивала необходимой долговечности дозатора и надежности его работы, так как опорные и грузоподъемные призмы коромысла весов быстро изнашивались. Были выявлены также отдельные дефекты в работе электромеханической системы. Для их устранения институт разработал усовершенствованную модель весового дозатора порошков для аптек типа ДВА-1,5, предназначенную для порционного дозирования лекарственных веществ с объемной массой 0,3—0,8 г/см³ на дозы от 0,15 до 1,5 г.

Производительность дозатора 6—15 доз/мин в зависимости от величины массы дозы и сыпучести дозируемого порошка. Общий вид дозатора ДВА-1,5 показан на рис. 44.

На вертикально-шарнирной смонтированной стойке дозатора 1 укреплены мотор-редуктор 2 и бункер 3. На передней панели дозатора расположена весовая система 5, индуктивный датчик 4 и тумблер включения аппарата 7. В нерабочем состоянии весовую систему и индуктивный датчик закрывают колпаком из прозрачной пластмассы. Под кожухом расположена электромеханическая система управления работой дозатора. В комплект входят трехполюсная вилка с розеткой для подключения аппарата к электрической сети и система заземления, а также четыре сменных шнека 6 и комплект разновесов.

Дозатор порошков ДВА-1,5 целесообразно использовать при фасовке порошков в аптеках от 300 штук и более. Помимо дозирования по массе используется дозирование порошков по объему. Оно менее точно, чем дозирование по массе, однако отличается большой производительностью. Примером дозатора по объему может служить ложечка-дозатор ТК-3.

Рис. 44. Дозатор весовой аптечный для порошков ДВА-1,5

 

Дозатор порошков ТК-3 рассчитан на расфасовку порошков дозами от 0,2 до 1,0 г. Этот цельнометаллический прибор, напоминающий по форме ложечку, состоит из корпуса 3, сбрасывателя 2, дозатора 1 и винта настройки 5. Перед началом работы устанавливают заданную массу дозы. Для этого бункер дозатора помещают в порошковую массу. Делая упор большим пальцем правой руки, продвигают сбрасыватель в сторону бункера и удаляют излишек порошка, держа прибор над сосудом с порошковой массой. Не снимая пальца, сбрасыватель возвращают в исходное положение, открывая тем самым бункер. Дозу высыпают на весы и проверяют массу. При несоответствии массы дозы устанавливают необходимый объем бункера вращением винта настройки. После этого прибор готов к работе. После работы каждый раз прибор надо хорошо очистить. При необходимости его следует разобрать. Для этого необходимо надавить на язычок — упор 4, находящийся в верхнем прямоугольном отверстии на верхней плоскости прибора, и, продвигая сбрасыватель вперед, вынуть его из корпуса.

Рис. 45. Дозатор порошков ТК-3

 

Затем, вращая головку винта против часовой стрелки, вынимают дозатор. Сборка дозатора производится в обратном порядке.

Недостатком дозатора ТК-3 является то, что каждый раз необходимо для каждого порошка подбирать величину дозируемого объема. Кроме того, этот прибор пригоден для дозирования не всех порошкообразных веществ, так как точность дозирования зависит от физических свойств последних.

Кристаллические порошки, такие, как глюкоза, кислота ацетилсалициловая, фенилсалицилат и другие подобные вещества, дозируются достаточно точно, а при дозировании аморфных порошков типа цинка оксида, магния оксида и т. п. отклонения получаются выше допускаемых фармакопеей.

В настоящее время дозаторы ТК-3 изготавливаются также из ударопрочного полистирола марки УП-1. Пластмассовый дозатор легче металлического, что облегчает работу с ним. Полистирол достаточно стойкий по отношению к порошкообразным лекарственным средствам, за исключением камфоры (растворяет полистирол), бромкам-форы и ментола (при длительном контакте полистирол растрескивается). Пластмассовые дозаторы можно мыть щелочными растворами (при температуре до 60 °С) и протирать этанолом любой концентрации.

Объемный дозатор порошков ДПР-2 (рис. 46) устроен по принципу дозатора ТК-3, но более усовершенствован.

Дозатор порошков ручной предназначен для объемного дозирования сыпучих лекарственных веществ в дозах от 0,1 до 2,0 г. Выполнен ДПР-2 в виде полого цилиндрического корпуса с подвижно смонтированным внутри него штоком, ходовой гайкой и съемным наконечником. Принцип работы состоит в заполнении регулируемой мерной полости фасуемым порошком при погружении наконечника дозатора в этот порошок. Дозирование порошка осуществляется путем перемещения штока.

Имеются более совершенные, чем ручные дозаторы (по точности и скорости дозирования), приборы для автоматического дозирования порошков. Они бывают разных конструкций с производительностью от 5

Рис. 46. Дозатор порошков ручной объемный ДПР-2

 

до15 доз порошков в минуту с точностью дозирования ±2 %

Технические средства в технологии сборов. В последнее время популярность сборов как одной из наиболее простых форм применения лекарственных растений значительно возросла. При этом в лечебной практике все шире стали применять многокомпонентные сборы. Качество

Рис. 47. Смеситель для получения лекарственных сборов

 

сборов определяется равномерностью смешения их составных частей, что в аптечных условиях является весьма трудоемким процессом, так как части различных растений отличаются толщиной, формой, массой, в результате чего сборы расслаиваются. Нередко значительная запыленность воздуха при технологии сборов вызывает у персонала аллергические реакции.

В аптеках г. Киева (аптека № 64) внедрен вращающийся смеситель, который сводит до минимума выше упомянутые недостатки (рис. 47).

Корпус смесителя цилиндрической формы 2 свободно вращается на валу 4, закрепленном на станине 5. Для загрузки и выгрузки лекарственного сырья в корпусе имеется специальный люк 3. Фиксатор 1 корпуса закрепляет его в нужное положение: в верхнее — при загрузке сырья, в нижнее — при выгрузке готового сбора, в среднее — при проверке качества смешения, очистки и т. д.

Смешивание сырья осуществляется при помощи лопастей, укрепленных на валу 4. Концы их соединены между собой металлической проволокой. Вал приводится в движение ручкой. Станина смесителя 5 выполнена из железного уголка. В нижней части ее размещена сетка-подставка 6 для тары, в которую собирают приготовленный сбор.

Использование смесителя (при равных условиях работы) примерно в 5—6 раз снижает затраты труда при приготовлении сборов. Качество получаемой продукции соответствует требованиям ГФ.