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用高效包衣机进行的薄膜包衣的质量影响因素

撰稿人:田耀华摘编  备注:原作田耀华  发布时间:2009年2月8日  阅读次数:6491
 
摘  要:从高效包衣机的基本操作参数入手,对包衣滚筒转速可变性提出了探讨,同时对薄膜包衣质量缺陷的影响因素及对策提出了看法。
关键词:高效包衣机,基本操作参数,滚筒转速,薄膜包衣,质量,影响因素
 
    高效包衣机的问世赋予片剂薄膜包衣生产的产业化,薄膜包衣对片芯的要求相对于包糖衣来说严格得多,而它对各个工序之间的相互配合、生产过程中的一系列基本操作参数技术和相互配套都有所要求。为了对高效包衣机的进一步研究,应从基本操作参数入手。国内大都数的高效包衣机皆使用定量蠕动泵,对此类高效包衣机将涉及到7个基本操作参数:
    (1)喷枪位置,即雾化喷枪在包衣滚筒内的位置,一般有二种模式,喷枪对着滚筒内下方位或喷枪对着滚筒内壁的某一位置。一般来说,这一模式对*终包衣质量都相当重要,而国内以喷枪对着滚筒体下方位模式为主。
    (2)喷雾速度,即雾化量,其是单位时间对喷出的包衣液(混悬液)的总量。
    (3)雾化压力,其含二个概念,即喷枪口雾化气与混悬液产生薄雾的压力及雾化气本身的压力。
    (4)进风口温度,即进口滚筒内用于干燥包衣片剂的热空气温度。
    (5)总进风量,即进口滚筒内用于干燥和穿透片料床的风量,通常调节出风量比进风量稍大,这样才能造成包衣滚筒内略呈负压,使包衣液能顺利进入片料床。
    (6)包衣滚筒内压力,包衣滚筒与室内压力差,压力差不足导致包衣液无法吸入片料床,而粘附在片料床表面、入口处、滚筒内壁或喷雾系统上;压力差过高会会带入片料床过量的包衣液。
    (7)包衣滚筒的转速,有理论认为,包衣滚筒的转速应根据经验而设为恒定的,究竟怎样有待探讨。
    综合参数即为上述参数的不同组成和设定,综合参数不当会引起的颗粒物在喷雾系统表面的粘附或包衣液干燥小颗粒粘附在喷枪喷嘴口,严重时会导致雾化方向的随意和不确定性,形成这现象还涉及到喷枪的结构。
 
1包衣滚筒转速与薄膜包衣关系的探讨
    在上述7个基本操作参数中,并不是所有参数都是一定可变化调节或人为设定的,至少有几项参数是靠人为经验所设置的,其中大多数参数一旦设定后即可完成包衣运行。但对包衣滚筒的转速是一个可值得探讨的问题,在国内大都数高效包衣机的滚筒转速是恒设定的,究竟滚筒转速的可调是否有意义呢?
    从包衣的原理1可知:包衣滚筒转速太低,片芯会发生大量互相粘结,造成类似“粘结”的质量问题;包衣滚筒转速太高,则因过分摩擦而导致“剥落”或碎片。这些制造商都明白,也能根据片剂包衣性能、生产量和设备规格而设计出包衣滚筒转速。但是,接下去的问题是恒定的滚筒转速是否优化?滚筒转速在整个包衣过程是否可变?
    (1)滚筒转速的优化问题,优化的目的是维持片料床*佳的适宜速度,既保证片芯有效的翻动又不会让片芯飞出片料床。选择*小的速度应让片芯在片料床没有片刻地停滞,这就需用实验方法再优化,可试用一种方法确定速度的范围,当一定量片芯装入滚筒后,试启用从*小速度开始慢慢增加,同时观察滚筒内任何地方的片芯均能翻动,即能消除片芯翻动的盲区,此时增加的速度为*小速度。尔后,继续增大滚筒转速,观察有单个片芯跳出雾化所覆盖的片料床区域时,可认为适用的*大速度。要研究此转速范围优化的目的便是指导操作者合理设定转速和为第二个包衣过程速度变化作必要的准备。
    (2)滚筒转速在整个包衣过程可变性问题,一般国内高效包衣机在整过程滚筒转速是基本不变的,而包衣过程是由雾化和干燥二个阶段所组成的,其中雾化过程约占总包衣过程的40%左右。在雾化过程需达到包衣液在片芯上薄膜达到完整,此时滚筒转速应用*小速度。但到了干燥阶段,为了增加片料床的被包敷片芯的运动通道或间隙,以达到干燥均匀一致目的,这样滚筒转速就需用*大速度。
    由此看来,高效包衣机的滚筒转速应变频可调,且能有菜单来设定其变化,文献证明2:有变化转速比单一转速所包衣产品相比衣膜更光滑更完全。
 
2.影响薄膜包衣质量的因素
    用高效包衣机进行薄膜包衣质量基础涉及到各方面,一般2认为:薄膜包衣质量建立在“基片的组成和性质、包衣溶液的处方、包衣操作条件及产品贮藏的环境”四个因素上。
    (1)片芯进入高效包衣机滚筒时,片芯与筒体转动而产生的磨损以及空气压差变化使片芯受到机械力,这就需要片芯必须有足够机械性能,才能确保包衣后的质量。
    良好的片芯质量对薄膜包衣起到决定性的影响。有时,片芯的机械质量太差,就根本无法进行薄膜包衣,即使勉强进行,衣膜质量也很难保证。在所有影响片芯机械性能的因素中,片芯的硬度和脆碎度*为重要,而脆碎度又比硬度显得更为突出。有数据表明,适合包薄膜衣的中药片芯硬度应该在5kg/cm3,西药片芯硬度应该在4kg/cm3左右。而对于吸湿性大的片芯,硬度要求则更高。
    (2)薄膜包衣溶液处方的基本组成包括成膜剂(包衣材料)、溶剂、增塑剂、着色剂,还可以添加致孔剂、不溶性填料等,薄膜包衣处方组成对包衣质量起着关键的作用。
    以羟丙甲纤维素(HPMC)水溶性包衣溶液为例,有人1认为:其膜剂的聚合物分子量、溶液浓度和粘度不同产生包衣质量也不同。当聚合物分子量高时,包衣质量表现为硬度大、弹性小、耐磨损、溶解慢及片子破碎度强度增加;当聚合物溶液浓度和粘度增加时,包衣后片面会变得更粗糙。
    (3)包衣后片面质量的另关键在于整个操作条件的掌握,要处理好干燥温度、雾化量、包衣滚筒转速三者之间的关系,这是薄膜包衣操作过程中的重中之重。
    操作时,包衣溶液的雾化程度直接影响包衣所成衣膜的外观质量,而喷液的雾化效果直接由雾化压力以及雾化系统决定。雾化开始时,雾化速度和干燥热风温度的控制原则为:使片面略带湿润,又要防止片面粘连,温度不宜过度过低。若温度过高,则干燥太快,成膜容易粗糙,片色不均;若干燥温度过低或雾化速度过快,则会使包衣滚筒内湿度过度高,很快就会出现片芯的粘连现象。
    此外,包衣滚筒的转速与包衣操作之间的关系是:转速低,衣膜附着力强;转速高,衣膜附着力差,易剥落。可以说,包衣过程中,一旦干燥温度过低、雾化量过大或片子流动滞留的话,则有可能会出现粘片现象。
    (4)包衣后片剂的贮藏条件也尤为重要,有人2认为:(HPMC)水溶性包衣片剂在高湿条件下贮藏易发生“标识架桥”现象;而在大于一定温度时,片剂的崩解时效增加,相应溶出变慢。
    总之,应用薄膜包衣技术进行包衣时,这四者是包衣质量建立的关键。其间,要处理好三大关系,一是片芯硬度要够硬,否则开始包衣时,片芯与滚筒反复摩擦,将会出现“松片”、“麻面”等现象;二是干燥温度要保持恒定;三是设备中溶剂蒸发量与雾化过程中带入的溶剂量要保持平衡,即溶剂蒸发与雾化速率处于动态平衡。
 
3.薄膜包衣质量缺陷的影响因素及对策
    随着这几年高效包衣机和薄膜包衣液技术的飞速发展,其已成为国内片剂生产的主流。但国内对薄膜包衣质量检测和评定中的许多指标还处在人工目测阶段,无法能定量定性地作出评价。然而,对薄膜包衣质量评价的方向很多,常有表面粗糙度、表面光泽度、膜厚度均匀性、薄膜衣的缺陷,本文着重对只能肉眼观察评判的薄膜衣的缺陷阐述,并薄膜包衣质量缺陷的影响因素及对策作探讨,目的为薄膜包衣生产提供借鉴和努力方向。
    所形成包衣膜的缺陷常有:如开裂、标识架桥、剥落、皱皮、花斑、粘结、色泽差异、针孔及气泡等,以下就这些缺陷形成原因或影响因素作探讨,并作了相应对策。
项目
现象
影响因素
对策
开裂
片剂周边薄膜衣破裂
1)片芯质量不好,脆碎度或硬度过低,以及由于冲头磨损造成片芯边缘产生毛刺;
2)片芯内含有高膨胀系数的辅料或片芯受潮而产生膨胀,又加上薄膜的强度不够,这样会在片面*脆弱、边缘部位发生破裂;
3)在包衣过程中,包衣溶液雾化速度太慢而不能及时保护片芯的边缘;
4)包衣溶液中固含量选择不当、包衣滚筒转速过快、喷量太小;
5)喷雾速度降低,入口气温增加能够增加边缘开裂的发生率2
1)提高片芯质量;
2)正确设计包衣溶液配方,且选择膨胀系数低的片芯辅料;
3)在包衣初期,适当降低包衣滚筒转速,且适当增加包衣溶液的雾化量;
4)选择适当的包衣溶液中固含量,适当调节包衣滚筒转速及喷量的大小。
标识架桥
薄膜脱离片芯的标识部分,形成一条跨过标识的架桥,架桥形成之后,标识不能被确认(即刻字片上的衣膜造成标志模糊)。
1)标识架桥现象往往出现在干燥薄膜收缩时,主要由于薄膜的机械参数不合理(弹性系数过高、膜强度较差、粘附性不好)以及薄膜干燥过程中产生的回拉力共同所致。由于,薄膜包衣中的干燥过程是一个逐渐进行的过程,当溶液雾化堆积到片芯表面时,热风使溶剂蒸发和膜固化,随包衣时间的延长,逐渐有一部分溶剂来不及蒸发而暂时留在薄膜内。而随后的热风加热过程会使这部分溶剂慢慢挥发,它占据的空间就要通过薄膜本身的回缩来替代,但此时的固化反应会使薄膜回缩非常困难。如果薄膜材料的塑化比较充分的话,它可通过薄膜材料中高分子键之间的迁移来解决。但在实际情况下,不可能塑化那么完全,一旦溶液处方增加塑化效果,则薄膜本身的强度也随之降低。如果上述情况发生在片芯表面冲痕或字母图案上,且薄膜的附着力又不强时,由于高回缩力会将薄膜回缩,从而发生架桥现象,使片芯表面的印痕消失;
2)喷雾速度降低,入口气温增加能减少架桥2
1)放慢包衣喷速,降低干燥温度,同时应注意控制好热风温度。
2)也可通过降低回缩力(如使用低分子量聚合物或增加增塑剂浓度)或使用高附着力的溶液来解决。
剥落
包衣有缺损部分,基片暴露,常会兼有龟裂和开裂。
1)首先是产品表面与包衣溶液的理化特性阻碍了粘着性能。在薄膜包衣过程中,总希望得到一层连续的包衣薄膜,而不是许多独立的衣层。因此在包衣中,每次必须有足够的包衣材料以溶解前一衣层的一小部分薄膜,使包衣溶液达到*大限度的结合。如果干燥速度太快,就会使二次包衣之间达不到有效地结合,从而使薄膜发生分层或剥落现象。有时剥落现象与溶液中固体物质浓度直接有关,这些固体能干涉薄膜,以致无法形成连续性薄膜而剥落;
2)包衣溶液中固含量选择不当、包衣滚筒转速过快、喷量太小;
3)剥落与雾化控制及干燥过程中出现的问题紧密相关2
1)可以通过设计正确的溶液配方及选择合适的干燥速度来解决。
2)选择适当的包衣溶液中固含量,适当调节包衣滚筒转速及喷量的大小。
皱皮(又称桔皮)
指粗糙的衣膜,外观类似桔皮。
1)在薄膜包衣过程中,如雾化压力不足或雾化不充分,包衣溶液在片芯表面分布不均,或者干燥速度过快,干燥温度过高,均使包衣溶液来不及在片芯上铺展并形成光滑的衣层就已干燥,使包衣表面出现桔皮样的粗糙现象;
2)a喷雾速度过低、b干燥空气体积过量或温度过高、c雾化气压/体积过量或过低,这三种因素可导致雾滴干燥而形成皱皮2
1)通过控制溶液蒸发速度,降低干燥速度,增加雾化压力,即可解决这种缺陷;
2)调节包衣配方中固体含及降低包衣溶液的粘度,对解决此事也有助的;
3)确保雾化过程的“恒压变量”的控制。
花斑
包衣颜色分布不均匀而引起的斑点
1)由于配包衣液时搅拌不匀或固体状物质细度不够所引起的,以致在正常的包衣时间内无法使溶液混合均匀而产生色泽不均匀现象;
2)由于色素使用水溶性染料,在干燥过程中色素随水分子迁移而引起的花斑;
3)由于增塑剂的迁移使溶于增塑剂中的色素产生分布不均而引起的花斑;
4)有些药品组分中合油性物质,其也可穿透薄膜,并在片面上显示油斑。
配包衣液时应充分搅拌均匀。
粘结
片剂包衣过程中短暂的粘附在一起,而后又分开,会形成部分未包衣的表面,但在包衣过程中却很难发现。
包衣溶液的施加量太大,干燥速度又太低,而造成片床表面潮湿,违反了溶剂蒸发平衡原则而*后导致药片相互粘连。这样粘连片芯在包衣滚筒内的不断转动过程中又会相互分开,使粘连处薄膜破裂。
1)适当降低包衣溶液的雾化量,提高热风温度,加快包衣滚筒的转速等;
2)可化化包衣配方,在粘度允许的范围内,增加包衣溶液中的固定含量。
色泽差异
片面间有色差。
雾化时喷射角度的扇面不均、包衣溶液中固含量过度或包衣滚筒转速慢。
调节好喷枪雾化面的角度,降低包衣溶液中的固含量,适当提高包衣滚筒的转速。
针孔
泡沫破裂后,薄膜衣层内形成塌陷小孔
由于配制包衣液时卷入过多空气而引起的。
配液时应避免卷入过多的空气。
气泡
气体雾化过程中,未破裂的泡沫使薄膜中保留小气泡(表现出现类似“喷霜”现象)
热风湿度过高、喷程过长、雾化效果差引起的。
应适当降低温度,缩短喷程,提高雾化效果。
 
4.结束语
    本文从高效包衣机基本操作参数入手,对包衣滚筒转速可变性提出了探讨,同时对薄膜包衣质量缺陷的影响因素及对策提出了看法。从而使人们有是够的认识,能在包衣制造源头把好质量关,为中国薄膜包衣设备和技术能早日与国际的接轨作出贡献。
 
参考文献:
1)击中移动靶,医药加工及包装杂志,2005/2
2)科尔/霍根/奥尔顿(英),片剂包衣的工艺和原理,中国医药科技出版社,2001
 
本文摘编于:田耀华. 高效包衣机的操作参数与薄膜包衣的质量影响因素的探讨.中国制药装备杂志[J].总17期.2006(2)
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