Современное промышленное производство таблеток
Содержание
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время таблетки являются одной из наиболее часто используемых лекарственных форм (ЛФ) для приёма большинства
лекарственных средств. Из общего количества отпускаемых из аптек готовых лекарств заводского производства до 80% приходится на долю таблеток. Их приготовление получает все больше распространение взамен различных по составу сочетаний порошков, микстур, растворов, пилюль. Это объясняется тем, что такая форма дозировки позволяет обеспечить точное дозирование активного компонента лекарственного состава. Более того, обращение с этими средствами и их упаковка проще, а срок службы и стабильность обычно лучше, чем у других лекарственных форм.[1]
Во многом эффективность таблеток зависит от физико-химических свойств порошкообразных лекарственных субстанций таких как : форма и размер частиц, удельная поверхность, плотность, смачиваемость ,лиофильность, гигроскопичность .
Но наибольшую значимость имеют
технологические свойства: объемная плотность, степень уплотнения, сыпучесть, влажность, фракционный состав, дисперсность,
В фармацевтической промышленности наиболее распространенным методом улучшения технологических свойств таблетируемых смесей является гранулирование.[3]
Целью курсовой работы является изучение современного
промышленного производства таблеток, используемого
оборудования для технологического процесса.
ГЛАВА 1 ХАРАКТЕРИСТИКА ТАБЛЕТОК.
Таблетки — твердая дозированная лекарственная форма, получаемая прессованием лекарственных веществ, смеси лекарственных и вспомогательных веществ или формированием специальных масс и предназначенная для внутреннего, наружного, сублингвального или парентерального применения. [4]
К таблеткам предъявляются три основных требования:
1) точность дозирования,
под которой понимается
2) механическая прочность - таблетки не должны крошиться и должны обладать достаточной прочностью;
3) распадаемость - способность
распадаться или растворяться
в сроки, установленные для
Во много все эти требования зависят от свойств порошкообразных субстанций. [5]
Таблетки, как и другие лекарственные формы, имеют положительные и
отрицательные стороны. К положительным качествам таблеток и их
производства относятся:
1) полная механизация процесса изготовления, обеспечивающая высокую
производительность, чистоту и гигиеничность таблеток;
2) точность дозирования вводимых в таблетки ЛВ;
3) портативность таблеток,
обеспечивающая удобство
и транспортировку лекарств;
4) сохранность (относительно длительная) лекарственных веществ (ЛВ) в
спрессованном состоянии. Для недостаточно устойчивых веществ возможно нанесение защитных оболочек;
5) маскировка неприятных органолептических свойств (вкус, запах,
красящая способность). Достигается наложением оболочек из сахара, какао, шоколада и др.;
6) возможность сочетания
ЛВ несовместимых по их физико-
свойствам в других ЛФ;
7) локализация действия ЛВ; достигается путем нанесения оболочек
специального состава, растворимых преимущественно в кислой (желудок) или в щелочной (кишечник) среде;
8) пролонгирование действия лекарственных веществ;
9) регулирование
лекарственных веществ из таблетки в определенные промежутки времени -
создание многослойных таблеток [1].
Наряду с этим таблетки имеют и ряд недостатков:
1) при хранении таблетки могут терять распадаемость и цементироваться
или, наоборот, разрушаться;
2) с таблетками в организм вводятся вещества, не имеющие
терапевтической ценности, а иногда вызывающие некоторые побочные явления (например, тальк раздражает слизистую оболочку), но имеется возможность ограничить их количество;
3) не все больные, особенно дети, могут свободно проглатывать таблетки.
[1]
ГЛАВА 2 СВОЙСТВА ПОРОШКООБРАЗНЫХ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СУБСТАНЦИЙ.
Свойства исходных лекарственных веществ во многом предопределяют рациональный способ. В качестве исходных материалов применяют сыпучие вещества в виде порошкообразных (размер частиц 0,2 мм) или гранулированных (размер частиц от 0,2 до 3 мм) форм, которые имеют следующие свойства:
физические – плотность, форма, размер и характер поверхности частиц, удельная поверхность частиц, силы адгезии (слипание на поверхности) и когезии (слипание частиц внутри тела), поверхностная активность, температура плавления и др.;
химические – растворимость, реакционная способность и др.;
технологические – объемная плотность,степень уплотнения, сыпучесть, влажность, фракционный состав, дисперсность, пористос
ть, прессуемость и др.;
структурно-механические – пластичность, прочность, упругость, вязкость кристаллич
еской решетки и др.
Эти свойства часто подразделяют на две большие группы: физико-химические и технологические.[2]
2.1Физико-химические свойства порошков.
1) Форма и размер частиц. Порошки состоят из частиц различных форм и размеров. Большинство их является кристаллическими системами; аморфные встречаются редко;
2) Плотность порошка;
3)
Удельная поверхность порошков.
Помогает в процессе
4)
Плотность (истинная). Берется отношение
массы препарата к его объему
при нулевой пористости
5) Внутреннее (контактное) трение;
6)
Смачиваемость. Способность порошков
взаимодействовать с
7)
Гигроскопичность. Способность некоторых
веществ поглощать водяные
8)
Кристаллизационная вода (кристаллогидраты).
Когда молекулы
9)
Электрические свойства. При обработке
и прессовании некоторых
2.2Технологические свойства порошков.
1)
Фракционный состав. Знание фракционного
состава порошков помогает
2)
Пористость порошкообразной
3) Насыпная масса (насыпной вес) — масса единицы объема свободно насыпанного порошка в килограммах на кубический метр и зависит она от пористости, плотности и влажности порошка.
4)
Коэффициент уплотнения (сжатия). Способность
порошков к сжатию, важным здесь
является форма частиц и их
способность к деформации и
перемещению под влиянием
5) Текучесть (сыпучесть). Разные порошки имеют разную текучестью (сыпучестью).
6)Пресуемость способность
ГЛАВА 3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА ТАБЛЕТОК.
Наиболее распространены три технологические схемы получения таблеток: с применением влажного или сухого гранулирования и прямое прессование.
В связи с темой моей научной работы более подробно остановимся на гранулирование и современных оборудованиях используемых в этом процессе .[6]
ГЛАВА 4 ГРАНУЛИРОВАНИЕ.
ГРАНУЛИРОВАНИЕ (грануляция) (от лат. granulum-зернышко), формирование твердых частиц (гранул) определенных размеров и формы с заданными свойствами. Размер гранул зависит от вида материала, способа его дальнейшей переработки или применения и составляет обычно (мм).
Назначение:
•улучшение сыпучести таблетируемой массы;
•предотвращение расслаивания многокомпонентной таблетируемой массы;
•предотвращения слипания частиц различной величины и удельной плотности;
•обеспечение равномерной скорости поступления таблетируемой массы в матрицу таблеточной машины. [7]
Эффективность процесса гранулирования зависит от механизма гранулообразования, который, в свою очередь, определяется способом гранулирования и его аппаратурным оформлением. В связи с этим методы гранулирования целесообразно классифицировать следующим образом: [7]
1) влажная грануляция – осуществляется продавливанием влажных масс с последующим распылительным или контактным высушиванием
2) сухая грануляция – размол до определенной величины с предварительным уплотнением (компактированием) или без него.
3) структурная грануляция (грануляциия в псевдоожиженном слое).[7]
4.1сухого гранулирования.
Метод сухого гранулирования
(грануляция размолом)
Применяются 2 метода сухого гранулирования:
- грануляция прессованием;
- грануляция вальцеванием. [8]
4.1.1Грануляция прессованием или агрегирование .
смесь порошков засыпается в пресс-формы и под действием пресса, формирующего пластины, сжимается в компакты. Спрессованная масса называется «заготовка».
Как правило, гранулирование
прессованием осуществляется с
использованием таблет-прессов
4.1.2Сухая грануляция – вальцеванием.
Альтернативный вид – грануляция вальцеванием - выдавливание порошковой смеси между вращающимися цилиндрами в твердые брикеты.
Заготовки или вальцовые компакты затем измельчаются и просеиваются, чтобы получить гранулы, которые более пластичны, чем первоначальная порошковая смесь. Для получения компактов используют ролерные установки, схема такой установки представленные на рис.1.
Рис.1. Схема ролерной установки для получения компактов
1-вальци;2-воронка;3шнек.
Полученные брикеты или компакты измельчают на валках или мельнице, фракционируют с помощью сит и прессуют на таблеточных машинах таблетки заданной массы и диаметра. [10]
Стадии грануляции:
- Перемешивании порошка
- Компактировании и сжатии сухого продукта, формирование пластины
- Измельчении пластины в гранулы нужного размера с помощью вальцов или мельницы «Эксцельсиор». [10]
При сухом гранулировании частицы уплотняются в точках контакта, затем некоторые из них разрушаются на более мелкие, которые заполняют поры между частицами, способствуя дальнейшему уплотнению прессуемой массы.[10]
Сухое гранулирование применяют при использовании ЛВ разлагающихся в присутствии воды, во время сушки вступающих в химические реакции взаимодействия или подвергаются физическим изменениям (плавление, изменение цвета). [10]
В состав таблеточной смеси
вводят сухие склеивающие
Перспективными являются комбинированные установки, в которых совмещаются процессы компактирования, измельчения и разделения полученных гранул. [11]
Принцип работы
Смесь порошков, подлежащая гранулированию, из питателя (1) по трубопроводу (2) загружается в смеситель (3), где перемешивается и подается шнеком (4) в валковый пресс (5). Проходя через валки, расстояние между которыми устанавливается регулирующим устройством (6), масса прессуется под давлением, а затем предварительно измельчается в измельчителе ударного действия (7). Измельченный материал попадает в гранулятор (8) и проходит через его сетку (9). Готовые гранулы разделяют по размерам на вибросите (10). Гранулы требуемого размера собираются в емкость (11) для дальнейшего таблетирования, а остальное — слишком крупные гранулы и пылевая фракция — по трубопроводу возвращаются в смеситель.[11]
Рис.2Комбинированные установки для сухого гранулирования
1 – питатель со смесью порошков; 2 – трубопровод; 3 – смеситель; 4 – шнек; 5 – валковый пресс; 6 – регулирующее устройство валкового пресса ;7 – измельчитель ударного действия; 8 – гранулятор; 9 – сетка гранулятора; 10 – вибросито; 11 – приемник гранул.
4.2Влажная грануляция.
Наиболее распространенный метод, т.к.
1) процесс универсален,
2) не требует
сложного и дорогого
3) позволяет получить продукт, максимально отвечающий всем условиям прессования. [11]
Данному способу гранулирования подвергаются порошки, имеющие недостаточную способность к сцеплению между частицами и плохую сыпучесть. Для улучшения сцепление между частицами в массу добавляют склеивающие растворы.[11]
Метод влажного гранулирования включает следующие операции:
1) смешивание порошков;
2) увлажнение порошков раствором связывающих веществ и перемешивание;
3) гранулирование влажной массы;
4) сушка влажных гранул;
5) обработка сухих гранул.
Для смешивания и увлажнения порошкообразных веществ применяют смесители с вращающимися лопастями; шнековые смесители; барабанные смесители. [11]
Процесс «гранулирования» влажной массы производится на грануляторах, в которых материал протирается через перфорированную сетку (влажная масса – 2-5 мм, сухая – 1-3 мм). [11]
Гранулятор (с использованием шнеков)
В рабочую камеру (1), через загрузочную воронку подается влажный материал, подлежащий гранулированию. В камере на двух параллельных валах (2) установлены шнеки (3), снабженные продольными стержнями (4) и лопастными колесами (5), смонтированными на противоположных концах валов. Шнеки перемещают и протирают материал через перфорированную пластину, образующую дно рабочей камеры .[11]
Рис.3 Гранулятор
1-камера;2-валы;3-шнеки;4-
Высушивание и обработка гранул
Гранулы высыпают тонким слоем на поддонах и сушат при комнатной температуре, чаще при температуре 30-40 С° в сушильных шкафах или сушильных помещениях. [11]
Остаточная влажность гранул не более 2%
Сушилка с псевдоожиженным слоем типа СП-30
Принцип работы сушилки СП-30
Поток воздуха, всасываемый вентилятором(4) в верхнюю часть каркаса, нагревается в калорифере (6) до заданной температуры, очищается в фильтре (7) и попадает непосредственно в сушильную камеру, где проходит через резервуар с продуктом снизу вверх, псевдоожижая слой продукта. Далее увлажненный воздух проходит через рукавный фильтр (3), очищается от мелких частиц продукта и выбрасывается в атмосферу.[2]
Высушенные гранулы перед прессованием должны иметь некоторую влажность, называемую остаточной.
Остаточная влажность для каждого таблетируемого препарата индивидуальна и должна быть оптимальной, т.е. такой, при которой процесс прессования протекает наилучшим образом.[2]
Недосушенные гранулы прилипают к пуансонам, неравномерно заполняют матрицу и требуют повышенного количества антифрикционных веществ.
Пересушенные гранулы трудно прессуются, и таблетки могут иметь нарушенные края.[2]
Рис.4 Сушилка СП-30
1-тележка резервуара;2-
Сушилка-гранулятор FL-B серии
Предназначена для сухого смешивания порошков в емкости, впрыскивания связующей жидкости через форсунки, последующего гранулирования и сушки многокомпонентных таблетируемых смесей в кипящем слое.
Поток воздуха, предварительно очищенный и подогретый до заданной температуры, проходя через слой сухой таблетсмеси, находящейся в выдвижной емкости с сетчатым дном, поддерживает порошок в виде кипящего слоя, активно смешивает его. [11]
Последующие технологические операции заключаются в подаче в аппарат гранулирующей жидкости, благодаря которой порошок превращается в гранулы и дальнейшей их сушки, в течение которой гранулы отвердевают.
Все технологические операции
происходят в одном аппарате непрерывно,
в результате чего получают идеально сформированные
пористые гранулы.
В установку входят теплообменник, воздуховод,
вентилятор, фильтр и сам гранулятор.[11]
Влажная грануляция в вертикальных грануляторах
Рис.5 Гранулятор вертикальный
1 – цилиндр с отверстиями;2-
протирающие лопасти;3-
Гранулят на выходе из вертикальных грануляторов компактен, с хорошей сыпучестью, поскольку при грануляции происходит механическое уплотнение продукта. В установках, в которых реализован способ «весь процесс в одном котле» рабочая емкость (котел) выполняется с двойной стенкой и может быть соединена с системой удаления растворителя. Дополнительная подача газа через форсунки у лопастей ротора существенно ускоряет сушку частиц.[2]
При влажном гранулировании порошок загружается в вертикальный гранулятор, а затем увлажняется или опыляется раствором связывающего вещества. Z-образные лопасти ротора обеспечивают интенсивное перемешивание порошка и, при добавке растворов связующих веществ – быстрое образование гранул с высокой плотностью. Измельчитель на боковой стенке емкости предотвращает образование крупных агломератов. .[2]
Современные тенденции: совмещение нескольких операций (например,
смешение+гранулирование или смешение+гранулирование+сушка)
Высокоскоростной смеситель-гранулятор - герметичная полированная емкость с закругленным дном. [11]
В емкости имеются две мешалки:
одна - центральный скребок (3), приводимый в действие через центральный вал (14), предназначена для придания материалу движения;
другая (10) -для разрушения частиц неправильной формы.
Обе мешалки работают с регулируемой частотой вращения, которая у второй мешалки примерно в 10 раз выше, чем у первой. [11]
В аппарате осуществляется смешивание и гранулирование.
Смешивание в основном обеспечивается за счет энергичного принудительного кругового перемешивания частиц и сталкивания их друг с другом.
При влажном гранулировании к предварительно смешиваемому порошку в смеситель (9) подается гранулирующая жидкость и в зависимости от состава смесь перемешивается еще 3—10 мин[11]
Рис 6. Высокоскоростной смеситель-гранулятор
1 - картер привода; 2 - гомогенизатор; 3 - вращающийся скребок; 4 - водяная рубашка; 5 - ось крышки; 6 - выпускные клапаны; 7 - крышка; 8 - система блокировки крышки; 9 - корпус; 10 - мешалка; 11 - разгрузочный клапан; 12 - узел наклона резервуара: 13 - привод; 14 - центральный вал .
Принцип работы смесителя-гранулятора
Гранулирующая жидкость поступает по патрубку (4) и растекается по поверхности ротора (2).
Сыпучий компонент по патрубку (5) попадает на слой жидкого компонента и под действием центробежных сил внедряется в него. Возможна подача нескольких сыпучих и жидких компонентов. В этом случае патрубки для подачи сыпучих материалов располагаются по окружности для лучшего распределения компонентов в смеси.
Готовая смесь, дойдя до конуса (3), под действием центробежных сил протекает через отверстия, диспергируется и захватывается потоком воздуха, поступающего по патрубкам (9).
Полученные гранулы оседают в конической части конуса, а воздух через сетку (7) удаляется из аппарата.
Размер гранул
зависит от режима работы
Рис 7.Центробежный смеситель-гранулятор имеет корпус (1),
ротор (2), с отбортованным перфорированным усеченным конусом (3), патрубки ввода компонентов (4) и (5), накопитель готового продукта (6),
сетку (7), защищенную экраном (8) для предотвращения ее забивания гранулами, патрубки (9) для ввода воздуха.
4.3Структрная грануляция.
Структурная грануляция - характерное воздействие на увлажненный
материал, приводящее к образованию округлых, при соблюдении
определенных условий - однородных гранул. [7]
Способы структурной грануляции:
грануляция в дражировочном котле
грануляция распылительным выс
ушиванием
гранулирование в псевдоожижен
ном слое[7]
4.3.1Грануляция дражировочном котле.
Смесь порошков
загружают в дражировочный
Рис.8Дражировочная машина состоит:
- станины (1)
- редуктора (2)
- котла (3)
Внутри станины на шарнирах укреплена плита, на которой смонтирован электродвигатель
4.3.2Грануляция распылительным высушиванием
Готовят раствор или суспензию из ВВ и увлажнителя, подают их через форсунки в камеру распылительной сушилки (t=150 °С). Частицы быстро теряют влагу и образуют всего за несколько секунд пористые сферические гранулы.
Полученные гранулы смешивают с ЛВ, если необходимо, добавляют ВВ, не введенные в состав суспензии. Гранулы имеют хорошую сыпучесть и прессуемость, поэтому таблетки, полученные из такого гранулята, обладают высокой прочностью и прессуются при низких давлениях.
Грануляцию распылительным высушиванием целесообразно использовать в случаях нежелательного длительного контактирования гранулируемого продукта с воздухом, непосредственно из раствора (например, в производстве антибиотиков, ферментов, продуктов из сырья животного и растительного происхождения).[11]
4.3.3Грануляция в псевдоожиженном слое
Образование и рост гранул в псевдоожиженном слое происходит за счет двух физических процессов: комкования при смачивании и слипания с последующей агломерацией.
Обрабатываемый материал и образующийся гранулят непрерывно находятся в движении.
Все процессы протекают в одном аппарате:
смешивание компонентов,
увлажнение смеси раствором склеивающего в-ва,
грануляция,
сушка гранулята
внесение опудривающих веществ[11]
Грануляция в псевдоожиженном слое осуществляется двумя способами:
1. Способ
Распылением р-ра, содержащего ВВ и ЛВ в псевдоожиженной системе
Гранулы
образуются при нанесении
2. Способ
Гранулированием порошкообразных в-в с использованием псевдоожижения
Непосредственная грануляция порошков в кипящем слое.
Процесс гранулирования в псевдоожиженном слое происходит одновременно с сушкой получаемых гранул горячим воздухом.
Качество гранул и их фракционный состав зависят от многих факторов, основными из которых являются скорость ожижижающего газа, состав и скорость подачи гранулирующей жидкости, температура в слое.[11]
Сушилка-гранулятор типа СГ-30
Аппарат работает в автоматическом режиме.
Обеспечивается последовательность и продолжительность операций, а также цикличность и длительность процесса встряхивания фильтров и синхронность с ним работы заслонки.
По окончании всего цикла гранулирования автоматически выключается вентилятор и прекращается подача пара в калориферную установку. Опускается продуктовый резервуар.
Тележку вместе с резервуаром выкатывают, из сушилки, гранулят поступает на таблетирование. [11]
Применение установок типа СГ дает ряд преимуществ: сокращение производственного цикла, в большинстве случаев он длится 25-45 мин (вместо 11 — 30 ч); уменьшение количества применяемого оборудования (с 5 до 2 видов) и соответственно сокращение производственных площадей почти на 50%; снижение трудоемкости процесса, так как отпадает ряд ручных производственных операций. [11]
Гранулят, полученный гранулированием в псевдоожиженном слое отличается рядом преимуществ от гранулята, полученного путем механического гранулирования с увлажнением:
гранулы имеют более округлую форму,
обладают лучшей сыпучестью,
сбалансированный фракционный состав.
Данный способ гранулирования является выгодным в процессе промышленного производства
позволяет проводить весь процесс в одном аппарате,
экономить производственные площади;
является менее трудоемким;
является закрытым аппаратом, что соответствует современным требования к производству. [11]