2. Результаты исследования

2.1 Смешивание порошков

Составляющие таблеточную смесь лекарственные и вспомогательные вещества необходимо тщательно смешивать для их равномерного распределения в общей массе. В производстве таблетированных лекарственных форм широко используют смесители периодического действия лопастного типа, форма лопастей может быть различной, но чаще всего червячная или зетобразная. Качество смешения проверяют путем определения в смеси какого-либо компонента [15].

В зависимости от положения оси вращения, относительно которой движутся перемешивающие лопасти, смесители-грануляторы с высоким усилием сдвига делятся на два основных класса: горизонтальные (рис. 2) и вертикальные (рис. 3).

Принцип работы вертикальных и горизонтальных смесителей-грануляторов с высоким усилием сдвига подобен. Необходимо отметить, что в фармацевтической индустрии гораздо большее распространение полу-чили вертикальные грануляторы. На постсоветском пространстве вертикальные грануляторы, на которых мы остановимся более детально, многим давно знакомы благодаря смесителям-грануляторам СГ-30 и СГ-60. Эти модели оборудования по дивному стечению обстоятельств очень похожи на Ultima Gral (GEA Pharma Systems AG, Швейцария).

Загруженные в смеситель-гранулятор сухие ингредиенты гомогенизируются при помощи перемешивающих лопастей на невысокой скорости. Собственно грануляция начинается с подачи связующего раствора при постоянном перемешивании гранулируемой массы при более высокой скорости вращения лопастей. Как правило, вскоре после начала подачи связующего раствора включается высокоскоростной чоппер, разбивающий агломераты, дополнительно уплотняющий гранулируемую массу и позволяющий более равномерно распределить связующий раствор. После окончания введения связующего раствора гранулируемую массу, как правило, еще какое-то время продолжают подвергать механическому воздействию высокоскоростного чоппера и перемешивающих лопастей до достижения желаемой консистенции. После этого отключают чоппер, уменьшают скорость вращения перемешивающих лопастей или устанавливают режим периодического перемешивания.

Рис. 2 – Принципиальная схема рабочей части горизонтального смесителя-гранулятора с высоким усилием сдвига (слева) и фотография перемешивающей лопасти, чоппера и штуцера для подачи увлажнителя (справа) (Lodige, Германия).

Рис. 3 – Принципиальная схема рабочей части вертикального смесителя-гранулятора с высоким усилием сдвига (Glatt AG, Германия) [25].

2.2 Гранулирование

Гранулирование продавливанием состоит из следующих операций:

1. Измельчение и смешивание (в случае сочетания двух и более ингредиентов). Эту операцию проводят в шаровых мельницах. Порошок просеивают через сито № 38 [15].

Измельчение материала в шаровых мельницах происходит под действием ударов падающих стальных или фарфоровых шаров. Кроме того, материал подвергается истиранию между шарами и внутренней поверхностью корпуса мельницы.

Принцип действия таких машин заключается в том, что вследствие трения между стенкой мельницы и шарами последние поднимаются в направлении движения, а затем скатываются вниз. При малом числе оборотов шары перекатываются медленно, поднимаясь на небольшую высоту, измельчение при этом малоэффективно. С увеличением скорости вращения барабана возрастает центробежная сила и угол подъема шаров до тех пор, пока составляющая силы веса шаров не станет больше центробежной силы. Шары при этом, падая, описывают параболическую кривую и интенсивно измельчают материал. При дальнейшем увеличении числа оборотов барабана вследствие увеличения центробежной силы шары начинают вращаться вместе с барабаном, не производя работы по помолу материала.

Загрузка барабана производится через люк, крышка которого плотно прижимается к барабану специальной скобкой.

Такие мельницы просты по конструкции и в эксплуатации, обеспечивают тонкое измельчение материала, почти полностью исключая его распыление, однако во время работы производят сильный шум. Кроме того, при загрузке и выгрузке материала мельницу приходится останавливать [33].

2. Увлажнение. Операции смешивания и равномерного увлажнения порошкообразной смеси до заданных параметров различными гранулирующими растворами обычно совмещают и проводят в смесителях лопастного типа (см. смешивание).

3. Формование гранул. Используются грануляторы различных модификаций (или протирочные машины).

Гранулятор (рис. 4) содержит рабочую камеру (1), в которой через загрузочную воронку подается влажный материал, подлежащий гранулированию. В камере на двух параллельных валах (2) установлены шнеки (3), снабженные продольными стержнями (4) и лопастными колесами (5), смонтированными на противоположных концах валов. Шнеки перемещают и протирают материал через перфорированную пластину, образующую дно рабочей камеры.

Рис. 4 – Гранулятор.

Гранулятор модели 3027 (рис. 5) имеет два рабочих органа и используется для влажного и сухого гранулирования. Рабочий орган механизма для влажного гранулирования состоит из цилиндра, снабженного тремя спиральными лопастями эвольвентного профиля (угол подъема спирали 80°), расположенными под углом к оси цилиндра. Они ликвидируют комкование. Рабочий орган механизма для сухого гранулирования состоит из шнека и шести протирочных стержней, что позволяет перемещать гранулируемый материал в осевом направлении.

Конструкция гранулятора для влажного гранулирования показана на рис. 6. В вертикальный перфорированный цилиндр (1) насыпают гранулируемую массу и протирают через отверстия с помощью пружинящих лопастей (2).

Рис. 5 – Гранулятор модели 3027.

Рис. 6 – Гранулятор для влажного гранулирования. 1 – цилиндр с отверстиями; 2 – протирающие лопасти; 3 – электродвигатель; 4 – коническая передача; 5 – приемник для гранул

В последние годы в фармацевтическую промышленность все шире внедряются аппараты и машины, в которых совмещаются несколько технологических операций. Так, процесс гранулирования все чаще комбинируется со смешиванием либо с сушкой. Перспективны смесители-грануляторы, предназначенные для смешивания сыпучих материалов с жидкостью и их гранулирования (см. смешивание).

Высокоскоростные смесители-грануляторы выпускаются фирмами: «Baker Perkine» (Англия) и «Machines collete» (Бельгия). Высокоскоростной смеситель-гранулятор (рис. 7) сделан в виде герметичной полированной емкости с закругленным дном.

Рис. 7 - Высокоскоростной смеситель-гранулятор. 1 – картер привода; 2 – гомогенизатор; 3 – вращающийся скребок; 4 – водяная рубашка; 5 – ось крышки; 6 – выпускные клапаны; 7 – крышка; 8 – система блокировки крышки; 9 – корпус; 10 – мешалка; 11 – разгрузочный клапан; 12 – узел наклона резервуара; 13 – привод; 14 – центральный вал [15].

В емкости имеются две мешалки: одна – в виде центрального скребка (3), приводимого в действие через центральный вал (14), предназначена для сообщения обрабатываемому продукту регулируемого движения; другая (10) – для разрушения частиц неправильной формы. Обе мешалки работают с регулируемой частотой вращения, которая у второй мешалки примерно в 10 раз выше, чем у первой. В аппарате осуществляется смешивание и гранулирование. Смешивание в основном обеспечивается за счет энергичного принудительного кругового перемешивания частиц и сталкивания их друг с другом. Процесс перемешивания для получения однородной по составу смеси длится 3-5 мин.

Высокоскоростные смесители серии HLM используется для смешивания сухого порошка, предназначенного для производства таблеток или капсул, а также для мокрого гранулирования. Смеситель заполняется порошоком или гранулятом. Смешивание происходит при помощи смесительных лопастей. Также оборудование предназначено для дробления материала при помощи дробилки. К материалу в последствии добавляется связывающее вещество. После завершения смешивания контейнер опорожняется посредством отгрузочного устройства.

Все соприкасающиеся с продуктом детали изготовлены из высококачественной стали марки SS 316L. Остальные из SS 304. Загрузочная способность серии HLM составляет от 30 до 600 кг.

Рис. 8 – Высокоскоростной смеситель серии HLM.

Оборудование соответствует требованиям стандарта GMP [23].

Грануляторы серии YK (рис. 9) используется для получения гранул различного размера, из сухих или влажных исходных материалов. Грануляторы данной серии применяются на опытных и серийных производствах фармацевтической, пищевой, химической и легкой промышленности, а также в аптечном и лабораторном производстве.

Рис. 9 – Гранулятор серии YK.

Технологический процесс формирования гранул заключается в продавливании материалов через сетки с калиброванными отверстиями при помощи ротора, приводимого в движение электродвигателем, с качающимися гексагональными лопастями.

Калибраторы серии FZ (рис. 10) предназначены для производства гранул заданного размера. Устройства предназначены также для измельчения таблеток, брикетов, крупных гранул. Принцип действия устройства основан на просеивании продавливании смесей, брикетов, таблеток и др. через сито с коническими ячейками, при помощи лопастей. При продавливании между лопаткой и поверхностью сетки сохраняется зазор.

Рис. 10 – Калибратор серии FZ [24].