干法制粒技術(shù)

干法制粒： 它是干粉經(jīng)擠壓、破碎、整粒，制成所需干顆粒的過(guò)程。使用的設(shè)備就是干法造粒機(jī)。關(guān)于干法造粒機(jī)的討論，本樓主查遍了百度、谷歌等網(wǎng)站，未找到類似的闡述干法造粒機(jī)缺陷及改進(jìn)的文獻(xiàn)。究其原因，可能是大家關(guān)注的不多，另外，這種設(shè)備的使用用戶相對(duì)也不多。

一、干法造粒作業(yè)的目的以下幾點(diǎn)：

1.將物料制成理想的結(jié)構(gòu)和形狀；

2.為了準(zhǔn)確定量、配劑和管理；

3.減少粉料的飛塵污染；

4.制成不同種類顆粒體系的無(wú)偏析混合體；

5.改進(jìn)產(chǎn)品外觀；

6.防止某些固相物產(chǎn)生過(guò)程中的結(jié)塊現(xiàn)象；

7.改善分離狀原料的流動(dòng)特性；

8.增加粉料的體積質(zhì)量，便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸；

9.降低有毒和腐蝕性物料處理作業(yè)過(guò)程中的危險(xiǎn)性；

10.控制產(chǎn)品的溶解速度；

11.調(diào)整成品的空隙率和比表面積；

12.改善熱傳遞效果和幫助燃燒；

13.適應(yīng)不同的生物過(guò)程。

二、粉體物料顆粒形狀性質(zhì)       

在用強(qiáng)壓造粒法進(jìn)行造粒過(guò)程中，粉末是在限定的空間中通過(guò)施加外力而壓緊為密實(shí)狀態(tài)的。產(chǎn)生穩(wěn)定團(tuán)聚的力有絮團(tuán)的橋連力、低粘度液體粘結(jié)力、表面力和互聚力。團(tuán)聚操作的成功與否，一方面取決于施加外力的有效利用和傳遞，另一方面也取決于顆粒物料的物理性質(zhì)。       

顆粒形狀是指一個(gè)顆粒的輪廓邊界或表面上各點(diǎn)所構(gòu)成的圖像。顆粒形狀直接影響粉體的其他特性，如流動(dòng)性、填充性等，亦直接與顆粒在混合、貯存、運(yùn)輸、燒結(jié)等單元過(guò)程中的行為有關(guān)。工程中，根據(jù)不同的使用目的，人們對(duì)顆粒的形狀有不同的要求。例如：高速干壓法成型的墻地磚坯粉，要求在模具中填充迅速、排氣順暢，故以球形粒子為宜；混凝土集料則要求強(qiáng)度高和緊密的填充結(jié)構(gòu)，因此碎石的形狀希望是正多面體。反過(guò)來(lái)，顆粒形狀因形成的過(guò)程不同而不同，例如，簡(jiǎn)單擺動(dòng)式顎式破碎機(jī)會(huì)產(chǎn)生較多的片狀產(chǎn)物；噴霧干燥制備的粉料則多為球形顆粒。因此，對(duì)各種顆粒形狀需要定量加以描述，以示區(qū)別。      

 另一方面，在理論研究和工業(yè)實(shí)際中，往往將形狀不規(guī)則的顆粒假定為球形，以方便計(jì)算粒徑，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也容易再現(xiàn)。正因如此，從而成為理論計(jì)算與實(shí)際情況出入很大的主要原因之一。所以一般需將有關(guān)理論公式中的顆粒尺寸乘以表示外形影響的系數(shù)加以修正。       

自然界中和工業(yè)生產(chǎn)中遇到的顆粒并非理想的規(guī)則體，如球形，其形狀是千差萬(wàn)別的：球形(spherical)、立方體(cubical)、片狀(platy， discs)、柱狀(prismoidal)、鱗狀(flaky)、粒狀(granular)、棒狀(rodlike)、針狀(needle-like， acicular)、纖維狀(fibrous)、樹(shù)枝狀(dendritic)、海綿狀(sponge)、塊狀(blocky)、尖角狀(sharp)、圓角狀(round)、多孔(porous)、聚集體(aglomelate)、中空(hollow)、粗糙(rough)、光滑(smooth)、毛絨的(fluffy， nappy)。       

用數(shù)學(xué)語(yǔ)言描述的幾何形狀，除特殊場(chǎng)合需要三種數(shù)據(jù)以外，一般至少需要兩種數(shù)據(jù)及其組合。通常使用的數(shù)據(jù)包括三軸方向顆粒大小的代表值，二維圖像投影的輪廓曲線，以及表面和體積等立體幾何各有關(guān)數(shù)據(jù)。習(xí)慣上將顆粒大小的各種無(wú)因次組合稱為形狀指數(shù)(shape index)，立體幾何各變量的關(guān)系則定義為形狀系數(shù)(shape factor)。       1 形狀指數(shù)      

 1)均齊度(proportion)

顆粒兩個(gè)外形尺寸的比值——長(zhǎng)短度(elongation)N和扁平度(flackiness， flatness)M可以根據(jù)三軸徑L、B、T之間的比值導(dǎo)出：

長(zhǎng)短度N=長(zhǎng)徑/短徑=L/B (≥1)   

 扁平度M=短徑/厚高度=B/T (≥1)  

當(dāng)L=B=T時(shí)，即立方體的上述兩指數(shù)均等于1

  2)充滿度(space filling factor)

 體積充滿度Fv，又稱容積系數(shù)，表示顆粒的外接直方體體積與顆粒體積V之比，即：

Fv=LBT/V(≥1)

Fv的倒數(shù)可看作顆粒接近直方體的程度，極限值為1。

面積充滿度 Fb，又稱外形放大系數(shù)，表示顆粒投影面積A與最小外接矩形面積之比，即：

 Fb=A/LB (≤1)       

球形度(degree of sphericity)

球形度或稱真球度，表示顆粒接近球體的程度：

ψ0=πDV2/S (≤1)

DV=(6V/π)1/3

式中DV表示顆粒的球體積相當(dāng)經(jīng)，S為顆粒表面積，V為顆粒的體積。

對(duì)于形狀不規(guī)則的顆粒，當(dāng)測(cè)定其表面積困難時(shí)，可采用實(shí)用球形度，即：

 ψ0′=與顆粒投影面積相等的圓的直徑/顆粒投影的最小外接圓的直徑(≤1)   

圓形度(degree of circularity)       圓形度又稱輪廓比，表示顆粒的投影與圓接近的程度：       ψc=πDH/L       DH=(4A/π)1/2     L表示顆粒投影的周長(zhǎng)。

圓角度(roundness)

表示顆粒棱角磨損的程度，其定義為：

圓角度=∑ri/NR (≤1)  

式中 ri——顆粒輪廓上的曲率半徑；R——最大內(nèi)接圓半徑；N——角數(shù)。   

形狀系數(shù)

表面積形狀系數(shù)

Фs=顆粒的表面積/(平均粒徑)2=S/dp2 (＞1)  

)體積形狀系數(shù)

       Фv=顆粒的體積/(平均粒徑)3=V/dp3 (≤1)

      3) 比表面積形狀系數(shù)

       Φ=表面積形狀系數(shù)/體積形狀系數(shù)=Фs/Фv (＞1)

      對(duì)于球形顆粒，上述三個(gè)形狀系數(shù)分別為：

       Фs=πd02/d02=π

       Фv =πdo3/6d03=π/6

      Φ=Фs/Фv =6π/π=6   

    必須指出的是，由于顆粒的粒徑表示方法很多，因此采用不同的粒徑表示方法可以定義出不同的形狀系數(shù)。另外，粒徑值又與粒徑的測(cè)量方法有關(guān)，因此形狀系數(shù)的數(shù)值亦隨測(cè)量方法不同而異。所以，在使用形狀系數(shù)時(shí)，一定要注意顆粒徑的具體表達(dá)形式。

       4) 粗糙度系數(shù)

      前述的形狀系數(shù)是個(gè)宏觀量。如果微觀地考察顆粒，會(huì)發(fā)現(xiàn)粒子表面往往是高低不平的，有許多微小裂紋和孔洞。其表面的粗糙程度用粗糙度系數(shù)R來(lái)表示：

       R = 粒子微觀的實(shí)際表面積/表觀視為光滑粒子的宏觀表面積 (＞1)  

     顆粒的粗糙程度直接關(guān)系到顆粒間和顆粒與固體壁面間的摩擦、粘附、吸附性、吸水性以及孔隙率等顆粒性質(zhì)，也是影響造粒操作設(shè)備工件被磨損程度的主要因素之一。因此，粗糙度系數(shù)是一個(gè)不容忽視的參數(shù)。

    目前干法制粒機(jī)進(jìn)口的主要有日本友誼公司、德國(guó)亞歷山大、美國(guó) Fitzpatrick 公司等。

干法制粒或直接壓片，應(yīng)選擇粘合性和可壓性較好的輔料。這樣有利于生產(chǎn)操作和成品的質(zhì)量穩(wěn)定。乳糖有較好的可壓性，制得片劑外觀也好；蔗糖有較好的可壓性，但可能會(huì)吸潮；MCC的粘合性較好；可壓性淀粉，可壓性好，流動(dòng)性也好，可作為必選；甘露醇的可壓性和流動(dòng)性都一般；糊精的粘合性也不錯(cuò)。

建議用可壓性淀粉，乳糖，糊精，MCC，按照一定的比例組方，當(dāng)然也要考慮主藥的性質(zhì)，估計(jì)會(huì)有較滿意的結(jié)果。

干法制粒及粉末直接壓片用輔料應(yīng)有良好的流動(dòng)性和壓縮成型性，即干燥粘合作用。

微晶纖維素 也用于濕法制粒的輔料。其噴霧干燥法制成的產(chǎn)品的流動(dòng)性較好，藥品的容納量較大（即加入較多藥品不致對(duì)其流動(dòng)性及壓縮成型性產(chǎn)生嚴(yán)重不良影響）。

預(yù)膠化淀粉 部分預(yù)膠化的淀粉稱為可壓性淀粉。本品是由淀粉加工制成，其流動(dòng)性好，休止角<40°，壓縮成型性好，兼有崩解作用，壓成之藥片崩解快，藥物的釋放性能好；本品有自身潤(rùn)滑作用，推片力小。用本品壓片時(shí)，應(yīng)含有適量的水分，否則片劑的硬度不足；為改善片劑的外觀而加入潤(rùn)滑劑時(shí)，如選用硬脂酸鎂，應(yīng)盡量減少用量，否則影響片劑的硬度，硬脂酸對(duì)片劑的硬度影響較小。單用本品為稀釋劑壓成的藥片的硬度雖較好，但片劑的脆碎度不太好，如與微晶纖維素配合應(yīng)用，則效果更好。

乳糖 （噴霧干燥品等）、磷酸氫鈣、硫酸鈣等均可用干法制粒及粉末直接壓片。

復(fù)合輔料 國(guó)外有多種直接壓片用的輔料，醫(yī)學(xué)`教育網(wǎng)搜集整理多數(shù)主要由糖類組成，例如前述的“Ludipress”即由乳糖、PVP、交聯(lián)PVP組成，并成細(xì)顆粒狀；再如“Di-Pac”主要由蔗糖制成：“Soludexl5”由麥芽糖糊精等組成：“Emdex”中含有90%～92%的葡萄糖及2.25%的麥芽糖。上等復(fù)合輔料的休止角均在30°左右或小于30°，流動(dòng)性很好，壓縮成型性好，片劑的外觀、崩解及藥物溶出均較好，可以大幅度地簡(jiǎn)化片劑生產(chǎn)過(guò)程。迄今我國(guó)尚無(wú)國(guó)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)復(fù)合輔料上市，急待填補(bǔ)空白。