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干法制粒目的与制粒方法
时间:2015-05-05 点击次数:24038
  制粒目的与制粒方法
 
  多数的固体剂型都要经过“制粒”过程。制粒技术不仅应用于片剂、胶囊剂、颗粒剂等的制备过程,而且为了方便粉末的处理也经常需制成颗粒,再如供直接压片用的辅料也常需制成颗粒,以保证药品质量和生产的顺利进行。
 
  (一)制粒的目的
 
  (1)使粒子具有良好的流动性,在药物的输送、包装、充填等方面容易实现自动化、连续化、定量化;
 
  (2)防止由于粒度、密度的差异而引起的分离现象,有利于各种成分的均匀混合;
 
  (3)防止操作过程的粉尘飞扬及在器壁上的粘着,避免环境污染和原料的损失;
 
  (4)调整堆密度,改善溶解性能;
 
  (5)使压片过程中压力的传递均匀;
 
  (6)配方和操作适当时,可提高药效和药物的稳定性;
 
  (7)便于服用等。
 
  颗粒有可能是中间体,如片剂生产过程中的制粒;也有可能是产品,如颗粒剂等。制粒的目的不同,其要求有所不同或有所侧重。如压片用颗粒,以改善流动性和压缩成形性为主要目的;而颗粒剂、胶囊剂的制粒过程以流动性好、防止粘着及飞扬、提高混合均匀性、改善外观等为主要目的。近年来随着制药工业的发展,制粒技术也得到了很大的提高。
 
  (二)制粒方法的分类
 
  在医药生产中广泛应用的制粒方法可分为二大类。即湿法制粒、干法制粒。
 
  (1)湿法制粒:在原材料粉末中加入粘合液,靠粘合液的架桥或粘结作用使粉末聚结在一起而制备颗粒的方法。挤压制粒、转动制粒、流化床制粒、搅拌制粒等属于湿法制粒。
 
  (2)干法制粒:在原料粉末中不加入任何液体,靠压缩力的作用使粒子间距离接近而产生结合力,按一定大小和形状直接压缩成所需颗粒,或先将粉末压缩成片状或板状物后,重新粉碎成所需大小的颗粒。
 
  (三)粉粒间的结合力
 
  颗粒是由无数个粉粒(或结晶粒子)靠某种结合力结聚在一起形成的。为了区别原料的原始粒子和制成的颗粒,把前者叫做*粒子,把后者叫做第二粒子或颗粒。在制粒过程中,*粒子之间产生的结合力直接影响着第二粒子的强度、粒度、密度等各种粉体性质。制粒时粉粒间产生的结合力可归纳如下:
 
  (1)固体桥——因压力或摩擦而产生的局部熔融液的固化,粒子间溶液经干燥后析出的结晶及粒子间粘合剂的固化等所形成;
 
  (2)非流动性液体的粘附和粘结——粘性粘合剂(如糖、胶、树胶等)的吸附等作用产生的结合力;
 
  (3)流动液体的架桥作用——由粒子间液体的毛细管吸力和表面张力所产生的结合力;
 
  (4)粉粒间的吸引力——主要在细粉末的处理过程中产生的分子间引力(范德华力)、静电力等;
 
  (5)机械齿合力——当搅拌或压缩纤维状、块状粉粒时,使粉粒间齿合而结合在一起,此种结合与粒子的结构有关。
 
  在以上讨论的粉粒间的结合力中,固体桥的结合力为zui强,而粉粒间的引力zui弱,机
 
  械齿合力虽然较大,但对颗粒的强度影响不大。
 
  制粒技术及经验
 
  一、制粒技术概念
 
  制粒(granulation)技术:是把粉末、熔融液、水溶液等状态的物料加工制成一定形状与大小的粒状物的技术。
 
  制粒的目的:①改善流动性,便于分装、压片;②防止各成分因粒度密度差异出现离析现象;③防止粉尘飞扬及器壁上的粘附;④调整堆密度,改善溶解性能;⑤改善片剂生产中压力传递的均匀性;⑥便于服用,方便携带,提高商品价值。
 
  制粒方法:湿法制粒、干法制粒(也可以称之为一步制粒)其中湿法制粒应用zui多, (大部分国内外制药,食品,化工企业都在改用干法制粒)。
 
  制粒技术的应用:在固体制剂,特别在颗粒剂、片剂中应用zui为广泛。
 
  二、制粒方法
 
  (一)、湿法制粒(大部分国内外制药,食品,化工企业都在改用干法制粒)
 
  湿法制粒:在药物粉末中加入粘合剂或润湿剂先制成软材,过筛而制成湿颗粒,湿颗粒干燥后再经过整粒而得。湿法制成的颗粒具用表面改性较好、外形美观、耐磨性较强、压缩成形性好等优点,在医药工业中应用zui为广泛。
 
  湿法制粒机理:首先是粘合剂中的液体将药物粉末表面润湿,使粉粒间产生粘着力,然后在液体架桥与外加机械力的作用下制成一定形状和大小的颗粒,经干燥后zui终以固体桥的形式固结。
 
  湿法制粒主要包括制软材、制湿颗粒、湿颗粒干燥及整粒等过程。
 
  1、制软材:将按处方称量好的原辅料细粉混匀,加入适量的润湿剂或粘合剂混匀即成软材。
 
  制软材应注意的问题
 
  (1)粘合剂的种类与用量要根据物料的性质而定;
 
  (2)加入粘合剂的浓度与搅拌时间,要根椐不同品种灵活掌握;
 
  (3)软材质量。由于原辅料的差异,很难定出统一标准,一般凭经验掌握,用手捏紧能成团块,手指轻压又能散裂得开。
 
  (4)湿搅时间的长短对颗粒的软材有很大关系,湿混合时间越长,则粘性越大,制成的颗粒就越硬。
 
  2、制湿颗粒:使软材通过筛网而成颗 粒。颗粒由筛孔落下如成长条状时,表明软材过湿,湿合剂或润湿剂过多。相反若软材通过筛孔后呈粉状,表明软材过干,应适当调整。
 
  常用设备:摇摆式颗粒机、旋转制粒机
 
  筛网:有尼龙丝、镀锌铁丝、不锈钢、板块四种筛网。
 
  3、湿颗粒干燥:过筛制得的湿颗粒应立即干燥,以免结块或受压变形(可采用不锈钢盘将制好的湿颗粒摊开放置并不时翻动以解决湿颗粒存放结块及变形问题)。
 
  干燥温度:由原料必性质而定,一般为50-60℃;一些对湿、热稳定的药物,干燥温度可适当增高到80-100℃。
 
  干燥程度:通过测定含水量进行控制。颗粒剂要求颗粒的含水量不得超过2%;片剂颗粒根据每一个具体品种的不同而保留适当的水分,一般为3%左右。
 
  干燥设备:常用的有箱式(如烘房、烘箱)干燥、沸腾干燥、微波干燥或远红外干燥等加热干燥设备。
 
  4、整粒:湿颗粒干燥后需过筛整粒以将结成块的粒破碎开,以达到颗粒剂的粒度要求或片剂的压片要求。
 
  (1)颗粒剂:可用比制湿颗粒所用筛网目数小且在10目(1号筛)以内的筛网,把不能通过筛孔的部分进行适当解碎,然后再按照粒度要求,按粒度规格的下限,过60目或80目(5号筛),进行分级,取10-80目之间的颗粒;
 
  (2)片剂:颗粒可用比制湿颗粒所用筛网目数大的筛网。
 
  (二)、干法制粒
 
  干法制粒:将药物粉末(必要时加入稀释剂等)混匀后,用适宜的设备直接压成块,再破碎成所需大小颗粒的方法。该法靠压缩力的作用使粒子间产生结合力。可分为重压法和滚压法。
 
  重压法:又称大片法,系将固体粉末先在重型压片机上压成直径为20-25mm的胚片,再破碎成所需大小的颗粒。
 
  滚压法:系利用滚压机将药物粉末滚压成片状物,通过颗粒机破碎成一定大小的颗粒。
 
  干法制粒特点:常用于热敏性物料、遇水不稳定的药物及压缩易成形的药物,方法简单、省工省时。但应注意压缩可能引起的晶型转变及活性降低等。
 
  (三)、中药制颗粒
 
  中药制颗粒:一般多用旋转制粒
 
  1、药材细粉制粒:当配方的剂量不大时,可将药材磨成100目以上的细粉末,加入适宜的润湿剂或粘合剂制软材,过筛制粒。
 
  2、药材稠浸膏与药材细粉末混合制粒:将部分药材制成稠浸膏,另一部分药材磨成细粉末,两者混合制成软材,过筛制粒并干燥。本法可用药材的稠膏代替粘合剂,有利于减少片积体积,应用较多。如仅用稠膏为粘合剂时其粘结力不足时,可加入其它粘合剂。
 
  3、干浸膏制粒:将配方中的药材(除含挥发性成分的药材外)均经提取并制成干浸膏。将干浸膏碾碎成颗粒;或将干浸膏磨成细粉末后再加入适宜的润湿剂(如适宜浓度的酒精醇)制成软材后,制成颗粒。
 
  三、影响湿法制粒的因素
 
  1、原辅料性质
 
  (1)粉末细、质地疏松,干燥及粘性较差,在水中溶解度小;选用粘性较强的粘合剂,且粘合剂的用量要多些。
 
  (2)在水中溶解度大,原辅料本身粘性较强;选用润湿剂或粘性较小的粘合剂,且粘合剂的用量相对要少些。
 
  (3)对湿敏感,易水解;不能选用水作为粘合剂的溶剂,选用无水酒精醇或其它有机溶媒作粘合剂的溶剂。
 
  (4)对热敏感,易分解;尽量不选用水作为粘合剂的溶剂,选用一定溶度的酒精醇作粘合剂的溶剂,以减少颗粒干燥的时间和降低干燥温度。
 
  (5)对湿、热稳定;选用成本较低的水作为粘合剂的溶剂。
 
  2、润湿剂和粘合剂
 
  润湿剂(moistening agents):使物料润湿以产生足够强度的粘性以利于制成颗粒的液体。润湿剂本身无粘性或粘性不强,但可润湿物料并诱发物料本身的粘性,使之能聚结成软材并制成颗粒。如:蒸馏水、酒精醇。
 
  粘合剂(adhesives):能使无粘性或粘性较小的物料聚集粘结成颗粒或压缩成型的具粘性的固体粉末或粘稠液体。如聚维酮(PVP)、羟丙甲纤维素(HPMC)、羧甲纤维素钠(CMC-Na)、糖浆等。
 
  (1)种类
 
  ①蒸馏水:水本身无粘性,当物料中含有遇水能产生粘性的成分时,用蒸馏水润湿即可诱发其粘性而制成适宜的颗粒。但用水作润湿剂时,由于物料往往对水的吸收较快,较易发生湿润不均匀的现象,且干燥温度较高,故不耐热、遇水易变质或易溶于水的药物不宜采用。采用低浓度的淀粉或酒精醇代替,以克服上述不足。
 
  ②酒精醇:凡药物本身有粘性,但遇水能引起变质或润湿后粘性过强以致制粒困难,湿度不均、使干燥困难或制成的颗粒干后变硬,以及其压制的片剂不易崩解等,可选用适宜浓度的酒精醇作润湿剂。酒精醇浓度视药物的性质和环境温度而定,一般为30%-70%或更浓。且随着酒精醇浓度的增大,湿润后所产生的粘性降低,从一定程度上说,酒精醇是一种分散剂,降低颗粒之间的粘性,使粘性过强的物料容易成粒。中药浸膏片常用酒精醇做湿润剂,但应注意迅速操作,以免酒精醇挥发而产生强粘性的团块。
 
  ③聚维酮(PVP):白色或乳白色粉末,无毒,熔点较高,对热稳定(150℃变色),化学性质稳定,能溶于水和酒精醇成为粘稠胶状液体,为良好的粘合剂。
 
  ? PVP有不同规格型号,常用PVPK30作粘合剂。
 
  ? PVP水溶液、醇溶液或固体粉末都可应用。
 
  ? PVP干粉还可用作直接压片的干燥粘合剂。
 
  ? PVP3%-15%(常用3~5%)的酒精醇溶液常用于对水敏感的药物制粒,制成的颗粒可压性好。可用于那些可压性很差的药物,但应注意:这些粘合剂粘性很大,制成的片剂较硬,稍稍过量就会造成片剂的崩解超限。
 
  ? PVP也是咀嚼片的优良粘合剂。
 
  ? PVPK30在阿奇霉素颗粒剂中用作制粒的粘合剂,其浓度为5%。
 
  ④羟丙甲纤维素(hydroxypropylmethyl cellulose,HPMC)
 
  为白色粉末,无臭无味,对光、热、湿均有相当的稳定性,是一种zui为常用的薄膜衣材料,能溶于水及部分极性有机溶剂,在冷水中能溶胀形成粘性溶液。不溶于酒精醇、酒精醚,但溶于10%~80%的酒精醇溶液或甲醇与二氯甲烷的混合液。
 
  ?制备HPMC水溶液时,先将HPMC加入到总体积1/5~1/3的热水(80 ℃ ~90 ℃)中,充分分散与水化,然后在冷却条件下,不断搅拌,加冷水至总体积。
 
  ?HPMC作为粘合剂,常用浓度为2%-5%。
 
  ?HPMC作为粘合剂的特点是崩解迅速、溶出速率快。
 
  ⑤糖浆:蔗糖的水溶液,其粘性较强,适用于质地疏松、弹性较强的植物性药物及质地疏松和易失结晶水的化学药物,常用其50%-70%(g/g)的水溶液。
 
  ? 当蔗糖浓度高达70% (g/g)时,在室温时已是过饱和溶液,只能在热时使用,否则易析出结晶。
 
  ?强酸或强碱性药物能引起蔗糖的转化而产生引湿性,不利于压片,故制颗粒时不宜采用。
 
  ?糖粉为干燥粘合剂。
 
  ?蔗糖有一定的吸湿性,其吸湿性与纯度有关,纯度差的吸湿性更强。
 
  ?有时与淀粉浆合用以增强粘合力,有时也用蔗糖粉末与原料混合后再加水润湿制粒。
 
  ⑥羧甲纤维素钠(carboxymethycellulose sodium CMC-Na)
 
  ? 是纤维素的羧甲基醚化物,不溶于酒精醇等有机溶媒;溶于水时,zui初粒子表面膨化,然后水分慢慢地浸透到内部而成为透明的溶液,但需要的时间较长,在初步膨化和溶胀后加热至60 ℃ ~70 ℃,可大大加快其溶解过程。
 
  ?常用浓度为1%-2%。
 
  ?在药剂中应用zui多的是取代度等于0.7的产品,可溶于60%的酒精醇液。
 
  ⑦淀粉浆:俗称淀粉糊,适合作对湿热稳定的药物的粘合剂,一般浓度为5%-30%,10%为zui常用。制法有两种:冲浆法、煮浆法。
 
  ?冲浆法:系将淀粉先加少量(1-1.5倍)冷水,搅拌,再冲入全量的沸水,不断搅拌至成半透明糊状。此法操作方便,适于大量生产。
 
  ?煮浆法:向淀粉中徐徐加入全量冷水搅匀后加热并不断搅拌至糊状即得。此法不宜用直火加热,以免底部焦化混入黑点影响外观。此法在生产中已少用。
 
  ?淀粉浆能均匀地润湿物料,不易出现局部过湿的现象,且有良好的粘合作用,是应用较广泛的粘合剂。
 
  ?玉米淀粉完全“糊化”(糊化是指淀粉受热后形成均匀糊状物的现象)的温度是77 ℃。
 
  ⑧胶浆:常用10%-20%的明胶溶液和10%-25%的阿拉伯胶溶液等。适用于容易松散及不能用淀粉浆制粒的药物。
 
  ⑨其他纤维素衍生物
 
  ?甲基纤维素(MC):可溶于水,成为粘稠性较强的胶浆。但应注意:当蔗糖或电解质达一定浓度时本品会析出沉淀。
 
  ?酒精基纤维素(EC):溶于酒精醇中,主要用作缓释制剂的粘合剂,常用的浓度为2%-10%。可用其酒精醇溶液作为对水敏感的药物的粘合剂,但应注意本品的粘性较强且在胃肠液中不溶解,会对片剂的崩解及药物的释放产生阻滞作用。目前,常用于缓、控释制剂中(骨架型或膜控释型)。
 
  ?羧丙基纤维素( hydroxypropyl cellulose HPC)
 
  是纤维素的羟丙基醚化物,含羟丙基53.4%~77.5%(含7%~19%的为低取代羟丙基纤维素L-HPC,常作崩解剂)。白色粉末,易溶于冷水,加热至50 ℃发生胶化或溶胀现象;
 
  可溶于甲醇、酒精醇、异丙醇和丙二醇中。
 
  本品可作湿法制粒和干法制粒的粘合剂,也可作为粉末直接压片的粘合剂。
 
  (2)粘合剂的选择与哪些因素有关
 
  ①与原辅料本身的性质有关:如原料粉末细,质地疏松,在水中溶解度小,原料本身粘性差,粘合剂的用量要多些。反之,用量少些。
 
  ②对湿热不稳定的药物,考虑粘合剂及粘合剂的溶媒。选用无水、干燥温度低的粘合剂及其溶媒。
 
  ③与混合时间有关:在制软材时混合时间起长,软材的粘性起大,制出的颗粒起硬。
 
  ④与粘合剂浓度有关:在其它工艺条件不变的情况下,粘合剂浓度越大制出的颗粒越硬。
 
  ⑤当辅料在处方中的用量占80%以上时,在不影响主药性质的前提下,应重点考虑辅料的特性来选用粘合剂。如用蔗糖作辅料,其用量达到80%以上时,就要考虑到“蔗糖遇水粘性变较强”的特性,选用非水溶媒来溶解粘合剂(只溶于水不溶于有机溶媒的粘合剂就不适用) ,降低颗粒之间的粘性,相对增强颗粒内部人的粘性。举例:阿奇霉素颗粒剂:处方中蔗糖的比例超过80%,用95%酒精醇配制5%PVPK30作粘合剂制粒时的成粒性比用20%酒精醇配制5%PVPK30作粘合剂制粒时的效果好,前者一次性成粒可达90%,后者一次性成粒只有50%。
 
  ⑥同一粘合剂,选用不同溶媒时其粘性和制粒效果不一样。
 
  ⑦对于粘性过强的物料,可采用“先加酒精醇润湿分散、再加粘合剂”的方法使制粒时成粒效果更好。如:在再林颗粒剂、阿奇霉素颗粒中就采用此方法,效果较好。
 
  ⑧根据原辅料性质,可采用两种粘合剂制粒。如:在再林颗粒剂中采用“先加酒精醇润湿分散、再加CMC-Na粘合剂、zui后加糖浆”进行制粒。
 
  3、制粒搅切时间:
 
  制软材时搅切时间应适度掌握,一般凭经验掌握,用手捏紧能成团块而不粘手,手指轻压又能散裂得开。
 
  搅切时间长,粘性过强,制粒困难;
 
  搅切时间短,粘性不强,成粒性不好。
 
  4、筛网
 
  (1) 尼龙丝筛网:不影响药物的稳定性、有弹性,适用于“湿而不太粘但成粒好”的软材制颗粒。当软材较粘时,过筛慢,软材经反复搓、拌,制成的颗粒的硬度较大,尼龙筛网易断。
 
  (2)镀锌铁丝筛网:可用于较粘的软材制颗粒,但易有金属屑(断的铁丝)带入颗粒,还可能影响某些药物的稳定性。可在设备的关键位置加装磁铁吸附断的铁丝,效果也不错。
 
  (3)不锈钢筛 网:质量好的纯的不锈钢筛网制粒效果较好,但易有断的不锈钢丝带入颗粒,且不能用磁铁吸附。
 
  (4)板块筛网:可解决有金属屑带入颗粒的问题,但价格贵、制颗速度慢。
 
  采用摇摆式颗粒机制湿颗粒时,筛网安装的松紧程度对颗粒质量有什么影响?
 
  如果制粒时筛网安装的比较松,滚筒往复转动搅拌揉动时,可增加软材的粘性、制得的湿颗粒粗而紧。反之,制得的颗粒细而松。所以在生产中安装筛网的松紧要适度。
 
  5、干燥及干燥设备
 
  干燥是通过气化,使湿物料中水份除去的过程。
 
  (1)湿颗粒的干燥过程:系指水份从湿物料内部借扩散作用达到表面,使物料表面受热气化、蒸发。表面水份蒸发后,内部水份通过颗粒内部的湿度差向表面扩散,继续在表面蒸发,以达到干燥的目的。
 
  (2)湿颗粒在干燥过程中应注意的问题
 
  A、湿颗粒应尽快干燥,否则,易造成湿颗粒变形,结块或变质。
 
  B、以稀醇制粒并易水解的药物,更应尽快干燥。因放久后醇挥发、水份相应增高,使药物水解加速。
 
  C、严格控制颗粒的干燥速度。干燥速度取决于外界条件及颗粒内部液体向表面扩散的难易。外界条件有空气的湿度、温度、流动情况及物料的分散程度。
 
  D、干燥过程中温度应逐渐升高,否则颗粒表面干燥后结成一层硬膜,而影响内部水分的蒸发。
 
  E、如颗粒中含有糖粉和淀粉,温度突然升高可使糖熔化、淀粉糊化影响片剂的崩解。
 
  四、制粒技术在制药生产中的应用
 
  1、制粒技术在颗粒剂的应用
 
  颗粒剂(granules)系指药物与适宜的辅料制成的干燥颗粒状制剂。
 
  粒度   2005版《中国药典》对颗粒剂的粒度有明确的规定:不能过1号筛和能过5号筛的颗粒及粉末的重量不得过总重量的15%(一般内控标准为10%)。
 
  凡属颗粒剂都要进行制粒,且一次性制粒合格率要求高,要综合考虑各方面因素,并通过试验确定制粒处方。
 
  常见的颗粒剂:阿奇霉素颗粒剂、阿莫西林颗粒剂等。
 
  2、制粒技术在片剂中的应用
 
  通常片剂的制备包括直接压片和制粒压片两种方法,湿法制粒压片应用zui广。
 
  湿法制粒压片,适用于对湿热稳定的药物。
 
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