姬杰瑋

（中國(guó)藥科大學(xué)醫(yī)藥發(fā)展研究中心，江蘇南京210009）

0 引言

制粒是為改善粉末流動(dòng)性而使較細(xì)顆粒團(tuán)聚成粗粉團(tuán)粒的工藝。幾乎所有的固體制劑在制備過(guò)程中都要先經(jīng)過(guò)制粒的工序，所制成的顆?？梢允亲罱K產(chǎn)品如顆粒劑，也可以是中間產(chǎn)品如片劑。通過(guò)制粒可以防止各成分的離析，調(diào)整堆積密度，改善溶解性能。另外，在片劑的生產(chǎn)中制粒可以改善片劑生產(chǎn)中壓力的均勻傳遞，而且制粒還可以防止粉塵飛揚(yáng)及器壁黏附，避免污染和交叉污染，以及避免造成原料損失，有利于GMP的管理。

在醫(yī)藥生產(chǎn)中廣泛用于制粒的方法主要有3大類：濕法制粒、噴霧制粒和干法制粒。下面以美國(guó)Fitzpatrick公司生產(chǎn)的IR520 Chilsonator輥壓干法制粒機(jī)為例，介紹干法制粒的最新技術(shù)發(fā)展。該制粒機(jī)外形如圖1所示。

1 設(shè)備特性

Fitzpatrick公司生產(chǎn)的IR520 Chilsonator輥壓干法制粒機(jī)滿足美國(guó)cGMP的設(shè)計(jì)要求，滿足美國(guó)聯(lián)邦法規(guī)第21章第11款關(guān)于電子標(biāo)簽和電子簽名的要求。同時(shí)，該設(shè)備還具有以下特性：（1）可以與眾多的功能和選項(xiàng)進(jìn)行配置，處理各種各樣的應(yīng)用程序。（2）可選擇就地清洗。（3）便攜式：IR520可以作為一個(gè)獨(dú)立的或便攜的機(jī)器安裝，它的所有技術(shù)組件是封閉和可分離的，所有的控制是獨(dú)立的。（4）入墻設(shè)計(jì)：可以將設(shè)置在操作室與產(chǎn)品相接觸的部件和在技術(shù)室的機(jī)械部件分離開(kāi)來(lái)。

2 設(shè)備結(jié)構(gòu)與工作原理

2.1 設(shè)備結(jié)構(gòu)

IR520 Chilsonator輥壓干法制粒機(jī)的生產(chǎn)流程是首先將原輔料投入進(jìn)料系統(tǒng)，經(jīng)軋輥壓實(shí)成片，通過(guò)篩選器制粒，最后得到產(chǎn)品進(jìn)入接收容器，整個(gè)過(guò)程是自動(dòng)化控制的。一臺(tái)Chilsonator輥壓干法制粒機(jī)主要包括以下幾個(gè)部分：

2.1.1 進(jìn)料系統(tǒng)

進(jìn)料系統(tǒng)是該設(shè)備最突出的地方，F(xiàn)itzpatrick進(jìn)料系統(tǒng)包括一個(gè)進(jìn)料斗、一個(gè)水平進(jìn)料螺桿和一個(gè)垂直預(yù)壓縮螺桿。如圖2所示。

垂直螺桿的作用是提供一個(gè)相對(duì)緩慢的速度來(lái)壓縮原料使夾帶的空氣能夠溢出，并且對(duì)在軋輥的輥隙區(qū)的脫氣材料施加壓力。此進(jìn)料系統(tǒng)擁有的產(chǎn)品特性范圍更廣，如允許設(shè)備以適應(yīng)變化的堆積密度和曝氣特性的處理。在極端的情況下，還有一個(gè)可選的真空系統(tǒng)，以協(xié)助再脫氣。

2.1.2 產(chǎn)品封閉系統(tǒng)和N2惰化系統(tǒng)（可選）

產(chǎn)品密封系統(tǒng)（PCS）被設(shè)計(jì)成可以完全覆蓋于生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)品和后續(xù)壓片機(jī)進(jìn)料部分。由于它獨(dú)特的過(guò)濾器和真空系統(tǒng)使設(shè)備的出料口和后續(xù)壓片機(jī)進(jìn)料部分之間的連接是密閉的。

PCS系統(tǒng)包括以下優(yōu)點(diǎn)：防止產(chǎn)品污染；最小的產(chǎn)品損失。同時(shí)，PCS系統(tǒng)還可以與N2惰化系統(tǒng)相結(jié)合，能夠最大限度地減少產(chǎn)品與氧氣接觸概率和發(fā)生爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。

2.1.3 自動(dòng)化控制系統(tǒng)

自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)有優(yōu)良的操作接口和數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)以提供最佳的過(guò)程控制。操作接口能夠以圖片形式從操作界面查看操作參數(shù)和機(jī)器狀態(tài)信息。

該自動(dòng)化控制系統(tǒng)包括以下特點(diǎn)：（1）故障在線診斷功能；（2）訪問(wèn)限制功能；（3）維護(hù)和校準(zhǔn)程序；（4）輥縫控制；（5）歷史趨勢(shì)；（6）生成報(bào)告；（7）報(bào)警管理；（8）滿足聯(lián)邦法規(guī)第21章第11款關(guān)于電子標(biāo)簽和電子簽名的要求。

自動(dòng)化控制系統(tǒng)還可根據(jù)客戶指定標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)控制，這包括特殊的選項(xiàng)，如防爆執(zhí)行和特殊的電壓要求。

2.1.4 軋輥

該設(shè)備可以有各種軋輥表面，設(shè)備的懸臂設(shè)計(jì)也使軋輥易于更換，這種方便的功能使IR520適用于實(shí)驗(yàn)室和小型生產(chǎn)裝置。軋輥表面的紋理和配置在壓實(shí)粉末的效率和產(chǎn)率方面有顯著的效果。該設(shè)備主要有2種軋輥表面，如圖3所示。一種是光滑表面，圓周的或有凸邊皺狀花紋的；另一種是有軋輥軸線方向凹凸相間的花紋的。

2.1.5 制粒機(jī)

制粒機(jī)通過(guò)選擇和配置不同的制粒葉片，如圖4所示，可以滿足客戶所需的顆粒分布。在選擇工作參數(shù)上主要包括3點(diǎn)：葉片形狀、轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和篩孔尺寸。

2.1.6 低容量的進(jìn)料系統(tǒng)（可選）

這個(gè)可選的系統(tǒng)允許用于處理少至50 g，多至2 kg的容量，而且能保證最小的損失。此功能非常適合用于研究和發(fā)展的要求，所得到的結(jié)果可用于擴(kuò)展到標(biāo)準(zhǔn)IR520或更大的Chilsonators的生產(chǎn)。

2.2 工作原理

2.2.1 輥壓

壓實(shí)的基本概念是對(duì)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)輥之間的粉末施加一定的壓力，通過(guò)該區(qū)域的最大的壓力使體積減小，材料形成固體壓塊或片。壓實(shí)過(guò)程的控制因素有軋輥表面、直徑、圓周速度、分離力或壓力、進(jìn)料螺桿的設(shè)計(jì)和被加工材料的基本壓實(shí)特性。

如圖5所示的是致密化過(guò)程的幾何形狀。在滑移區(qū)域中，由于兩個(gè)軋輥朝向彼此打開(kāi)，所以原料向下移動(dòng)的速率小于輥的表面速度。在輥隙區(qū)域中，原料以和輥表面相同的速度移動(dòng)，在兩個(gè)輥?zhàn)拥闹行闹g具有最大的壓力。兩輥之間施加于原料上的壓力由液壓缸提供。液壓缸對(duì)于可以水平移動(dòng)的浮動(dòng)輥的作用是取決于進(jìn)料的體積和被施加的壓力。

2.2.2 制粒

FitzMill制粒機(jī)的設(shè)計(jì)具有很大的靈活性，主要有3個(gè)變量，分別是：葉片形狀、轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和篩孔尺寸。在腔室內(nèi)轉(zhuǎn)子的葉片鋒利面適用于粗大顆粒，較平緩面適用于更細(xì)的顆粒。該轉(zhuǎn)子是可逆的，并允許使用雙刮刀。通過(guò)選擇在該轉(zhuǎn)子與該電機(jī)上的帶驅(qū)動(dòng)單元的皮帶輪的直徑能夠固定速度，還可以提供用于變速度的階梯式遞變的皮帶輪或變頻器。高速用于精磨，慢速則用于較粗大的顆粒。在開(kāi)放的腔室中的篩選器是一個(gè)穿孔的金屬網(wǎng)板，以適應(yīng)腔室的輪廓選擇的形狀，如圖6所示。

3 結(jié)語(yǔ)

Fitzpatrick機(jī)器被設(shè)計(jì)成快速拆卸和清潔，以滿足衛(wèi)生和cGMP要求。IR520 Chilsonator輥壓干法制粒機(jī)拆卸方便，堅(jiān)固的不銹鋼部件易于清理，而且不必?fù)?dān)心損壞，所有部件的設(shè)計(jì)都是無(wú)死角。同時(shí)，徹底的檢查也和部件重組一樣簡(jiǎn)單，可選的就地清洗系統(tǒng)可有效消除拆卸過(guò)程中的粉塵接觸，也優(yōu)于徹底清洗。IR520 Chilsonator輥壓干法制粒機(jī)同樣具有精確的可重復(fù)的結(jié)果，使設(shè)備成為最關(guān)鍵的應(yīng)用程序的理想選擇。（*導(dǎo)師、通訊作者：梁毅）

［1］梁毅.新版GMP教程［M］.北京：中國(guó)醫(yī)藥科技出版社，2011