Оборудование_MU2

Типи і конструкції машин для класифікації матеріалів. Класифікація матеріалів (сортування) – це розділення сипучих матеріалів на окремі фракції, які відрізняються формою та розміром часток, швидкістю осідання в рідинному або газовому середовищі. Способи класифікації:

1)механічний метод сортування (грохочення) - розсівання сипких матеріалів на ситах;

2)гидравлічний метод - розділення суміші твердих частинок на фракції залежно від швидкості осадження частинок у воді;

3)метод повітряної сепарації - розділення суміші твердих частинок на фракції залежно від швидкості осадження частинок в повітрі.

Грохочення. Використовується для одержання декількох фракцій матеріалу, що різняться за крупністю. Кількість одержуваних сортів (фракцій) матеріалу залежить від кількості решіт (сит), через які пропускають оброблюваний матеріал. Якщо застосовують n сит, то отримують (n + 1) фракцію. Послідовність механічного сортування матеріалу залежить від розміщення сит і решіт. Існують три схеми розміщення сит:

1)від дрібного до великого;

2)від великого до дрібного;

3)комбінована схема.

Пристрої для механічного сортування матеріалу називають грохотами, які поділяють на:

1)за принципом дії (нерухомі та рухомі)

2)за орієнтацією у просторі (похилі і горизонтальні)

3)за видом руху (обертові, хитні, гіраційні і вібраційні)

4)за видом поверхонь для просіювання (плоскі листові, дротяні,

колоскові, барабанні)

Гіраційні грохоти – це машини, у яких поверхня для просіювання робить коловий плоско паралельний рух.

Вібраційні грохоти. В цих грохотах коливання сита обумовлені динамічними факторами – інерційними, ударними або електромагнітними силами. Залежно від конструкції пристрою, що спричиняє вібрацію сита,

вібраційні грохоти поділяють на інерційні, ударні, електричні. Вібраційні інерційні грохоти застосовують для класифікації порошків. Інерційний грохот відрізняється від гіраційного конструкцією механізму, що забезпечує вібрацію рухомого жолобу, встановленого на пружинах. На ХФП використовують для класифікації лікарських і допоміжних речовин широко використовуються вібросита фірм DGM, Fuchs (Швейцарія)

Барабанні грохоти – застосовують для сортування будь яких сипучих матеріалів. Робочою частиною барабанного грохоту є сито циліндричної

31

форми. В процесі роботи барабан повільно обертається. Його підтримують опорні-підпорні ролики. Ці ролики обмежують рух барабану в осьовому напрямі.

Типи та характеристика обладнання для змішування (підготовка таблеткової маси). Змішування здійснюється для досягнення однорідної таблеткової маси й рівномірності розподілу діючої речовини. На цій операції використовуються змішувачі періодичної дії різних конструкцій:

1)лопатеві – змішування здійснюється завдяки обертанню з різною швидкістю назустріч один одному сигмоподібних лопат та за рахунок перетирання таблеткової маси між лопатами й стінками змішувача. Приклад: серія CH(Китай);

2)лопатево-стрічкові (вертикальні);

3)шнекові змішувачі (безперервні) - в них з різною швидкістю обертаються два паралельних вали з лопатками;

4)барабанні - перемішування при обертанні барабану. Для ефективності змішування усередині барабана розташовуються насадки у вигляді перегородок, полиць, спіралей. Приклад: DGM YHA-1 (Швейцарія), Canguro фірми ІМА Group, змішувачі фірми GEA Pharma Systems;

5)планетарні - найефективніший з перерахованих вище. Рівномірне змішування всіх компонентів у ньому досягається за рахунок перемішування маси за допомогою центральної й бічної мішалок, зв'язаних системою зубчастих передач. Висока ефективність перемішування досягається за рахунок великого обсягу, захоплюваного мішалками. Приклад: Серія MPH

фірми GEA Pharma Systems group;

6)високошвидкісні змішувачі більше ефективні ніж планетарні.

7)V-подібні є двома сполученими циліндричними місткостями. При обертанні змішувача матеріал рухається вгору і вниз під впливом власної маси і відцентрових сил. Швидке змішування продукту забезпечується шляхом його пересипання і розділення маси на дві частини і зворотного поєднання в один об'єм. Приклад: РО V5M (Тайвань).

Типи та характеристика обладнання для одержання грануляту.

Грануляція – спрямоване укрупнення часток, тобто агломерація - процес перетворення порошкоподібного матеріалу в зерна певної величини, що необхідно для поліпшення сипкості таблеткової суміші й запобігання її розшаровування. Грануляція здійснюють сухим або вологим способом.

При проведенні грануляції вологим способом зволожувач додають поступово у суміш сухих порошків (компонентів таблеткової маси) для

32

запобігання утворення великих грудок. На операції зволоження порошків використаються такі ж самі апарати, що й для змішування сухих компонентів.

Гранулювання вологим способом здійснюють в грануляторах 3-х типів конструкцій. Перший тип - гранулятори традиційної конструкції, принцип роботи яких полягає в тому, що матеріал протирається лопатами через перфорований циліндр або сітку. На цьому принципі працюють пресгранулятори фірми « ХУТТ» (Німеччина). Робочий орган - пресувальні валки у вигляді порожнистих циліндрів із зубцями на поверхні, між ними в стінках розташовані радіальні отвори для продавлювання порошкової маси.

2-й та 3-й варіант конструкції обладнання для одержання вологих гранул з вологої маси представляють собою високошвидкісні змішувачігранулятори, загальний принцип роботи яких полягає в наступному: гранулят необхідного розміру та форми зерна одержують завдяки спеціальних ножових дробарок, вмонтованих в стінки ємності для змішування та гранулювання, та регулювання швидкості обертання трьохлопатевого змішувального лопатевого елемента. (приклад: обладнання фірм Diosna, Aeromatic-Fielder, ). Міксери-гомогенізатори фірми Diosna

оснащуються калібраторами для вологих і сухих гранул.

Прикладом змішувача – гранулятора без калібратора (сита) є модель MGT (фірма Lodige): в вертикальних циліндричних ємкостях на невеликій відстані від днища та стінок обертається лопатевий змішуючий елемент. Його форма та швидкість обертання забезпечують завихорення та постійну циркуляцію змішуємого продукту. Ножова голівка, яка приводиться у рух окремим приводом, служить для розбивання (при необхідності) агломератів та рівномірного зволоження порошкової маси. Зволожувач подається після одержання однорідної суміші через спеціальний пристрій (форсунку). При необхідності сушки грануляту такий змішувач – гранулятор обладнюють додатковою сорочкою (модель MGT-S - з подвійною сорочкою для вакуумної або газової сушки). В цій моделі таблеткова маса подається в ємність вакуумним способом, а вивантаження - пневматичним. Таким чином, модель MGT-S дозволяє здійснити в одній ємності три технологічні операції – змішування – грануляцію – сушку грануляту.

Структурну грануляцію здійснюють методами дражирування в дражирувальному котлі, розпилювальним висушуванням (обладнання фірм GEA Niro, Glatt) і в умовах псевдозрідження (обладнання фірм AeromaticFielder, GEA Niro, BWI Huttlin, Fitzpatrick, Glatt, Vector). В результаті всіх видів структурної грануляції утворюються більш м'які й пористі гранули, чим після механічного вологого гранулювання, коли гранули виходять великі

33

й підлягають наступному здрібнюванню. Гранули мають майже однакову форму, що сприяє їхній кращій сипкості й більше збалансованому фракційному складу.

Грануляція в дражирувальному котлі: в котел завантажують суміш порошків і при його обертанні зі швидкістю 30 об/хв зволожують таблеткову масу розчину зв’язувальних речовин (подача розчину - через форсунку). Часточки порошку сліпаються між собою, висушуються теплим повітрям і в результаті тертя при обертанні здобувають однакову форму.

Грануляція розпилювальним висушуванням. Спочатку готовлять розчин або суспензію з допоміжної речовини й зволожувача й подають його через форсунку в камеру розпилювальної сушарки, що має температуру 1500С. Розпилені часточки за рахунок великої поверхні контакту зі зволожувачем інтенсивно втрачають вологу й усього за кілька секунд утворять сферичні пористі гранули. Отримані гранули змішують із лікарськими речовинами. Вони мають гарну сипкість і добре пресуються. Цей спосіб застосовується для антибіотиків і ферментів.

Сушіння вологих гранул здійснюють в сушарках різних конструкцій:

1)поличні сушарки із примусовою циркуляцією повітря (великій недолік: нерівномірна сушка);

2)сушарки з інфрачервоним випромінюванням або сушарки із використанням токів надвисокої частоти;

3)сушіння гранул вакуумним способом;

4)в атмосфері гарячого інертного газу;

5)в псевдозрідженому шарі (сушарки СП – 30, Aeromatic-Fielder (GEA-Niro), BWI Huttlin (Thomas Engineering), Glatt, Vector, Lodige тощо.

Принцип роботи сушарки псевдозрідженного шару. Резервуар заповнюється вологими гранулами. Потік повітря, що подається в сушарку, всмоктується вентилятором, нагрівається в калорифері до заданої температури, очищається у фільтрі «ХЕПА» з діаметром пор 0,3 мкм і проходить нагору через повітророзподільні ґрати, встановлені в нижній частині продуктового резервуара, в псевдозріджений шар продукту. Зволожене повітря проходить через рукавний фільтр, очищається від дрібних часток продукту й викидається в атмосферу.

Сучасні сполучені типи конструкцій одержання грануляту з порошкової таблеткової маси:

1)волога грануляція у високошвидкісному змішувачі /грануляторі з наступним сушінням у лотках;

2)волога грануляція у високошвидкісному змішувачі /грануляторі з наступним сушінням у псевдозженому шарі;

34

3)змішування, грануляція й сушіння в псевдозрідженому шарі;

4)попереднє змішування й безперервна грануляція із сушінням у псевдозрідженому шарі;

5)змішування, грануляція й сушіння в одній ємкості (сушіння у вакуумі при нагріванні або мікрохвильовому сушінні);

6)змішування, грануляція й сушіння в одній ємності (сушіння у вакуумі, при нагріванні, нахилі й газопоглинанні).

Технологія змішування, грануляції й сушіння в псевдозрідженому шарі –

дуже поширена завдяки тому, що всі процеси проводяться тільки в одній ємності. Принцип роботи міксера-гранулятора-сушарки псевдо-зрідженого шару полягає в змішуванні порошкоподібних інгредієнтів у зваженому шарі

знаступним їх зволоженням зв’язувальною рідиною при безперервному перемішуванні. Необхідна умова процесу - наявність дрібнодисперсних зв’язувальної рідини і порошку, що перебуває в псевдо-зрідженому стані. Процес гранулювання відбувається одночасно із сушінням гранул гарячим повітрям. У процесі сушіння грудки перетворюються у тверді агломерати, що частково руйнуються в результаті тертя між собою й зі стінками апарата.

Спосіб сухого гранулювання (з порошку під тиском пресують брикети на спеціальних машинах – компактерах) застосовують у випадках, коли лікарська речовина розкладається в присутності води або має погану плинність. Обладнання фірми Bepex дозволяє одержувати гранулят у вигляді брикетів і пелет різної форми та розмірів в залежності від форми поверхні роликів, в зазор між якими поступає попередньо ущільнена порошкова маса. Попередне ущільнення досягається використанням шнекових живильників. Отримані брикети далі подрібнюють на валках або млинах («Ексцельсіор»), фракціонують за допомогою сит і пресують на таблеткових машинах таблетки заданої маси й діаметра. При первісному ущільненні в масу вводять сухі зв’язувальні речовини, що забезпечують під тиском зчеплення частинок як гідрофільних, так і гідрофобних лікарських речовин.

Типи та характеристики машин для одержання таблеток (таблетпреси).

Основні частини таблетпресу - пуансони (верхня й нижній) і матриця з отворами - гніздами. Нижній пуансон входить в отвір матриці на певну висоту, залишаючи простір, у яке насипається таблеткова масса у вигляді порошку або гранул. Після цього з певною силою в матричний отвір опускається верхній пуансон і спресовує масу. Потім верхній пуансон піднімається, а слідом за ним піднімається й нижній, виштовхуючи готову таблетку. Розрізняють таблетпреси з нерухомою матрицею й рухливою

35

завантажувальною лійкою (кривошипні, КТМ); з рухливою матрицею й нерухомою завантажувальною лійкою (роторні, РТМ). Найбільш розповсюджені – роторні таблетпреси, в сучасних моделях яких подача грануляту (порошку) у гнізда матриці здійснюється гравітаційним або вакуумним методами (за допомогою підйому біну-резервуара над таблетпресом або шляхом підйому до необхідного рівня за допомогою підйомника типу HERCULES.

Таблетпреси фірми IMA розрізняються залежно від способу завантаження. Так на пресах типу Comprima порошок подається із центрального бункера на матриці через канали особливої форми за допомогою відцентрової сили, що виникає в результаті обертання турелі. Ця система зменшує втрати порошку, тому що він увесь час рухається по закритій траєкторії, і в той же час підвищується ефективність подачі порошку, навіть при більших швидкостях, при виготовленні таблеток нестандартної форми або при роботі зі складним продуктом.

В усіх пресах серії Kilian використовується гравітаційний спосіб подачі на матриці через регульований наповнювач - черевик. В пресах серії Synthesis, що представляють собою новітні розробки фірми IMA/Kilian, був об'єднаний досвід у подачі порошку й пресуванні з досягненнями новітньої технології, щодо миття й ізоляції. Дуже зручний доступ у зону виробництва, зручність операцій мийки й технічного обслуговування й змінний матричний стіл - лише деякі з основних характеристик цих пресів, які, у той же час, забезпечують можливість легкої мийки й запобігання перехресних забруднень між різними продуктами.

Сучасні моделі таблетпресів оснащуються приладами для контролю маси таблеток, відбракування таблеток зі сколами тощо.

Обезпилення. Для видалення з поверхні таблеток, що виходять із преса, пилу застосовуються обезпилювачі, принцип роботи яких полягає в наступному: таблетки проходять через обертовий перфорований барабан і очищаються від пилу, що відсмоктується пилососом (приклади: CFQ та CFQ-1 фірми DGM). В сучасних таблетпресах спеціальні обезпилюючі пристрої можуть бути вбудованими в конструкцію таблетпресу. Таблетки контролюються в процесі виробництва на відхилення від маси, сколи, наявність металічних часток. Пристрій для контролю маси таблеток пристрій складається з вузла для відбору таблеток, блоків контролю та сигналізації (сигнальна лампа). Пристрій на металічні включення виявляє та витягає таблетки із включеннями.

Типи та характеристики обладнання для нанесення покриття на таблетки та гранули.

36

Нанесення плівкового покриття здійснюють у дражирувальних котлах і в установках псевдозрідженого шару.

Метод нанесення покриття у псевдозрідженому шарі застосовується для плівкового покриття на основі водних розчинів, оскільки дражирувальні котли мають низькі показники тепло- і масопереносу, процес покриття протікає повільно, що знижує продуктивність апарату. Устаткування – теж саме, що й для одержання грануляту в псевдозрідженому шарі.

Нанесення покриттів здійснюють у дражирувальних котлах в напівавтоматичному та автоматичному режимах. Принцип дії: таблетки розміщують в котлі. Спочатку сильним струменем повітря з поверхні таблеток видаляють пил, потім через форсунки періодично розпорошують розчин для покриття. Після покриття таблетки обдувають холодним повітрям на протязі 5-10 хвилин і вивантажують з казана. Відомі дві конструкції котла

– цілісно-стінна та перфорована. В моделях GS (фірма ІМА) представляє собою цілісний кульовий котел з лопатами для витяжки повітря. Повітря, що осушує, надходить з задньої частини котла, проходить безпосередньо крізь масу продукту, минаючі турбулентні завихрення усередині й потім видаляється лопатами, що знаходяться в середині ємності. У вентиляційній системі передбачені однакові зчленування повітропроводу, так що в системі можуть бути створені два різних повітряні потоки відповідно до технологічного процесу: лопати для витяжки повітря, застосовуються для нанесення плівкового або цукрового покриття, а лопати, що нагнітають повітря, - для росту мікрогранул або пелет і покриття їх оболонкою. На відміну від GS модель Perfima представляє собою перфорований котел кульової форми та із перемішуючими турбулізаторами, які розміщені в центральному секторі ємності. Можна застосовувати для одержання плівкового та цукрового покриття таблеток.

Обладнання для одержання таблеток з пресованим (сухим)

покриттям. Покриття наноситься на таблетки шляхом пресування на таблеткових машинах типу «Драйкота», які являють собою сполучення двох машин: ротаційної звичайного типу - для пресування таблеток і спеціальної - для одержання на них пресованого покриття. На першому роторі пресуються таблетки, які передавальним пристроєм направляються на другий ротор, у матрицю якого подається покриваюча суміш, і таблетка пресується остаточно (приклад: модель S250 ZS/M фірми ІМА). Головною перевагою даного методу покриття є виключення використання в технології розчинників.

Обладнання для виробництва м’яких медичних капсул.

Виготовлення м'яких желатинових капсул здійснюють трьома

37

способами: зануренням, пресуванням і краплинним.

Роторно-матричний спосіб (пресування). М'які капсули желатину формуються, заповнюються й герметизуються в одну безперервну технологічну операцію. Інкапсуляція включає три операції - створення капсули на основі желатину, заповнення капсули й герметизація. Формування й заповнення відбуваються одночасно. Головні елементи капсульної машини - матриці, поміщені у два роторних циліндри, і насос високої точності, що дозує заповнення капсули. Капсульна машина формує желатинову суміш у дві тонких плівки (стрічки), змазує їх (мінеральної маслом фармацевтичного ступеня очищення) й направляє їх між двома обертовими матрицями з маленькими поглибленнями (кишенями), що відповідають за формою й розміром капсулам, які будуть зроблені. Калібрований медичний насос синхронізований з матрицями так, щоб капсули запаювалися негайно після заповнення. Готові капсули падають на конвеєр, що переміщає їх у тумблерну сушарку барабанного типу. Капсульна тумблерна сушарка використовується, щоб видалити мінеральне масло й прискорити процес висихання. Сухе, стерильне повітря подається поперек тумблера й видаляють вологість із зовнішньої поверхні капсули.

Роторно-матричний метод забезпечує точне дозування, запобігає фотохімічному розпаду активного компонента, маскує неприємні смаки. Така лінія може служити й для заповнення капсул порошкоподібними речовинами. Автоматичні лінії виконують всі операції з високою точністю (± 3%), мають високу продуктивність (від 3 до 76 тис капсул у годину), призначена для капсул різної форми, широкого діапазону місткості й з наповнювачами різної консистенції (рідкими, пастоподібними, навіть порошкоподібними речовинами). Приклади: Pharmagel International S.P.A,

Італія; Capsule Technology International, Канада; Lucky Gold Star, Корея тощо.

Краплинний метод дозволяє одержувати м'які безшовні желатинові капсули строго сферичної форми. Принцип його полягає у видавлюванні під тиском з концентричної трубчастої форсунки одночасно розплаву оболонки й рідкого наповнювача, що заповнює капсулу в результаті двофазного концентричного потоку; запечатування капсул відбувається за рахунок природного поверхневого натягу желатину. Метод досить високопродуктивний (до 60 тис капсул у годину) і точний (відхилення в дозуванні наповнювача не перевищує ± 3%), однак з його допомогою можна инкапсулювати тільки легкотекучі рідкі неводні наповнювачі з досить малою верхньою межею дозування (до 0,3 мл). Останні розробки, проведені японськими й ізраїльськими фахівцями, дозволяють одержати капсули зі значно більшою верхньою межею дозування (до 0,75 мл).

38

Фасувальне та пакувальне обладнання у фармацевтичному виробництві, типи, характеристика. Для пакування гранул, таблеток, капсул і використовуються: 1) плівкові й фольгові контурні упаковки, 2) скляні й пластикові флакони. Найбільш перспективні - плівкові контурні упаковки, одержувані на основі комбінованих матеріалів методом термозварювання: стрічкова (без осередків) і осередкова (блістерна). Контурне осередкове пакування складається із двох основних елементів: плівки, з якої термоформуванням одержують осередки, і плівки, що термозварюються або плівки, якою заклеюють осередки після заповнення їх таблетками.

Блистерні машини для обох типів контурного впакування. Звичайно виготовлені в комплекті з контролем заповнення осередків, герметизації блістера. Приклади: моделі Noack DPN760 та Noack 623 фірми ROMACO, Італія.

Картонажна машина по пакуванню в картонні короби (з вкладанням вкладиша). Картонні короби в складеному виді надходять у картонажну машину, де здійснюється ряд послідовних механічних операцій (формування коробу, склеювання), подачі блістера, подача вкладиша, герметизація коробів, маркування (серія, дата випуску). Машини для групового пакування індивідуальних коробів в автоматичному режимі укладають їх в картонні короби або термоусадкову плівку, та здійснюють етикетування. Приклади: модель PC4000 фірми ROMACO, Італія; модель КМ фірми DGM, Швейцарія.

Обладнання для виробництва твердих медичних капсул. Машини для заповнення твердих желатинових капсул порошками, мікросферами, пелетами, гранулами, таблетками, капсулами менших розмірів бувають напівавтоматичними та автоматичними. В автоматичних моделях виконуються наступні покрокові операції:

-поділ (орієнтування) капсул;

-роз'єднання порожніх капсул;

-наповнення тіла капсули;

-з'єднання й закривання тіла й кришечки капсули;

-виштовхування заповненої капсули.

Найбільш вузьке місце – стадія заповнення. При цьому треба не тільки контролювати дозування, але й саме заповнення повинне виконуватися вкрай ретельно. Відтворюваність залежить від типу пристрою для заповнення, а також до деякої міри від розміру, форми, гранулометричного складу компонентів для заповнення. Для наповнення порожніх капсул порошками, гранулами, кульками, таблетками з покриттям або без нього,

39

використовуються різні методи.

Метод набивання (для порошків і гранул) використовується звичайно в пристроях з ручним керуванням або напівавтоматах. З огляду на допуск на масу порожньої капсули, відважується необхідна кількість матеріалу для заповнення й міститься в порожнє тіло капсули. Цей спосіб гарний доти, поки маса матеріалу на одну капсулу пропорційна обсягу капсули, коли для розподілу матеріалу, що залишився, на потрібну кількість капсул достатньо невеликого тиску, а також у випадках, коли не спостерігається розшарування маси, що інкапсулюється.

Метод трамбування з використанням дозуючого диска (порошок,

гранули). При цьому способі матеріал переноситься в дозувальний диск, у якому доза формується у вигляді пробки. Порошок або гранули переміщаються в завантажувальний пристрій безпосередньо з конічного бункера - наповнювача шнековим конвеєром. Дозувальний диск із шістьома групами отворів з’єднаний із завантажувальним пристроєм. Матеріал, розподілений над цими отворами, пресується на п'ятьох трамбувальних вузлах з індивідуальним регулюванням за допомогою пружинних пуансонів. Шостий вузол служить для переносу спресованої з порошку пробки в тіло капсули. Цей спосіб дозволяє здійснювати правильне дозування навіть при використанні речовин з поганими характеристиками плинності й схильністю утворення каркасних структур. Масу можна регулювати шляхом зміни ступеня стиснення й опускаючи або піднімаючи рівень матеріалу.

Поршневий метод з використанням дозатора (пристрій для наповнення з періодичним переміщенням). Даний метод передбачає використання трубок особливої форми (дозатор і поршні), які поринають у порошок або гранули й пресують його у вигляді пробок), які потім поміщають у тіло капсули. Завантажувальний пристрій складається із двох частин: короткого циліндричного завантажувального пристрою із плоскою підставкою, розділеною радіально на камери й зіркоподібну вставку, конструкція якої передбачає зміну висоти стінок камери й отже, рівня матеріалу.

Спосіб поршневого дозування з використанням дозатора (пристрій наповнення з постійним переміщенням). Даний метод аналогічний методу з використанням дозувальних трубок. Однак в цьому випадку дозувальні трубки поступово опускаються в дозувальні втулки. Втулки не закріплені стаціонарно, а обертаються зі швидкістю обертання пристрою. Матеріал у вигляді порошку або гранул надходить із циліндричних бункерівнакопичувачів. Вставки у вигляді бобу розподіляють порошок у дозувальні втулки й підтримують постійним його рівень. Трубки поступово поринають

40