高效包衣机用于包制糖衣的设备改进及工艺研究

2013-08-27许志远王立文

机电信息 2013年20期

许志远王立文

（北京航空制造工程研究所，北京100024）

0 引言

随着片剂薄膜包衣技术的发展，糖包衣的应用范围逐渐缩小，但有些品种考虑到患者的服用习惯问题，仍然使用这种包衣工艺。在一段时间内，糖包衣还有一定的应用范围，无法被薄膜包衣完全取代。

国内很多药厂仍在使用荸荠锅包制糖衣的工艺，而使用滚筒式高效包衣机包制糖衣比使用荸荠锅包制糖衣的自动化程度高，效率也更高，同时更加节能，适合大规模生产，并且能够满足GMP越来越严格的要求，与荸荠锅包衣相比较，滚筒式高效包衣机具有无可比拟的优势。

滚筒式高效包衣机对于薄膜包衣来说是一种非常适宜的设备，虽然使用滚筒式高效包衣机包制糖衣无论在国内还是在国外，都已有多年的使用经验，但对于其能否包制好糖衣，有些药厂的管理者和技术人员仍心存疑虑。人们的疑虑主要集中在以下几个方面：包衣效率、药片表面的平整性和光洁度等。

滚筒式高效包衣机包制糖衣的工艺过程一般分为以下几个阶段：上料、预热、包制混浆、包制单糖浆、包制色浆、上光、出料。其中，包制混浆、单糖浆、色浆这3个阶段都是滴浆、匀浆、干燥的循环。包制混浆阶段耗时最长，也是糖包衣的关键，上色及上光则直接影响片面的美观程度。经过实践摸索，我们对高效包衣机进行了改进，并对包衣工艺进行了探索。

1 糖浆的输送

滴浆阶段一般占整个糖包衣时间的1/5～1/4，提高糖浆的输送流量可以有效提高包衣效率。

高效包衣机包制糖衣片时要求使用混浆，即糖浆与滑石粉的混合物，这也是与荸荠锅包糖衣的主要区别之一。包衣时，如果分别加入糖浆和滑石粉，由于2种物料的性状差异较大，需要配备2套输送系统，无疑加大了设备的复杂程度，因此这种方法没有得到实际应用。有些药厂使用人工加入滑石粉的方法，这样会造成部分滑石粉通过滚筒上的小孔跑出包衣区域，造成浪费，并且给排风除尘系统造成过大的负担。混浆的使用则有效避免了上述问题。

加入混浆时，为了提高效率，要求有较大的流量。混浆一般按糖浆与滑石粉的重量比为2:1配置，黏度比糖浆大很多。为了减少糖浆的用量，可以适当提高滑石粉的比例，但黏度也随之提高，流动性变差。较高的黏度和较差的流动性会降低混浆输送的速度，反而降低了包衣的效率。如果希望维持较高的流量，就要对输送泵、管路提出更高的要求，要求有更强的泵口压力和耐压性更好的管路。

蠕动泵作为传统的糖浆输送泵，适用于较低黏度的糖浆输送，且必须使用管壁厚度大、回弹性好的软管，这样的软管具有较好的耐压性和回弹自吸性能，可以保证在较高流量情况下输送较高黏度的液体。蠕动泵一般体积较大，所以使用上受到一定限制。耐压性较好的泵管价格高，而且本身属于消耗品，选用时应加以考虑。

隔膜泵不但可以满足GMP的要求，而且可以提供更高的输送压力和流量，具有体积小等优点，是比较理想的糖浆输送泵。表1为气动隔膜泵泵送糖浆的流量对比。

表1 气动隔膜泵泵送糖浆的流量对比

从表1中可以看出，混浆重量配比为2:1时，可以保证较大的泵送量。混浆重量配比超过5:3后，流量减小明显。一般情况下，泵送压力不高于1MPa，糖浆与滑石粉的配比不宜超过3:2。

糖浆输送管路必须考虑一定的耐受正压和负压的能力，需保证输送过程中管路不变形，否则流量会降低，影响包衣效率。从糖浆容器到泵入口的管路需要承受一定的负压，如果这段管路采用软管，建议采用带骨架增强的软管，增强其耐负压性能。在其他段管路中也会使用软管，应尽量避免管路的变形，因为管路变形引起的管径变化会对流量造成负面影响。

2 糖浆的滴洒

由于糖浆黏度大，很难像薄膜包衣一样，将其分散成较小的液滴喷洒到片面。因此，高效包衣机一般使用糖浆滴洒装置将糖浆尽量均匀地滴洒到片床上，然后进入匀浆程序，使片面的糖浆变得均匀、一致。糖浆滴洒的均匀性直接影响匀浆的效率，滴洒越均匀，所需的匀浆时间越短。

为了使糖浆滴洒得更加均匀，缩短匀浆的时间，滴洒装置的滴洒宽度应与片床宽度相当，略窄于片床宽度，滴洒宽度应该占片床宽度的70%～90%。滴洒装置为爬犁状，有多个滴头。滴浆时要保证各滴头的滴流量一致，保证整个片床不同部位受浆的均匀性，避免出现一边大、一边小的情况。首先，各滴头的截面积之和应与总管路的截面积相适应，一般是总管路截面积的90%～100%。其次，足够的供液流量，也是每个滴头滴浆流量一致的保证。

包衣过程中应该避免出现滴头间流量不均匀及个别滴头不滴浆的现象。这种现象的出现一般是由于管路中糖浆结晶或糖浆中有团块造成的。在匀浆和干燥的过程中，滴洒装置中的糖浆会有部分糖浆结晶导致管路堵塞，尤其在滴头口容易出现，为避免这种情况，一方面要注意控制每次滴洒糖浆的量，匀浆和干燥时间不可过长，超过15m in就容易出现结晶现象；另一方面要注意干燥时的供风温度，供风温度应高于50℃，低温也会造成结晶。糖浆中有团块主要是由于配置混浆时搅拌不充分造成的，需保证配浆时充分地搅拌和适宜的保温温度，这样就可以防止团块的出现。

3 抛光

色浆包制完成后，抛光的效果直接影响片面的美观程度。高效包衣机滚筒上密布的小孔使其没有荸荠包衣锅包衣表面光滑，荸荠包衣锅内药片的运动轨迹也更加有利于打抛出更加漂亮的外观。经过摸索，在高效包衣机上进行抛光应注意以下几点：抛光蜡加入的时机、加入量、片床的温度、滚筒的转速、抛光时间的长短。以上参数因包制药品的不同而有所不同，但可以通过摸索，将其参数固化在标准操作规程中。

抛光时，滚筒转速大大高于包衣时的速度，利用滚筒较高的线速度带动药片，使药片之间摩擦速度增大，摩擦几率增加，有利于抛出理想的片面效果。提高滚筒转速应以保证片床能够平稳流动为基准，避免片芯在滚筒内飞溅造成片面损伤。滚筒内的搅拌器形式对片床出现飞溅的最高转速有直接影响。

抛光蜡加入量应适宜，过多或过少都会降低片面的光亮程度，加入量与片芯的总表面积有关，总表面积大，需要加入的抛光蜡就多。一般片芯小，总表面积大。

抛光时，应注意监视片面的情况，理想表面出现的时间区间短，一般从几分钟到十几分钟就可完成，片面达到抛光效果后，必须马上停止滚筒转动或降低滚筒转速。抛光过度与不足都无法达到理想的表面抛光的要求。

4 包衣环境控制

包衣环境是指包衣滚筒内的空气环境，包括空气的温度、湿度和风量。温度及风量这2个因素在此不再赘述。对糖包衣影响比较大的是空气湿度，是糖包衣重要的过程参数。进入滚筒空气的相对湿度对药片的干燥速度、含水量都有影响。当空气湿度过高时，会导致包衣效率大幅降低，甚至无法包制糖衣，这种情况容易在高温高湿的气候条件下出现。

为了保证良好的包衣环境，糖包衣应在供风中配备除湿装置。包衣适宜的空气相对湿度为RH10%～25%，空气温度在50～80℃之间。包衣机一般采用冷凝式除湿，冷媒可以使用药厂空调用冷媒，或要求包衣机本身配备制冷机组。空气经过供风系统的表冷器后，温度降低至14～15℃左右，此时空气湿度接近100%，经过换热器加热，温度上升，相对湿度下降，就可以获得理想的环境湿度。

除湿段的表冷器一般安装在初效过滤段之后，如图1所示，温湿度曲线如图2所示。

图1 增加除湿功能后空气处理系统的流程图

图2 温湿度曲线图

从图2中可以看出，配备除湿功能，空气加热达到40℃以上后，相对湿度就可以低于25%，能够满足一般糖包衣的要求。而如果不配备除湿功能，需要达到60℃以上才能获得比较理想的湿度条件，显然温度偏高。

除湿的应用不但解决了极端天气下无法包衣的问题，提高潮湿气候条件下的包衣效率，而且提供了稳定的湿度条件，使不同批次的包衣过程趋于一致，有效保证了包衣质量的一致性，这一点也是符合GMP要求的。

更为理想的湿度控制应该具备除湿和加湿2种功能，这样可以保证供风湿度的恒定，完全杜绝了外界气候条件对包衣过程的影响。

5 包衣过程控制

高效包衣机可以实现糖包衣过程的自动控制，是相对于荸荠式包衣机的优势之一。

糖包衣的过程相对于薄膜包衣要复杂，需要控制的过程参数也比较多，上料、预热、包制混浆、包制单糖浆、包制色浆、上光、凉片、出料各个阶段都需要设置不同的过程参数。由于糖包衣过程中不稳定因素多，要求自动控制过程中允许操作人员进行修正，因此程序的控制中要允许人为的介入，人为介入应不间断包衣过程。

过程参数设置前必须进行工艺参数的摸索，将工艺参数预置到控制系统中，每次包衣前，操作人员只需要调用相应的控制程序即可。适宜的控制参数可以减少包衣过程中操作人员与药品接触的几率，减少人工介入的次数，保证不同批次药片包衣质量的稳定性和一致性，减小了以往糖包衣质量对操作人员的依赖性。糖包衣过程的自动控制也可以减少操作人员因操作习惯不同所造成的批次间的质量差异问题。这些都符合GMP的要求，是滚筒式高效包衣机优于荸荠锅式包衣的主要特点之一。

经实验及实际生产证明，使用滚筒式高效包衣机包制糖衣片比荸荠式包衣机包衣时间缩短了20%～40%，单锅生产能力是后者的3～4倍（国内），即单台设备的生产能力达到了荸荠式包衣机的4～6倍，解决了糖包衣大批量生产的问题。包衣片的表面质量与荸荠式包衣机包制的糖衣片相当。