干法制粒技術

一、干法造粒作業(yè)的目的以下幾點：

1.將物料制成理想的結構和形狀；

2.為了準確定量、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偏析混合體；

5.改進產品外觀；

6.防止某些固相物產生過程中的結塊現象；

7.改善分離狀原料的流動特性；

8.增加粉料的體積質量，便于儲存和運輸；

9.降低有毒和腐蝕性物料處理作業(yè)過程中的危險性；

10.控制產品的溶解速度；

11.調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.適應不同的生物過程。

二、粉體物料顆粒形狀性質       

在用強壓造粒法進行造粒過程中，粉末是在限定的空間中通過施加外力而壓緊為密實狀態(tài)的。產生穩(wěn)定團聚的力有絮團的橋連力、低粘度液體粘結力、表面力和互聚力。團聚操作的成功與否，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。       

顆粒形狀是指一個顆粒的輪廓邊界或表面上各點所構成的圖像。顆粒形狀直接影響粉體的其他特性，如流動性、填充性等，亦直接與顆粒在混合、貯存、運輸、燒結等單元過程中的行為有關。工程中，根據不同的使用目的，人們對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度高和緊密的填充結構，因此碎石的形狀希望是正多面體。反過來，顆粒形狀因形成的過程不同而不同，例如，簡單擺動式顎式破碎機會產生較多的片狀產物；噴霧干燥制備的粉料則多為球形顆粒。因此，對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)實際中，往往將形狀不規(guī)則的顆粒假定為球形，以方便計算粒徑，實驗結果也容易再現。正因如此，從而成為理論計算與實際情況出入很大的主要原因之一。所以一般需將有關理論公式中的顆粒尺寸乘以表示外形影響的系數加以修正。       

自然界中和工業(yè)生產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)。       

用數學語言描述的幾何形狀，除特殊場合需要三種數據以外，一般至少需要兩種數據及其組合。通常使用的數據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數據。習慣上將顆粒大小的各種無因次組合稱為形狀指數(shape index)，立體幾何各變量的關系則定義為形狀系數(shape factor)。       1 形狀指數      

 1)均齊度(proportion)

顆粒兩個外形尺寸的比值——長短度(elongation)N和扁平度(flackiness， flatness)M可以根據三軸徑L、B、T之間的比值導出：

長短度N=長徑/短徑=L/B (≥1)   

 扁平度M=短徑/厚高度=B/T (≥1)  

當L=B=T時，即立方體的上述兩指數均等于1

  2)充滿度(space filling factor)

 體積充滿度Fv，又稱容積系數，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，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經，S為顆粒表面積，V為顆粒的體積。

對于形狀不規(guī)則的顆粒，當測定其表面積困難時，可采用實用球形度，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。

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——內接圓半徑；N——角數。   

形狀系數

表面積形狀系數

Фs=顆粒的表面積/(平均粒徑)2=S/dp2 (＞1)  

)體積形狀系數

       Фv=顆粒的體積/(平均粒徑)3=V/dp3 (≤1)

      3) 比表面積形狀系數

       Φ=表面積形狀系數/體積形狀系數=Фs/Фv (＞1)

      對于球形顆粒，上述三個形狀系數分別為：

       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。另外，粒徑值又與粒徑的測量方法有關，因此形狀系數的數值亦隨測量方法不同而異。所以，在使用形狀系數時，一定要注意顆粒徑的具體表達形式。

       4) 粗糙度系數

      前述的形狀系數是個宏觀量。如果微觀地考察顆粒，會發(fā)現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R來表示：

       R = 粒子微觀的實際表面積/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，也是影響造粒操作設備工件被磨損程度的主要因素之一。因此，粗糙度系數是一個不容忽視的參數。

    目前干法制粒機進口的主要有日本友誼公司、德國亞歷山大、美國 Fitzpatrick 公司等。

干法制粒或直接壓片，應選擇粘合性和可壓性較好的輔料。這樣有利于生產操作和成品的質量穩(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，但可能會吸潮；MCC的粘合性較好；可壓性淀粉，可壓性好，流動性也好，可作為必選；甘露醇的可壓性和流動性都一般；糊精的粘合性也不錯。

建議用可壓性淀粉，乳糖，糊精，MCC，按照一定的比例組方，當然也要考慮主藥的性質，估計會有較滿意的結果。

干法制粒及粉末直接壓片用輔料應有良好的流動性和壓縮成型性，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品的流動性較好，藥品的容納量較大（即加入較多藥品不致對其流動性及壓縮成型性產生嚴重不良影響）。

預膠化淀粉 部分預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；本品有自身潤滑作用，推片力小。用本品壓片時，應含有適量的水分，否則片劑的硬度不足；為改善片劑的外觀而加入潤滑劑時，如選用硬脂酸鎂，應盡量減少用量，否則影響片劑的硬度，硬脂酸對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。

復合輔料 國外有多種直接壓片用的輔料，醫(yī)學`教育網搜集整理多數主要由糖類組成，例如前述的“Ludipress”即由乳糖、PVP、交聯PVP組成，并成細顆粒狀；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。上等復合輔料的休止角均在30°左右或小于30°，流動性很好，壓縮成型性好，片劑的外觀、崩解及藥物溶出均較好，可以大幅度地簡化片劑生產過程。迄今我國尚無國產優(yōu)質復合輔料上市，急待填補空白。