包衣技术在制药行业中应用较广,例如掩饰口味和控制药物释放。流化床包衣尤其适合小颗粒和微丸。在这篇文章中,Harald Stahl 博士将讲解 GEA PRECISION-COATER™ 中的独特气流如何大幅提升包衣效率;以及如何解决使用传统包衣系统经常遇到的诸多包衣质量问题和升级问题。

颗粒包衣专业技术

制药行业近 50 年来一直在使用颗粒包衣技术以改善药物外观、掩饰药味或提供缓释药物。不过,如今需要这一技术的药物数量一路飙升,而且加工的时间成本和包衣化合物成本也越来越高;为了增加产量,提升包衣质量,降低加工时间,技术人员们面临的压力越来越大。

包衣质量

包衣产品有可能非常昂贵,需要的包衣化合物数量和需包衣的材料的粒径正好成反比。举例来说,一个正方体其中一个面的表面面积为 1 平方厘米,那它全部 6 个面的总面积就是 6 平方厘米。然而,如果将这个正方体分割为多个边长为 1 毫米的正方体,它们全部的总面积就会增加 10 倍。对于直径小于 100 微米的颗粒来说,包衣材料的数量往往会超过活性成分本身的数量。因此,包衣质量至关重要。

这一流程的目的是给颗粒包裹上不多不少的包衣,以实现预期效果。如果是功能性包衣,包衣材料则必须均匀分布于产品的整个表面。分布不均有可能严重影响药物的效果(缓释作用)。包衣不均匀的原因之一在于包衣期间颗粒未充分旋转(转动)。解决方案在于增加气流;但这反过来会增加损耗,因为它会在制造极小的微粒时产生磨损,导致产量降低。

产品良率

产品良率就是符合规格要求的产成品与加工过程所使用材料总量的比率。两者之间的差为产品损耗,它一般发生在加工过程中。在传统的流化床包衣机中,产品损耗可能表现为灰尘(药芯或喷雾干燥后的颗粒被磨损),或表现为团聚在一起的大块湿粒(它们有可能影响产品本身或设备)。

团聚有两种形成原因:喷雾率过高;产品仍然湿润、与床层或包衣机表面上的其他颗粒碰撞在一起。在一些系统中,喷雾喷嘴本身也有可能形成团聚块,它利用“文丘里”效应,将颗粒吸入喷嘴周围湿度极高的区域,导致颗粒碰撞凝聚在一起。

同样,解决方案在于增加气流率,使颗粒分离开来。然而,这也会增加摩擦损失。另一种方法是通过降低喷雾率以降低喷雾喷嘴周边的湿度;不过,它的弊端在于这会增加加工时间。

传统包衣技术

传统的底部喷雾包衣系统(例如自 1950 年代起一直使用的系统)不仅有以上所有问题,还有其他的问题。除了有团聚块、磨损、产品包衣不均匀和加工时间过长的问题之外,它们还很难将流程从试点系统推广扩大到大规模生产,他们无法起到多管系统的作用,不能在加工期间检测喷嘴是否会形成团聚块。GEA 新一代的包衣技术 PRECISION-COATER™ 可解决以上所有问题。

PRECISION-COATER™ 工作原理

液体分层网页

PRECISION-COATER™ 的核心在于“涡流加速器”,它可精确控制气流特性以及颗粒流入包衣柱的行为模式。在传统的流化床包衣机中,大量的气体流入包衣柱旁边的床层中,床层完全流化,使颗粒能借助着床层静水头的力量涌入喷雾喷嘴旁边的区域。

然而,在 PRECISION-COATER™ 中,系统会通过插板和涡流加速器,将更多的气体引入包衣柱。这种设计可使喷嘴旁边的加工气速增加,从而产生一片低压区,以便将颗粒吸入包衣管的中心。高速气流使单个颗粒得以充分旋转,因此包衣材料能够更为均匀的分布。涡流加速器将气流带入旋转组件,该组件与高速气流融合之后,可确保颗粒能相互隔离,因此喷嘴周围区域的湿度不会很高,当然不可能产生团聚块。测试表明,高速气流还能加速蒸发,使颗粒迅速烘干,早在返回包衣管附近的床层之前就已经不可能形成团聚块。

经证明,该系统可根据预设厚度,提供均匀的包衣,而且加工时间比传统包衣系统少得多。通过使用高速/低压区将颗粒吸入包衣区域,使得多管 PRECISION-COATER™ 系统能够避免传统多管系统中经常出现的“死区”(颗粒流动性低的区域)。因此,PRECISION-COATER™ 系统使用同样尺寸的包衣管,即可从试验规模扩大推广至试点系统,最终扩大至大规模生产。如需在包衣管中使用同样的气流和模式,可配置多管生产单元和单柱试点规模系统,这样可消除一些在生产单元中配备了大型包衣管的系统经常遇到的升级问题。

结论

PRECISION-COATER™ 可通过减少团聚块和磨损提高产量;它不仅能缩短包衣和烘干时间,提升生产力,而且还能极大改善产品质量,确保包衣厚度均匀一致,以提供理想的临床效果。该系统最适合加工直径 50 微米至 3 毫米的颗粒。GEA 认为,制造行业需要一种具有一流升级功能的高效包衣系统,在这方面,没有任何其他产品能与 PRECISION-COATER™ 相提并论。 

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