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畜牧人

標題: 國外干法制粒機的觀察與探討 [打印本頁]

作者: 007畜牧 時間: 2013-11-7 09:26
標題: 國外干法制粒機的觀察與探討

　　摘要：以德國Alexanderwerk公司設計的WP120Pharma干法制粒機為例，介紹了國外干法制粒設備的理念和技術，可為國內相關單位借鑒。

　　關鍵詞：干法制粒機；WP120Pharma；設備特性；結構和原理
　　隨著質量源于設計（QualitybyDesign）的理念不斷深入，藥品生產工藝研發和中試也越來越受到制藥行業的重視，旨在解決藥品生產工藝在從實驗放大到批量生產的過程中普遍存在諸多問題的現狀。
　　干法制粒相較于傳統濕法制粒，具備將粉體原料直接制成滿足用戶要求的顆粒狀產品，無需任何中間體和添加劑，造粒后產品粒度均勻，堆積密度顯著增加，不僅控制污染，又減少粉料和能源費，改善物料外觀和流動性，便于貯存和運輸，可控制溶解度、孔隙率和比表面積等諸多優點，尤其適用于濕法混合制粒、一步沸騰制粒無法作業的物料。
　　正是基于以上兩點，德國Alexanderwerk公司設計出了一種新型的、適用于研發實驗和中試用的WP120Pharma干法制粒機，能夠廣泛用于藥品研發部門或小批量生產，如圖1所示。

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　　1 設備特性
　　由于在藥品研發或中試過程中，為節約成本，生產批量通常相對比較小，這點在某些成本高昂的生物藥品上體現得更為明顯。而WP120Pharma干法制粒機的最小處理批量僅為5g/批，并具備在連續生產情況下制粒8～40kg/h，這使得該設備能完全符合藥品研發和中試的要求。
　　此外，研發或中試中需頻繁更換品種，而該設備采用的壓輥懸臂式安裝使得不同品種間的設備拆卸和清洗變得十分簡便。針對研發實驗或中試要求設備具備一定的移動性和靈活性，該設備則被設計為可移動單元，并將控制和操作面板直接集成在設備上（如圖2所示），以便能夠在不同使用地點快速投入生產。

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　　除以上特性之外，WP120Pharma的設計滿足了醫藥工業的法規和技術要求：(1)制粒裝置和動力裝置在空間上相分離；(2)壓輥垂直排列消除了重力影響；(3)設備設計符合cGMP；(4)兩級篩分制粒系統，保證制出符合要求的顆粒；(5)采用醫用級不銹鋼制造；(6)所有非金屬材料符合FDA相關要求；(7)自動化PLC；(8)可選功能：在線清洗；(9)可選功能：電子記錄(符合21CFRPart11中相關要求)；(10)可選功能：隔音裝置；(11)可按照需要客戶需求標準（URS）進行設計。
　　2 結構和原理
　　2.1結構
　　WP120Pharma干法制粒機主要分為制粒裝置和動力裝置，兩部分在空間上完全隔離。制粒裝置又主要分為8個模塊（如圖3所示）：①為進料斗；②為螺桿進料系統；③為壓制單元，壓輥；④為預壓制單元；⑤為取樣口；⑥為兩級篩分制粒系統；⑦為取樣口；⑧為顆粒出口。
　　該設備不同于常規制粒機，增設⑤和⑦兩個取樣口正是考慮到藥品研發或中試中工藝參數分析時頻繁和多處取樣的需求。

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　　2.2制粒工作原理
　　2.2.1輥壓
　　干法制粒過程中輥壓過程的基本原理非常簡單，干粉狀或微細晶體狀原料被壓輥擠壓成薄片，并且薄片的質量決定了最終顆粒的質量。
　　普通干法制粒機的輥壓壓力和壓輥的間隙是相對固定的，并不能考慮到不同物料以及同一物料不同批之間的差異性。而WP120Pharma干法制粒機使用了最新輥壓控制技術，該設備的控制設備能夠調節不同物料以及同一物料不同批之間的任何物理性質的波動（如局部的不均勻），使得干法制粒的工藝參數（如處理量、片狀密度、輥壓壓力、速度等）能夠被精確、重復地調整，從而高效地生產出高質量的顆粒。
　　此外，在該設備的進料和輥壓處理過程之間有明確的、模塊化的分離，螺桿進料系統②直接將粉末送至壓輥③，使得輥壓過程不會影響螺桿進料系統的初步壓制過程，如圖4所示。

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　　2.2.2制粒
　　顆粒通常有相應的粒徑要求，一般以上下限的形式表示，超過規定粒徑的和粒徑不足的顆粒均不符合要求。而在經過輥壓處理后，預壓的薄片明顯要大于最終顆粒的尺寸上限，只有再經過制粒系統的粉碎才可生產出最終顆粒。而且，最終顆粒的下游處理工序（如壓制成片劑）要求顆粒的粒徑波動控制在一個較小的范圍內。
　　針對這一問題，WP120Pharma的制粒系統采用兩級對角線設計，第一級為預制粒裝置，第二級為最終制粒裝置，通過控制系統分別對兩級制粒系統的調節從而生產出粒徑相對穩定的顆粒。如圖5所示。
　　3 更適合GMP
　　從消費者角度出發，純凈是藥品最重要的屬性；從制藥廠商的角度來看，設備在功能上應當具備一定的靈活性，特別是實驗或中試用設備。WP120Pharma干法制粒機滿足以上兩個要求——潔凈和功能靈活。首先，WP120Pharma為完全密閉的干法制粒系統，可以減少生產過程中的粉塵污染，從而降低污染和污染的風險；其次，該設備采用了模塊化設計，整個制粒裝置完全可以只需使用少量工具即可拆卸，便于對所有模塊單元進行清洗，并且可以方便地更換其中的螺桿和壓輥以適應不同的制粒任務。

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　　4 結語
　　目前，WP120Pharma已被廣泛應用于實驗室或中試工廠中，用于測定隨后大批量生產中的工藝參數。在該設備上測定的工藝參數能夠輕松地放大到大型機器中，如Alexanderwerk制造的WP200Pharma。可以說，WP120Pharma是目前藥品研發或中試中理想的實驗用干法制粒機。
　　（作者：肖瀟梁毅中國藥科大學醫藥產業發展研究中心，江蘇南京210009）
　　[參考文獻]
　　[１]馮雄峰.干法制粒及設備的特點與影響干軋效果因素的簡述[J].機電信息,2006，4：49～50
　　[２]梁毅.GMP教程[M].北京：中國醫藥科技出版社，2003

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