金红颗粒干法制粒生产工艺改进研究

引言

江苏康缘药业股份有限公司的智能化固体综合制剂车间于2018年开工建设,2021年上半年建成投产,旨在实现中药制药的自动化、智能化生产。2021年下半年,金红颗粒品种转移至智能化固体综合制剂车间生产,干法制粒生产过程中出现了细粉多、粒度高、一次成型率低等问题,无法满足现阶段全流程自动化作业的需要,制约了生产,影响了供货。基于此,车间开展了金红颗粒干法制粒生产工艺改进研究。

金红颗粒由川模子、木香、延胡索(醋制)、红花八角叶等中药制成,具有疏肝解郁、理气活血和胃止痛的作用,主要用于慢性浅表性胃炎肝胃不和症,症见胃腔胀痛、攻窜两肋、吞酸嗳气、苔白、脉弦等。金红颗粒成型工艺采用干法制粒技术,2021年5月,公司固体综合制剂车间引进一台干法制粒机,用于金红颗粒生产,但因药粉流动性差、不易挤压成型,生产过程中出现了细粉多、粒度高、一次成型率低等现象,严重影响了生产效率和产品质量。

本文以粒度为主要评价指标,优选干法制粒机最佳的压轮种类以及整粒筛网目数;采用正交试验设计法,以颗粒一次成型率为指标,优化干法制粒参数;同时进行n批工艺验证,对比工艺优化前后的制粒效果。

1仪器与试药

1.1仪器

BsA223s电子天平,赛多利斯科学仪器(北京)有限公司:标准分样筛,河北安平光亮筛具厂:DG150干法制粒机,山东某机械制造有限公司。

1.2试药

金红颗粒喷雾干燥粉,自制,批号:Z211001:糊精,购自曲阜市天利药用辅料有限公司,批号:F2110039。

2方法与结果

2.1喷雾干燥粉制备

按照金红颗粒处方量及标准制备工艺提取、精制、浓缩至适量后,喷雾干燥、粉碎,加适量糊精总混均匀,即得。

2.2质量评价方法

2.2.1一次成型率

干法制粒机连接振荡筛分机,上层安装24目网,下层安装65目网。分别收集未通过24目筛网的大颗粒、通过65目的细粉及介于24目和65目之间的合格颗粒,称定重量。

颗粒一次成型率(%)=24目到65目之间的合格颗粒/颗粒总重量×100%。

2.2.2粒度

参照《中华人民共和国药典(2020年版)四部》通则0982第二法一双筛分法测定[1]。取供试品30g,称定重量,置于规定的药筛中,保持水平状态过筛,左右往返,边筛边轻叩3min。取不能通过一号筛和能通过五号筛的颗粒及粉末,称定重量,计算所占比例(%)。

粒度=不能通过一号筛与能通过五号筛的颗粒和粉末之和/供试品取样量×100%。

2.3压轮种类优选

干法制粒机是将混合好的干粉物料通过真空上料机加到上料斗内,经螺旋送料器输送到压力室,两个高压力挤压轮将物料压制成密度、厚度符合要求的薄片,再通过整粒系统制成粒径符合要求的颗粒,完成制粒过程。压轮是干法制粒机的核心组成部分,压轮表面镌刻纹路主要是为了增大压轮的摩擦力,使物料在生产时容易被挤压成型。车间干法制粒机安装的是网纹压轮,使用过程中发现压轮网纹纹路浅,容易粘料,使整个压轮表面成了光面,导致螺旋送料堵料,设备报警停机,降低了生产效率,缩短了设备使用寿命。经调研,本文选取4种压轮一网纹、直纹、斜纹、光面进行考察,以粒度为考察指标,取100kg样品试制,计算各个时间段粒度,结果如图1所示。

由图1可知,光面压轮和网纹压轮制出的颗粒粒度较高,直纹压轮和斜纹压轮制出的颗粒粒度较低,即光面检测粒度>网纹检测粒度>直纹检测粒度>斜纹检测粒度。直纹和斜纹比较适用于流动性差、不易挤压成型的物料,考虑到降低刮刀对压轮刮蹭的风险,故最终选择斜纹压轮。

2.4整粒筛网目数优选

整粒筛网是干法制粒机的重要配件之一。整粒筛网孔径会影响颗粒的大小,如筛网目数过小,颗粒不易下料,需要反复整粒,则细粉量会增加。经预试验,选取4种目数整粒筛网进行考察:10目、12目、14目、16目:以颗粒粒度为考察指标,取100kg样品试制,计算各个时间段粒度,结果如图2所示。

由图2可知,14目和16目筛网测出的颗粒粒度较高,10目和12目筛网测出的颗粒粒度较小。考虑到菱形编织网孔径间距小,受力面积较大,且价格实惠,而圆形孔径一次成型网孔径间距较大,受力面积小,价格较贵,故最终选择性价比较高的10目菱形编织整粒筛网。

2.5干法制粒工艺参数优化

2.5.1试验设计

结合物料性质与设备性能,经预试验发现,银轮转速、送料螺杆转速、整粒转速是影响干法制粒工艺的主要因素。故选取银轮转速、送料螺杆转速、整粒转速为考察因素,以颗粒一次成型率为考察指标,采用正交试验设计方法进行工艺优化,因素水平表如表1所示。

2.5.2试验方法及结果

取金红颗粒混合粉9份,每份50kg,按L9)34)正交表进行干法制粒。试验设计及结果如表2所示,方差分析如表3所示。

方差分析结果显示,A因素)银轮转速)对干法制粒效果有显著性影响。直观分析结果显示,3个因素的影响大小顺序为A>B>C,即银轮转速>送料螺杆转速>整粒转速。最佳制粒工艺为A2B2C3,即银轮转速15r/min,送料螺杆转速110r/min,整粒转速130r/min。

2.6优化前后工艺对比

2.6.1优化前工艺

取金红颗粒标准批量混合粉,采用网纹压轮、12目圆孔一次成型网,银轮转速10r/min,送料螺杆转速100r/min,整粒转速110r/min进行干法制粒,平行制备3批。

2.6.2优化后工艺

取金红颗粒标准批量混合粉,采用斜纹压轮、10目菱形编织整粒筛网,银轮转速15r/min,送料螺杆转速110r/min,整粒转速130r/min进行干法制粒,平行制备3批。

2.6.3样品测定结果

取不同批次的金红颗粒混合粉,分别采用优化前工艺和优化后工艺参数制备,测定颗粒一次成型率、粒度、溶化性、工作效率,结果如表4所示。

由表4可知,基于优选后的压轮、筛网及参数制备所得颗粒,其一次成型率、粒度、工作效率均明显优于原来的工艺,减少了因报警停机而导致人工拆洗设备的时间,提高了生产效率和产品质量,更适合作为金红颗粒的制粒工艺。

3结语

干法制粒技术是近年来研究较多的中药绿色制粒新工艺,广泛应用于固体制剂生产过程。金红颗粒采用干法制粒进行制剂成型,生产过程中出现细粉多、粒度高、一次成型率低等现象。本文优选了斜纹压轮为干法制粒机的最佳压轮,10目菱形编织整粒筛网为最佳整粒筛网,最佳干法制粒工艺参数为银轮转速15r/min、送料螺杆转速110r/min、整粒转速130r/min,与原工艺相比,提高了颗粒一次成型率,降低了粒度,进而提高了生产效率及产品质量。

金红颗粒生产工艺参数的不断优化具有重要意义。首先,不断提高生产效率确保了药品的及时供货:其次,提高了设备利用率,降低了生产成本,优化后每批节约人员及设备成本约2万余元:最后,有效保证了药品质量的有效、均一、稳定,能够满足生产车间制粒、总混、机包等工序全流程的自动化作业,为智能制造提供了工艺技术保障。