王利偉

（北京翰林航宇科技發(fā)展有限公司，北京102205）

0 引言

顆粒劑是指藥物與適宜的輔料制成具有一定粒度的干燥顆粒狀制劑，分為可溶顆粒（通稱顆粒）、混懸顆粒、泡騰顆粒、腸溶顆粒、緩釋顆粒和控釋顆粒等，以供口服使用。

隨著顆粒劑在制藥行業(yè)的普及以及所占市場份額逐年上升，如何計量顆粒劑就顯得尤為重要。目前在制藥機械行業(yè)內，對顆粒劑（包括微丸類）的灌裝主要依靠全自動顆粒包裝機、全自動硬膠囊充填機來完成。同樣是實現(xiàn)小顆粒的灌裝，顆粒包裝機和硬膠囊充填機對物料的適應性也各有差異，現(xiàn)對這2種設備的灌裝作進一步分析，以期更好地提升制藥裝備的工藝水平，為藥品制造企業(yè)的顆粒灌裝方式提供更加多元的選擇。

1 顆粒包裝機

1.1 顆粒包裝機的發(fā)展和工作流程

在諸多的制藥生產(chǎn)廠商中，有一部分選擇了將顆粒包裝成小袋的形式。目前國內使用的多列顆粒包裝機的前身是在參照國外先進的同類機型基礎上研制開發(fā)的顆粒包裝設備，適用于制藥、食品、日化等行業(yè)中的松散狀、無粘性并具有一定流動性顆粒狀物料的小袋包裝。

顆粒包裝機的工作流程：包裝材料→薄膜器成型→縱封合→橫封合→打批號→切易撕口→縱切/縱向斷裂線→橫切/橫向斷裂線→橫切→成品。工作過程自動完成計量、制袋、充填、封合、打批號、切斷以及計數(shù)等一系列的包裝工作，自動完成對顆粒物料的包裝。

考慮到成本因素的影響，很大一部分制造商選擇的薄膜含鋁量都很低，甚至是無鋁的塑膜，這就對顆粒劑的灌裝計量提出了更高的要求，畢竟在袋裝中包裹的物料所占的比重決定了成品的合格率。

1.2 顆粒包裝機常見的灌裝計量

在目前國內的制藥機械生產(chǎn)制造商中，顆粒包裝機主要有擺動式下料和螺桿旋轉進料2種灌裝方式。

1.2.1 擺動式下料方式

擺動式下料方式（圖1）是借鑒原有國外機型的下料方式，原有機型的下料方式為擺動式雙側下料，對零件加工精度、裝配調整提出了非常高的要求。此方式可單道獨立調整下料，速度快、效率高，但對顆粒的要求也很高（必須均勻、流動性好）。在此種雙側下料中，其單道供料為雙側2套計量，如顆粒的粒度不理想，出現(xiàn)單側計量超差時，調整就非常困難。在設備運轉狀態(tài)下，如裝量超差，很難分清是哪一側的計量出現(xiàn)了問題，一旦調整失誤會造成較大的物料浪費和包材浪費。

圖1 擺動式下料方式

為了解決雙側下料的弊病，國內的諸多同行將其改為擺動式單側下料，取消了一側的計量裝置，改用料斗接料。改進后雖然調整方便了，但依然存在以下的弊端：（1）擺動料管為漏斗方式，即上大下小，物料下移全靠自重；（2）物料通過的管路細長，物料在向下流動時，在料管的接口處會產(chǎn)生擠壓力，如果顆粒均勻度不夠會在很大程度上影響計量精度；（3）擺動料管的運動軌跡為弧線，與計量斗的間隙必須要調整合適，避免物料堆積，否則也會造成裝量的誤差。

1.2.2 螺桿旋轉的進料方式

螺桿旋轉的進料方式（圖2）相對而言較為簡單，取消了擺動式下料的擺動料管機構，通過伺服電機帶動單一的螺桿旋轉，將物料間歇送入計量料斗（80目≤細微顆粒包裝≤400目），通過攪拌機構，使物料依次進入分裝的小袋。

圖2 螺桿旋轉的進料方式

螺桿旋轉的進料方式在工作過程中有幾個通道就需安裝幾個相應的下料機構，各個螺桿的相互協(xié)調是設備調整的一個難點。由于物料在灌裝中主要依靠螺桿的旋轉，因此對螺桿的加工精度就提出了相對較高的要求。另外，由于其在相對密閉的空間內完成連續(xù)旋轉，所產(chǎn)生的熱量無法釋放，一些受熱產(chǎn)生化學變化的顆粒會被擋在此種進料的范圍之外。

2 硬膠囊充填機

2.1 硬膠囊充填機的工作原理

硬膠囊充填機的工作原理如圖3所示。

圖3 硬膠囊充填機的工作原理

盛放在料斗里的硬膠囊隨著機器的運轉，逐個進入順序裝置的順序叉內，經(jīng)過膠囊導槽和撥叉的作用使膠囊完成調頭動作，機器每動作一次，釋放一排膠囊進入模塊孔內，并使膠囊的囊體在下、囊帽在上。

轉臺做間隙轉動運動，使膠囊在轉臺的模塊中被輸出到各工位。在第1、2工位上，真空分離系統(tǒng)把膠囊順入到模塊孔中的同時將體和帽分開。在第3、4工位上，下模塊向外伸出，與上模塊錯開，以備填充物料。在第5工位上，充填桿把壓實的藥柱推到膠囊體內。第6工位是把上模塊中體和帽未分開的膠囊清除吸掉。在第7、8工位上，下模塊縮回與上模塊合并，并且進行微丸充填。第9工位經(jīng)過推桿作用使充填好的膠囊扣合鎖緊。第10、11工位是將扣合好的成品膠囊推出收集。在第12工位，真空清理器清理模塊孔后進入下一個循環(huán)。

2.2 硬膠囊充填機對顆粒常用的灌裝計量

在通常狀況下對顆粒劑的灌裝可分為2種，一種是實現(xiàn)對直徑1mm左右小球的充填，一般情況下稱之為微丸充填，另一種是對長條狀顆粒進行充填。

2.2.1 微丸充填

微丸灌裝主要依據(jù)物料的差異分為真空吸附方式和插板方式。

2.2.1.1 真空吸附方式

真空吸附方式是利用真空負壓將小丸吸滿一定的體積，通過旋轉一定位移，將小丸灌裝到硬膠囊殼內，對藥物微丸表面沒有傷害，適用于對顆粒表面完整性要求較高的物料。

該裝置由計量管、計量桿、壓出機構、傳動機構、微丸料斗等組成，是一種目前較為理想的微丸計量及充填裝置，其每套裝置安裝有2組計量管。其具體的工作過程如圖4所示。

圖4 真空吸附方式的工作過程

（1）一組計量管插入料筒內經(jīng)真空吸附一定容量的微丸，另一組計量管位于空膠囊體正上方；（2）計量管裝置升高到一定高度；（3）計量管裝置旋轉180°；（4）裝置下降到原始高度，吸附微丸的一組計量管位于被灌注膠囊體的上方，負壓解除，壓出機構壓動計量桿，將計量管內的微丸推出，注入到下模塊中的膠囊體內，此時另一組計量管正在吸附定量的顆粒，開始另一個工作循環(huán)。

該裝置具備自己的特點，真空吸附、計量精確；計量管內的柱塞經(jīng)調整后容量一定，故裝量精確。兩排計量管一邊吸附，一邊填充，結構簡化，轉換迅速。計量過程由于采用氣體作為傳遞及作用介質，與微丸屬于柔性接觸，對微丸不造成任何損壞，故特別適合于緩釋制劑微丸的充填。在工作過程中，計量管口多余的微丸可通過吹氣的方式清除，保證計量的精確。

2.2.1.2 插板方式

插板方式可以配備相應規(guī)格的計量部件和模具底板，由此可對各種型號的硬膠囊進行微丸充填灌裝（微丸的直徑要求在0.8～1.2mm）。物料的計量可調，劑量準確，操作方便，安全可靠。

此種裝置的核心計量板裝置是由劑量叉、撥叉、移動板組成。其具體的工作原理如圖5所示。

圖5 插板式裝置的工作原理

板與托板連在一起（板與托板連在一起的機構叫移動板）左右移動，撥叉固定不動，通過移動板的左右周期性擺動實現(xiàn)微丸充填。其機構特點是，板上開孔位置與托板開孔位置相互錯開，當板與托板同時移動時，板上開孔與撥叉相通，物料落到撥叉內，此時托板上的開孔是與撥叉錯開的，物料在一定時間內可以充滿撥叉內部。當移動板再繼續(xù)移動時，板的開孔與撥叉錯開了，此時底部的托板開孔是與撥叉相通的，撥叉內物料可以完全落到空膠囊內部。

劑量叉與撥叉組合如圖6所示，劑量叉與撥叉組合形成的體積是用來控制充填的微丸的，由于劑量叉可以前后移動，從而改變內容物的體積，達到調整裝量的目的。

圖6 劑量叉與撥叉組合

這種機構的優(yōu)點在于裝量可以調整，解決由于物料批次不同造成密度差異大的問題。缺點是曲柄連桿機構的穩(wěn)定性差，長時間使用后，機構慣性大，容易造成裝量不穩(wěn)。

2.2.2 長條狀顆粒灌裝充填

本公司自主設計的傳動裝置（圖7），配備特殊的銅盤、密封擋片及傳動機構，可對各種型號的硬膠囊進行物料的充填。對同一密度的物料其藥量由計量盤的厚度來決定，劑量準確，操作方便，安全可靠。

圖7 傳動裝置

如圖7所示，動力右主軸傳給凸輪，凸輪帶動擺臂往復運動，擺臂帶動擋片打開或關閉下料通道實現(xiàn)顆粒的灌裝。

傳動裝置結構的計量原理：物料重量是依靠計量盤孔的體積來控制，通過改變計量盤的厚度可以實現(xiàn)不同的重量充填要求；在計量盤轉動過程中，顆粒通過自重流入計量盤孔中，擋片和銅盤共同形成一個靜止不動的環(huán)狀密封體，當下模塊和計量盤都運動到指定位置靜止不動時，下模塊孔和計量盤孔完全對正，此時擋片在傳動機構作用下打開，使計量盤孔內的顆粒流入對應的下模塊孔中，在計量盤轉動前，擋片回到初始位置，又和銅盤共同形成一個靜止不動的環(huán)狀密封體，完成整個充填過程；在整個充填過程中，計量盤孔和模塊孔沒有任何交叉，所以各孔間就不存在混填現(xiàn)象，能夠保證各孔間重量一致；由于填充不存在外力擠壓，而是靠顆粒在計量盤5次間歇轉動過程中的自重流入孔中，故不存在顆粒被大量破壞的現(xiàn)象。

3 結語

從機械原理角度以及顆粒包裝機和硬膠囊充填機對顆粒的適應性來看，這2種設備在顆粒劑灌裝計量中有一定的互補性，在顆粒包裝中如出現(xiàn)顆粒細小、物料混合（顆?；烊敕垠w）情況，不妨嘗試硬膠囊充填機的插板式灌裝結構，在開合的過程中避免了擺動時計量的偏差及其物料的分層；在硬膠囊充填中如出現(xiàn)物料流動性差，不妨采用螺桿進料，使得物料得到充分的攪拌。由此可以看出，如將兩者的顆粒灌裝技術進行必要的結合，定會對制藥裝備產(chǎn)生一定的推動作用，并能為廣大的制藥企業(yè)提供良好的制劑計量解決方案。

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