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本帖最后由 版务处理专员 于 2019-12-30 16:52 编辑
湿法制粒工艺放大解析原创： 两小 药研
湿法制粒工艺非常常用，无论是从实验室设备或放大批次设备到生产批次设备，还是从现有生产设备放大到生产能力更大的设备，都是大家公认的比较难设计难放大的工艺。主要是因为在湿法制粒机中有很多工艺参数和互相竞争的机制存在。 高剪切湿法制粒是通过液体粘合剂将细粉制成颗粒，当粘合剂加入到制粒锅中，湿法制粒机的搅拌桨和切割刀开始进行剪切，形成具有特定性质的颗粒，包括粒径、颗粒强度、溶出、可压性、含量均匀度。 为了达到预期的颗粒性质，需要优化几个制粒参数，包括制粒机的大小和几何结构，搅拌桨转速、切割刀转速、粘合剂加入方式和流速、制粒时间。 传统的湿法制粒工艺放大是采用逐步放大以及问题查找的方式。而事实上是改变制粒机的参数会以各种各样的方式影响颗粒的性质。不了解放大的原理会遇到所有变量的变化。 颗粒形成的过程包括三个阶段：成核、母核成长及长大、破裂。成核被认为是制粒的开始，包括最初颗粒的形成也叫作母核。在高剪切湿法制粒中，母核是在液体刚接触到粉体床层和粉末颗粒发生内部反应的阶段形成的， 母核的长大是由于粉末颗粒粘于母核表面或者两个或多个颗粒合并一起。这个步骤通常也会使颗粒更加致密。当制粒锅内的力（剪切力，来自搅拌桨、切割刀或制粒锅壁的力）超过颗粒强度的时候，就会导致颗粒破碎。 改变上述参数可能改变颗粒的收率和性质。下面将会给出一些关于如何控制制粒参数建议和意见。 制粒锅的几何结构 很多公司都没有控制制粒锅的几何结构，但是实验室设备最好选择或设计成和放大设备几何结构类似的设备，也就是高径比相同。几何结构类似的设备间的放大相当于仅将搅拌桨转速放大即可，这样就会简单很多。 搅拌桨的转速放大也是很重要的。搅拌桨转速对颗粒粒径大小的影响很大程度上和处方组成特点及工艺的制粒机理有关。一些情况下，增加搅拌桨转速可以使颗粒增长，一些情况下，增加搅拌桨转速增加颗粒的破损率，导致颗粒减小。 最重要的是要考虑制粒机的进气组件。很多制粒机运行的过程中内部颗粒呈现扭绳装，粉体床层在空气系统的作用下在制粒锅中呈环状移动。如果搅拌桨转速太低，制粒锅内部会呈现暴沸状态，这样粉体床层的表面运动比较慢，仅仅是搅拌桨转速引起的暴沸状态。扭绳状态对于制粒锅中粉末的混合和液体的分布是很重要的，并且很大程度上影响母核的大小。 已经有一些搅拌桨转速放大定律，有一些人提倡采用线速度恒定进行放大，一些人建议弗劳德数（制粒机内部离心力和重力的比率）恒定。还有一些人建议采用制粒机内部恒定的剪切力，他们建议放大的时候采用下面的公式： NDn 其中N是搅拌桨的角速度，D是搅拌桨的直径，n是常数（研究中发现n等于0.85，尽管这个值很可能具有处方-体系依赖性） 切割刀转速 高剪切湿法制粒机切割刀的作用不是非常明确。根据大部分混合物的性质我们发现，它既不能促进团块的成长、增加团块的致密性，也不能使颗粒破碎。增加制粒锅的大小可以降低颗粒和切割刀之间相互作用的频率。在这种情况下放大的过程中固定切割刀的线速度是一个非常好的想法，因为这样颗粒受到撞击力相似。然而，如果放大过程其他的变量导致颗粒增大，增加切割刀转速可以降低颗粒的大小。 粘合剂的加入方式及流速 一些先进的颗粒研究已经致力于开发母核状态图，这种工具可以描述在给定的制粒工艺下的成核过程。这个图谱有两个无量纲参数：液滴进入粉体床层的时间和喷液流量（可认为是液体的喷液速度和床层表面颗粒的翻滚速度的比值）。 液滴进入粉末床层的时间短（即快速进入粉体床层的液滴）和低的喷液流量（即液滴可以很好地喷到粉末表面）其成核行为受到液滴控制，也就是说很多母核是由单个液滴形成的，母核大小分布范围就比较窄。无论是液滴进入床层的时间增加还是喷液流量的增加均会导致过湿，液体在粉体床层表面淤积，形成大的母核，这种情况则需要机械力将其破坏，而机械力破坏会导致母核大小分布比较宽，实际上，母核大小分布是制粒的开始，对于很多处方而言，通过制粒机形成大小相似母核非常重要。如果放大过程做到母核受液滴控制的状态，保证放大过程中液滴大小和小试时液滴大小一致（液滴进入粉末床层的时间类似）以及保证低的喷液流量（形成单液滴母核）则很有效，降低喷液流量保证喷液宽度覆盖到床层的有效表面（即制粒锅半径）的方法是降低粘合剂的体积流速及增加粉末的翻滚速度。 制粒时间 通过不同的制粒机很难知道制粒时间对颗粒性质的影响。在大的制粒锅中液体粘合剂的的机械分布需要更多的时间，然而这很大程度上和处方及工艺参数有关。制粒时间放大可以用以下公式： tx/ty=(Sx/Sy)(Vx/Vy) 其中，x是放大前的制粒锅，y是放大后的制粒锅，tx、ty是制粒时间，Sx、S y是制粒锅的内表面积，Vx、Vy是制粒锅体积。
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内容来源：药研，药研编辑整理
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发表于 2019-12-30 16:32:49
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