挤出滚圆造粒机在微丸包衣中的应用

    本文介绍了挤出滚圆造粒机包衣装置的基本结构、工作原理，讨论了包衣过程中的影响因素。在此基础上，通过对徽晶纤维素微丸的包农实例，验证了这种包表方法的实用性和有效性。

关键词: 挤出滚圆造粒机、包农、球形微丸

1.前言

    随着微丸制剂和缓释、控释包衣这一新型制药工艺的发展，将制药工艺推向了又一新的高点。面对新工艺，其相应设备的开发和推广也极为重要。挤出滚圆法制备的球形微丸具有圆整度好，强度高，密度大，释药缓慢，产品粒度均匀、粒径分布带窄、收得率高，适合进行包衣、灌装胶囊等后续操作，已经广泛的应用于医药领域。包衣技术是用一定的材料在固体物料( 颗粒、片剂、丸剂)表面包裹成衣膜，以达到掩盖药物不良臭味，改善外观、释药性能及提高制剂稳定性的目的。很大程度上讲，目前研制球形微丸大都是以研制缓释、控释制剂为目的。除了骨架型微丸外，要制成缓释、控释制剂，都需要进行包衣。因此，包衣技术是现代制药工业生产中的重要技术。

    目前，国际上较为流行的包衣设备有高效包衣机、流化床包衣机等。通过挤出滚圆造粒机制备的球形微丸的包衣，大多都是在这些包衣设备中进行。因此，要制备微丸缓释、控释制剂就必须同时具备造粒设备和包衣设备，这样无形中增加了生产成本。本文介绍了挤出滚圆造粒机在球形微丸包衣中的应用，用挤出滚圆造粒机对球形微丸进行包衣具有耗用衣材少、衣膜均匀、包衣时闻短、成本低等优点，具有较好的发展前景。

2.设备的基本结构

    在研究挤出滚圆造粒机在球形微丸包衣的应用中，使用的是华东理工大学与上海医药工业研究院联台研制的带有导流装置的挤出滚圆造粒机。该造粒机主要由挤出机、滚圆机、风机和控制菜统四部分组成。挤出机主要由电机、减速器、轴承、联轴器、挤出孔板、挤出螺杆、挤出筒、料斗和支架等组成。 挤出机的螺杆将从进料斗进入挤出筒的物料向前推进，经孔板挤出。挤出呈长条状的挤出物，再于滚圆机中滚制成大小均匀、规整的球形微丸。研究的过程中主要使用的是造粒机的滚圆装置，下面主要介绍一下滚圆机及其包衣装置的基本结构。

滚圆机是基于离心机原理设计的。旋转部分为垂直圆筒底部的具有特殊结构的摩擦盘， 这是滚圆机的关键部位。在摩擦盘边缘有一层唇边，能减少摩擦盘对物料的碾磨，减少细粉的产生。颗粒在滚圆机中滚翩的过程中，风机从摩擦盘的下部送风，气流从摩擦盘与滚圆筒内壁之问的环隙吹人，一方面防止小颗粒漏下，另一方面强化颗粒的滚动，起到流化的作用。 

运用挤出滚圆造粒机对球形微丸进行包衣，主要是根据滚转包衣法，利用滚圆机的结构特点和工作原理实现的。除了滚圆筒和底部的摩擦盘外，包衣装置还包括喷雾系统、给料系统、供风系统等组成部分。在包衣的过程之前，要根据包衣物料的多少适当的调整喷嘴的喷射幅度、喷射角度和离摩擦盘的高度，以达到^佳的喷射效果。

3.工作原理

3.1薄膜包衣的原理

当固体物料( 颗粒、片剂、丸剂)在包衣机中运转时，将包衣溶液或混悬液的极细小的液滴喷射到固体物料的外表，当这些液滴到达片芯时，通过接触、铺展、液滴间的相互接合， 在固体物料的表面形成一层衣膜，这一过程中包衣溶液及固体物料之间会发生两种作用， 即溶剂对片芯的渗透作用和溶剂的蒸发作用。 当溶剂的蒸发量衡定，且与溶剂喷人量相等时， 包衣的过程达到平衡。 薄膜包衣技术正是利用包衣液的蒸发量和其喷人量的平衡来实现的。 但是包衣液的蒸发量和其喷人量的平衡并不能保证包衣衣膜的厚度均匀，这就需要每一个固体物料表面接触的包衣液的量是相等的或近似相等的。

3.2运用滚圆机进行薄膜包衣的机理

评价薄膜包衣衣层的^基本的指标就是衣层的均匀性，即厚度的均匀性。由于滚圆机自身的特点及其工作原理能够很容易的解决这个问题。

用滚圆机进行包衣的工作原理主要是三维随机原理。试验过程中发现，众多球形微丸在旋转的摩擦盘的带动下，在滚圆筒内以螺旋线轨迹滚动，形成流场。 流场中的微丸流既与摩擦盘一起作环向旋转，又有径向的翻滚。其中，环向旋转的直接原因是摩擦盘的旋转， 旋转方向与摩擦盘一致。而径向滚动则是离心力的作用。流场中底层微丸在摩擦盘的拖拽下向前运动，与滚圆筒壁碰撞后沿筒壁向上运动，再由筒壁返回摩擦盘。多层微丸共同翻滚，形成规则的流型。

就流场中的单个微丸而言，在流场的不同部位，会受到重力、周围其他微丸的碰撞力和摩擦力、摩擦盘的牵引力和摩擦力、筒壁的摩擦力和碰撞力等多种力的作用。正是这些力的共同作用下，微丸进行三维随机运动。 

4.包衣试验及结果分析

4 .1包衣过程

包衣实验前应调整喷嘴的高度、喷嘴与滚圆筒之间的角度和喷嘴的喷射幅度。保证喷嘴喷出的液体完全喷洒到被包衣微丸上，以达到^佳的包衣效果，并避免包衣液的浪费。包衣过程中，压缩空气分两路进入喷嘴。包衣液从储液罐经管路进入喷嘴，在压缩空气的带动下进行雾化。喷洒在随摩擦盘一起作圆周运动的球形微丸上。热风从摩擦盘底部通过摩攘盘和滚圆筒壁之间的间隙吹入，一方面有助于球形微丸的翻滚，使包衣液能够更均匀的喷洒到每一个颗粒;另一方面能使附着在颗粒上的包衣液较快的干燥，避免颗粒之间的粘连，影响包衣质量。在包衣的过程中要调节包衣液的流量、热风的大小和压缩空气压力三者之间的关系， 达到^佳的包衣效果。

4.2结果分析

下面通过对馓晶纤维素球形微丸的包衣实例，说明包衣工艺参数和产品评价结果。以挤出滚圆造粒机制备的微晶纤维素空白球形微丸为原料，经干燥过筛，取粒径为0 .8ram的微丸进行包衣。包衣的工艺参数见表1。在包衣液中添加色素，以目测颗粒颜色的深浅来定性的判断包衣的均匀性。

表1薄膜包衣工艺参数

  注: 由于采用变频调遣器对电机进行凋速控制，滚圆机转速25Hz，相当于转速1440r/min。

为了观察包衣过程以及包衣液的用量与包衣均匀性的关系，本试验将100ml的包衣液等分成10 份，每喷完一份对滚圆机中的微丸取样进行观察。由取样图可见，运用挤出滚圆造粒机的滚圆装置对球形微丸进行包衣，包衣液能够均匀的撒在颗粒的表面，包得表面光滑，衣膜均匀产品。

4.3影响因素分析

(1)喷嘴位置的影响

包衣前应根据微丸颗粒的多少调整喷嘴的高度、喷嘴与滚圆筒之间的角度和喷嘴的喷射幅度，保证喷嘴喷出的液体完全喷洒到被包衣微丸上。否则，使滚圆筒内壁或摩擦盘潮湿， 容易粘住微丸，或者呈液滴流人随摩擦盘一起运动的球形微丸中，影响包衣的均匀性。

(2)工艺参数的影响

①包衣液流量的影响  相同时间内包衣液流量过大，易造成球形微丸表面过湿而产生聚积和粘连，影响衣膜的均匀性。

②压缩空气压力的影响  压缩空气压力增加，雾化气体的速度和能量增加，而包衣液通过压缩气体运载和推进，所得到的动量和动能随之增加，包衣液更易于在物料表面强制性铺展，同时压缩气体的压力增加，包衣液雾滴粒径降低，包衣均匀性好，表面粗糙度降低。但气压过高，可产生与包衣液流量过大类似的问题，还可能使破坏摩擦盘上的球形微丸飞溅， 破坏微丸的三维随机运动。另外，压缩空气的压力过低，可能加剧喷嘴的堵塞。 

③热风的影响  热风的温度过低，水分蒸发慢，会造成微丸表面过湿，出现粘连，也可能出现药物向衣膜迁移的问题;热风的温度过高，导致水分蒸发过快，干燥快，可能发生溶液喷干的情况，另外衣膜也出现不连续且易脱落的现象。热风量过大，可能造成微丸飞溅， 破坏其三维随机运动规律，影响包衣效果。

④滚圆机转速的影响  包衣过程中滚圆机的转速以微丸能在滚圆机内保持稳定的流线为准，转速快则微丸翻动好、包衣均匀，干燥快、无粘连，但是如果转速过快，可能造成球形微丸的飞溅，影响包衣质量。对于硬度偏低、耐磨性差的微丸，转速过快往往能造成微丸的磨损。

5.结语

本文阐述了利用挤出滚圆造粒机滚圆过程中的三维随机原理和旋转包衣法，将挤出滚圆造粒机运用于球形微丸的包衣当中。使此造粒机集球形微丸造粒和包衣于一体，具有结构合理，操作方便，制造、运行成本较低等特点。包衣成品具有耗用衣材少、衣膜均匀。包农时间短，成品率高，成本低等优点。具有包衣功能的挤出滚圆造粒机是医药缓释、控释微丸制剂更有效、更便捷的工具，为发展制剂新品种提供了可靠的设备保障，同时还可以运用于食品包衣等其他领域，具有较好的发展前景。