流化床底喷技术

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丸芯上药(溶液 / 混悬液) 胃溶 / 肠溶 / 缓释包衣 水性 / 有机溶媒 / 热熔融
颗粒 / 药物结晶包衣 粉末包衣(50 - 200 µm)
掩盖苦味(口崩片/分散片/颗粒剂) 提高稳定性 缓释混悬剂
片剂包衣 ( 2 - 10mm )
流化床底喷包衣技术的特点
喷枪和物料间的距离短,有助于 减少包衣液达到物料表面前的溶 媒蒸发和喷雾干燥现象,有利于 包衣液保持良好成膜特性 物料呈有序的循环运动, 运动方向 和喷液方向相同, 物料接触到包衣 液的几率相似, 有利于包衣均匀性 隔圈内部为包衣区域,物料在包 衣区域里高度密集, 包衣损失少
闭合回路 空气处理系统
流化床机身的构造 出风过滤器腔室
扩展室
顶 底
喷 喷
切线喷 物料槽 进风口
流化床工艺装置
顶 喷
底 喷
切线喷
流化床工艺装置的应用
顶喷 • 一步制粒/干燥 • 微丸制备 溶液/混悬液上药 粉末上药 一步制丸 • 包衣 有机溶媒 水性 热熔融 底喷 切线喷
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物料中 包衣所 占比率 1.18 2.34 4.49 8.75 16.70 30.20 45.10 62.00
流化床包衣工艺: 微丸性质
2. 表面形态
• 微丸表面有具有不规则形状结晶 (如针状) , 可能因为 棱角太多而难以形成连续的衣膜 • 微丸的表面孔隙率如果太高,会显著影响衣膜质量
流化床包衣工艺: 微丸性质
对于含有水溶性较好药物的微丸进行水性包衣, 避免药物在包衣过程迁移进入衣膜 包衣初始阶段 - 较低喷液速率 - 提高进风温度和物料温度 形成较薄的保护衣膜 (1~2%) 后 - 提高喷液速率 - 降低进风温度和物料温度
流化床包衣工艺
衣膜厚度 10~20 µm
薄膜包衣的基本过程
喷雾干燥 衣膜并合
物料温度
干燥效率
喷液效率 包衣液雾化
介质蒸发
底物
介质渗透 接触、铺展
包衣区域
• 喷枪和物料间的距离尽量短 • 包衣液雾化情况 - 雾化液滴大小 (
5 ~ 20µm )
- 形成的锥角 ( 30 ~ 50°) • 微丸运动速度 / 密度 • 干燥效率
微丸流化状态的影响因素 • 空气分配底盘开孔率
• 进风风量 • 隔圈高度
工艺关键: 保证隔圈内部物料的密集状态 干燥效率和喷液速率的平衡, 通过物料温度监控
适合于中 / 小剂量药物(200 mg 以下)
微丸制备工艺
III. 粉末上药工艺
采用流化床切线喷装置,聚合物溶液作为粘合剂湿润丸芯, 将药物粉末通过加粉装置均匀地包裹至润湿丸芯表面,直至 达到所需载药量,干燥后形成载药微丸。 适用于: 药物剂量大 药物在水或有机溶媒中不稳定 对水难溶性药物,制备较低密度的 载药微丸, 达到加快药物溶出目的
隔 圈
扩展室 物料槽 空气分配板
喷 枪
进 风
流化床底喷包衣技术
不同开孔率的空气分配底盘,适合于不同粒径大小的物料
A: 100 - 250 µm B: 250 - 750 µm C: 750 - 3000 µm D: 3000 – 10000 µm
A
B
隔圈外部分
隔圈内部分
C
D
流化床底喷包衣技术
微丸包衣
- 雾化液滴大小 - 微丸脆碎度
Atomization Air Pressure (bar)
喷液效率
雾化液滴大小:
Mean Droplet Size (microns)
Droplet Size vs. Spray Rate
Schlick 940 series (water)
50 40 30 20 10 0
高速喷液系统 - Wurster HS
喷液速率是普通Wurster系统的3 - 4倍,充分利用 流化床的干燥效率 由于夹套保护作用,喷枪可以使用较高的雾化压力 , 以形成非常小的雾化液滴,满足对小于100微米的 粉末的包衣需求 物料避免接触喷嘴局部压缩空气高速区域,减少 包衣初期物料被磨损的几率。
+ ++ +++
流化床底喷包衣技术
底喷装置也称为Wurster系统, 由Dale Wuster教授研制,是 包衣技术的一次重要突破,使 对小粒径物料的包衣成为可能, 对微丸技术的发展起到了重要 促进作用。随着技术的发展, 已经可以对小至 50 µm 的粉末 进行包衣。
流化床底喷装置(Wurster系统)
混悬液上药举例
电子显微镜: 药物粒径较大且不均匀是导致 微丸表面粗糙的原因
光学显微镜: 载药微丸表面光洁度不理想
采用气流粉碎将药物微粉化至 10 µm 以下, 微丸表面光洁度明显改善, 而且上药率提高,脆碎度下降,药物层致密
微丸制备工艺
溶液 / 混悬液上药工艺
溶液 / 混悬液上药工艺通常采用流化床底喷装置
干燥效率
进风处理系统最好安装除湿装置, 保持不同 季节时进风湿度一 致,如果过于干燥可能 需要配加湿器进行加湿,通常控制进风露点 在8-10℃左右。 在进风系统没有除湿条件时,可提高进风 温度,增加干燥能力,可以一定程度上减小 季节性湿度差异造成的影响。
喷液效率
喷液速率
Mean Droplet Size (microns)
25 19.1 14.3 11.6
250 ml./min. 500 ml./min.
Atomization Air Pressure and Volume
Schlick HS Series Nozzle
150
Air Volume (Nm3/hr, 20 C)
125 108 100 80 75 50 32 25 0 1 2 3 4 5 6 48 64 94
丸芯上药:溶液 / 混悬液 / 粉末上药 微丸多层包衣结构 隔离层包衣
测定微丸含量
功能包衣(缓释 / 肠溶 / 脉冲释放)
隔离包衣层
功能包衣层
外层包衣
测定包衣微丸释放度
药物层
灌装胶囊或压片
微丸制备工艺
I. 溶液上药工艺
浓 度: 尽量高,一般大于25%(低剂量药物除外) 介 质: 水(疏水性较强的药物可用有机溶媒) 粘合剂: 低粘度成膜性聚合物, 用量 5 - 20% 如HPMC、PVP、 HPC等 抗粘剂: 滑石粉、硬脂酸镁、微粉硅胶 不规则重结晶抑制剂
溶液上药工艺通常可以制备表面光洁, 脆碎度低的 载药微丸, 而且药物层非常致密
需要加入结晶抑制剂,如PVP
微丸制备工艺
II. 混悬液上药工艺
固含量:尽量高,一般 30 - 50%(低剂量药物除外) 介 质: 水 粘合剂:HPMC、PVP 、HPC等(10-30%) 抗粘剂:可不加 丸芯粒径(250µm以上) 药物粒径:不超过丸芯粒径的1/ 50 ,最好小于10 µm
Droplet Size vs. Spray Rate
Schlick 940 series (water)
- 干燥效率 - 喷枪雾化能力 - 包衣液粘性 雾化压力
50 40 30 20 10 0 1 2 3 4 5 6
Atomization Air Pressure (bar)
40.8
40 ml./min. 100 ml./min.
不同粒径的微丸形成10微米厚度衣膜 所需要包衣增重的对比
目数 5 10 18 35 60 120 200 325
直径 (毫米) 4.00 2.00 1.00 0.500 0.250 0.125 0.074 0.044
每克颗粒数 23 183 1,468 11,764 94,340 751,880 3,664,000 17,543,860
每克表面 包衣后 包衣增 积(mm2) 的直径 重(%) 1,157 4.020 1.2 2,312 2.020 2.4 4,610 1.020 4.7 9,235 0.520 9.6 18,490 0.270 20 36,917 0.145 43.3 63,004 0.094 82.3 107,018 0.064 163.5
高速喷液系统 - Wurster HS
采用新型的高速喷枪, 雾化能力增强 喷液速率通常可达400-500g/min 喷枪的夹套设计, 使物料避免接触 - 喷嘴局部未充分雾化的包衣液 - 喷嘴局部的负压区域 - 压缩空气高速区域
雾化气量 (m³/h)
隔圈 夹套 喷枪
高速喷枪 普通喷枪
雾化压力 (bar)
40.8
• • • •
雾化压力 / 气量 喷液速率 喷嘴直径 包衣液特性(粘度、表面张力)
40 ml./min. 100 ml./min.
流化床包衣技术及其在缓控释制剂上的应用
陈 挺
德国Glatt公司上海实验室
流化床包衣技术的应用
流化床设备构造和工艺原理 微丸制备和包衣工艺 包衣工艺大生产化
流化床设备的构造
离心风机 出风处理系统
控制系统 流化床机身 进风处理系统
喷液系统
加湿器 除湿器
空气处理
单向进出风 空气处理系统
有机溶媒冷凝回收装置
流化床包衣工艺
包衣工艺参数: 进风温度 率 效 燥 进风风量 干 进风相对湿度 率 效 物料温度 液 喷 雾化压力 雾化气量 喷液速率 包衣液粘性 • 固含量 • 温度 喷枪类型 喷嘴大小
流化床包衣工艺 物料温度 干燥效率
- 进风风量 - 进风温度 - 进风相对湿度 (露点)
喷液效率
- 喷液速率 - 雾化压力 - 雾化液滴大小
干燥效率
进风风量 - 物料形成良好的流化状态 - 传递热量产生热交换 进风温度 / 物料温度 - 根据需要的物料温度来调节 - 可以提高进风温度以增加喷液速率
干燥效率
进风湿度- 露点温度
空气达到饱和相对湿度(100%相对湿度)时的温度
100% RH
湿度表
干燥效率
露点温度 - 在较低进风温度时,影响干燥效率和喷液速率 - 影响最终产品的水分残留量和产品稳定性 - 有机溶液包衣时,可能在微丸表面形成冷凝水, 影响衣膜质量 举例: 冬季: 1 ℃露点, 每公斤空气中含有4克水 夏季: 20 ℃露点, 每公斤空气中含有15克水 进风温度: 37 ℃, 饱和干燥能力为每公斤空气42克水
80
Percent Dissolved
60 40
18" Std. 18" HS
20 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Time (hours)
流化床底喷工艺适合对颗粒型物料的功能包衣
微丸 颗粒
结晶
微片
包衣颗粒型物料的应用形式
胶囊 颗粒粒径 大至 2 mm
小袋 颗粒粒径 < 500 µm
片剂 颗粒粒径 < 1 mm
带夹套的高速喷枪
不带夹套的高速喷枪
未包衣的 对乙酰氨基酚颗粒
带夹套的高速喷枪
喷枪类型对脆碎度的
Dissolution Profile - Sustained Release APAP
18" Wurster - Std. vs. HS
100
3. 脆碎度
• 微丸的脆碎度如果不理想,包衣过程中可能破碎,造 成比表面积的变化,使衣膜厚度和衣膜质量受到影响 • 大生产化时由于雾化压缩空气气量的提高,脆碎度问 题会变得更加突出。 - 在功能包衣之前先进行隔离层包衣,降低微丸脆碎度 - 包衣过程尽量采用较低的进风风量和雾化压力
流化床包衣工艺: 微丸性质 4. 药物在包衣介质中的溶解性
干混悬剂 颗粒粒径 < 500 µm
微丸制备和包衣工艺
微丸具有圆整的表面结构,有利于 良好的包衣质量和批间重现性 应用比较灵活: 1、根据需要将几种不同释药速率 的微丸混合,达到理想的释药 曲线; 2、药物分剂量只需改变填充量
丸芯上药工艺: 溶液 / 混悬液 / 粉末上药 挤出滚圆工艺
微丸制备和包衣工艺
流化床切线喷装置
微丸制备工艺
III. 粉末上药工艺
药物粉末性质 - 药物需要微粉化,最好小于10 µm, 以保证具有较高的上药率 - 粉末流动性良好, 保证恒定的供粉速率, 助流剂 (如微粉硅胶) 提高流动性 - 粉末必须具有亲水性,否则无法润湿也 难以粘结至丸芯,如果药粉疏水性较强, 可以加入亲水性辅料如糖粉以提高上药率
微丸制备工艺
III. 粉末上药工艺
粉末上药工艺关键: 协调供粉速率和粘合剂喷液速率的比例, 通常为 2 : 1 至 3 : 1 药物层致密性较低, 上药完成后采用隔离层包衣 降低微丸脆碎度,避免微丸在包衣过程中含药层 脱落
流化床包衣工艺: 微丸性质
1. 粒径
• 微丸的比表面积主要取决于粒径大小及分布 • 符合灌装胶囊的前提下, 尽量采用粒径较大的微丸, 可以节约包衣材料,缩短工艺时间 • 粒径分布尽量窄, 有利于批内包衣均匀性和批间重现性
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