【固体制剂生产技术】工艺放大中物料混合的影响因素VS解决策略

2017-02-21 来源:bc体育 点击:531

                                                          来源:微信公众号药事纵横  2017年02月21日 08:47

    物料混合作为制剂生产过程中的关键操作之一,其混合效果直接影响制剂的硬度,含量均匀度、溶出度等制剂特性。在混合过程中,根据固体粒子的运动状态可将混合机理分为:对流混合、扩散混合、剪切混合。由于物料特性和混合设备的不同,以上三种机理对混合效果的影响程度也有所差异。影响混合效果的因素主要有:物料特性、混合设备、操作条件三个方面。本文就混合过程中影响物料混合效果的因素及相应的解决办法做简单介绍。

物料特性的影响及相应的解决办法

影响物料混合的物料特性包括:物料用量、粒径、大小、颗粒表面粗糙度、水分、电荷等。各物料之间的特性差异越小,物料的混合效果越好,越不易分层。因此,在各物料混合时应尽量选择物料特性相近的物料进行混合。但在制剂研发过程中,各物料之间必然存在差异,这时应根据物料特性选择合适的混合方法。根据物料特性选择混合方式的决策树。但决策树方法并不绝对,在实际过程中,尤其遇到多种主药与辅料混合时,可尝试将决策树方法交叉使用,以达到混合均匀的效果。

混合设备的影响及选择

混合机按其对物料施加的动能可分为:容器回转式、机械搅拌式、气流式以及这几种的类型的组合形式。按照混合机的操作方式也可以分为:间歇式(分批)和连续式(加料和出料同时进行)。各混合设备的混合时间、适用的物料、装载量等不同,达到的混合效果也不尽相同。

1 容器回转型混合机

容器回转型的混合机是由于装料容器自身的连续旋转,从而导致容器内物料上下运动而达到混合均匀的效果。常见设备有:水平圆筒形、V形和双锥形及三维混合机等。此类混合机的特点为:1)结构简单,混合度较高;2)混合机内部无挡板,清扫容易;3)物料填充量一般为30%~50%,空间利用率低;4)一般适用于物性差异小、流动性好的物料的混合,不适于含湿量高、吸附性强或具有粘性的物料混合;5)混合机长时间混合可出现离析想象。6)转速和和混合时间对混合效果的影响显著。在容器回转型混合机中,三维运动混合机是目前混合精度最高的容器回转型混合设备,它具有混合均匀度高、混合速度快、装载率高(可高达80%~90%)等特点,对有湿度、柔软性和相对密度不同的颗粒、物料组分比例相差较大的混合也能达到最佳效果。

2机械搅拌式混合机

搅拌式混合机是混合容器固定,由搅拌桨的旋转而带动容器内的物料运动达到混合的均匀的效果。常见的混合设备有:槽型混合机和锥形混合机。此类混合设备装料率高(60%~85%),占地面积小,操作简单,可在常温常压下工作,适用于附着性、凝聚性强的粉体、低密度粉体、湿润粉体、纤维状、膏状物料的混合,对于物性差别较大的物料混合也很实用。但是此类混合机的缺点就是较难清洗。

3 气流式混合机

气流式混合机是利用气流的上升和喷射作用,使物料达到混合均匀的方法(如流化床、气力混合机)。适用于流动性好、物料差异小的物料混合。物料的比例差异大时也可以尝试用气流式混合机进行混合。

4组合式混合机

组合式混合机是以上几种混合设备的有机结合,如在回转容器中设置机械搅拌,在气流式混合机中设置机械搅拌。从而缩短混合时间,提高混合效率。

除以上设备外,当粉碎机粉碎两种以上物料时,以及物料的比例差异较大时,低剂量药物和粘合剂一起加入到高效湿法制粒机中,都可视为是一种混合过程。

总之,选择合适的混合设备有助于提高物料的混合效果,而在选择混合设备时应根据物料的特性要求、混合质量要求、混合过程要求和费用要求这四个方面来考虑具体选择哪一种混合设备。表1列出了各种固体混合机的主要特性,大家可根据自己的实际情况选择合适的混合设备。

操作条件的影响

操作条件包括:物料的加入顺序、混合时间、混合机的填充量、混合机的转动速度等。

1物料的加入顺序

加料顺序一般遵循:物料用量有差异的,物料量大的组分先加入或大部分加入;物料量少的后加入;物料粒度有差异的,物料粒度大的先加入,粒度小的后加入;物料密度有差异的,物料密度小的先加入,密度大的后加入,以使物料混合均匀。实际混合过程中,物料特性差异较为复杂,可权衡物料间用量、密度、粒度的差异,经试验考察后,选择合适的加料顺序。

2混合时间

物料的混合时间应适宜,混合时间过短,物料混合不充分,但由于物料混合的同时也存在离析现象(即逆混合现象),所以混合时间也不宜太长。

3混合机的填充量

混合机主要靠对流混合、扩散混合和剪切混合三种混合方式,使物料在机内运动达到混合均匀的目的,若装料过多会,不仅使混合机超负荷工作,还会影响物料在机内的运动混合过程,从而达不到混合的效果;若装料过少,不能充分发挥混合机的效率,浪费能量,同时也不利于物料在混合机内的运动,影响混合质量。因此,在混合时应选择合适的装料量。

4混合机的转动速度

容器回转型混合机的转动速度一般为临界速度的0.7~0.9倍,当混合机的转度过低时,物料粒子在物料表面滑动,如物料间的差异较大易出现离析现象;当转速过高时,物料粒子受离心力的作用较大,随转筒一起转动,因此几乎不产生混合作用。

结语

除以上固体与固体混合之外,当遇到液固混合时(如维生素E、维生素D和固态辅料混合时),应加入吸收剂如二氧化硅、磷酸钙、白陶土、葡萄糖等成分后再进行混合。当物料的吸湿性较强势时,应根据吸湿原因解决混合问题。最后,混合物料时还应避免出现低共熔现象,常见的已发生低共熔现象的物料有:水合氯醛、水杨酸苄酯、麝香草酚等。总之,物料混合是个受多种因素影响的复杂过程,各种混合方法的适用范围也并不绝对,在实际研发和生产过程中,应根据物料特性、混合设备、操作条件等因素考察比较之后,选择合适的混合方法。


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