國外干法制粒機的觀察與探討

007畜牧

　　摘要：以德國Alexanderwerk公司設(shè)計的WP120Pharma干法制粒機為例，介紹了國外干法制粒設(shè)備的理念和技術(shù)，可為國內(nèi)相關(guān)單位借鑒。

　　關(guān)鍵詞：干法制粒機；WP120Pharma；設(shè)備特性；結(jié)構(gòu)和原理
　　隨著質(zhì)量源于設(shè)計（QualitybyDesign）的理念不斷深入，藥品生產(chǎn)工藝研發(fā)和中試也越來越受到制藥行業(yè)的重視，旨在解決藥品生產(chǎn)工藝在從實驗放大到批量生產(chǎn)的過程中普遍存在諸多問題的現(xiàn)狀。
　　干法制粒相較于傳統(tǒng)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(chǎn)品，無需任何中間體和添加劑，造粒后產(chǎn)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(yōu)點，尤其適用于濕法混合制粒、一步沸騰制粒無法作業(yè)的物料。
　　正是基于以上兩點，德國Alexanderwerk公司設(shè)計出了一種新型的、適用于研發(fā)實驗和中試用的WP120Pharma干法制粒機，能夠廣泛用于藥品研發(fā)部門或小批量生產(chǎn)，如圖1所示。

　　1 設(shè)備特性
　　由于在藥品研發(fā)或中試過程中，為節(jié)約成本，生產(chǎn)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(xiàn)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(xù)生產(chǎn)情況下制粒8～40kg/h，這使得該設(shè)備能完全符合藥品研發(fā)和中試的要求。
　　此外，研發(fā)或中試中需頻繁更換品種，而該設(shè)備采用的壓輥懸臂式安裝使得不同品種間的設(shè)備拆卸和清洗變得十分簡便。針對研發(fā)實驗或中試要求設(shè)備具備一定的移動性和靈活性，該設(shè)備則被設(shè)計為可移動單元，并將控制和操作面板直接集成在設(shè)備上（如圖2所示），以便能夠在不同使用地點快速投入生產(chǎn)。

　　除以上特性之外，WP120Pharma的設(shè)計滿足了醫(yī)藥工業(yè)的法規(guī)和技術(shù)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(shè)備設(shè)計符合cGMP；(4)兩級篩分制粒系統(tǒng)，保證制出符合要求的顆粒；(5)采用醫(yī)用級不銹鋼制造；(6)所有非金屬材料符合FDA相關(guān)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(guān)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(shè)計。
　　2 結(jié)構(gòu)和原理
　　2.1結(jié)構(gòu)
　　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(tǒng)；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(tǒng)；⑦為取樣口；⑧為顆粒出口。
　　該設(shè)備不同于常規(guī)制粒機，增設(shè)⑤和⑦兩個取樣口正是考慮到藥品研發(fā)或中試中工藝參數(shù)分析時頻繁和多處取樣的需求。

　　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(zhì)量決定了最終顆粒的質(zhì)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(shù)，該設(shè)備的控制設(shè)備能夠調(diào)節(jié)不同物料以及同一物料不同批之間的任何物理性質(zhì)的波動（如局部的不均勻），使得干法制粒的工藝參數(shù)（如處理量、片狀密度、輥壓壓力、速度等）能夠被精確、重復地調(diào)整，從而高效地生產(chǎn)出高質(zhì)量的顆粒。
　　此外，在該設(shè)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(tǒng)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(tǒng)的初步壓制過程，如圖4所示。

　　2.2.2制粒
　　顆粒通常有相應(yīng)的粒徑要求，一般以上下限的形式表示，超過規(guī)定粒徑的和粒徑不足的顆粒均不符合要求。而在經(jīng)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(jīng)過制粒系統(tǒng)的粉碎才可生產(chǎn)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(nèi)。
　　針對這一問題，WP120Pharma的制粒系統(tǒng)采用兩級對角線設(shè)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(tǒng)分別對兩級制粒系統(tǒng)的調(diào)節(jié)從而生產(chǎn)出粒徑相對穩(wěn)定的顆粒。如圖5所示。
　　3 更適合GMP
　　從消費者角度出發(fā)，純凈是藥品最重要的屬性；從制藥廠商的角度來看，設(shè)備在功能上應(yīng)當具備一定的靈活性，特別是實驗或中試用設(shè)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(tǒng)，可以減少生產(chǎn)過程中的粉塵污染，從而降低污染和污染的風險；其次，該設(shè)備采用了模塊化設(shè)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(yīng)不同的制粒任務(wù)。

　　4 結(jié)語
　　目前，WP120Pharma已被廣泛應(yīng)用于實驗室或中試工廠中，用于測定隨后大批量生產(chǎn)中的工藝參數(shù)。在該設(shè)備上測定的工藝參數(shù)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(fā)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(yī)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究中心，江蘇南京210009）
　　[參考文獻]
　　[１]馮雄峰.干法制粒及設(shè)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(yī)藥科技出版社，2003


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