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淺談片劑生產(chǎn)設(shè)備--壓片機和模具的選型與使用

2014-09-02查看:

簡要介紹了片劑的含義與分類,片劑生產(chǎn)的工藝流程,重點闡述了壓片機和模具的選型與使用。...

龐玉申

(聊城萬合工業(yè)制造有限公司,山東 聊城 252022)

  固體制劑包括片劑、硬膠囊劑和丸劑,而片劑是固體制劑中應(yīng)用較廣泛的一種劑型。口服片劑最初由于具有服用、存放、攜帶方便等優(yōu)點,從19世紀后期開始已深受歡迎和廣泛應(yīng)用。而后由于片劑加工設(shè)備的不斷改進和完善,特別是新材料、新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新采用,大大推進了片劑的快速發(fā)展和應(yīng)用。片劑的內(nèi)涵已經(jīng)從最初的口服片劑拓展到現(xiàn)在的食品、化工、電子、汽車安全氣囊等領(lǐng)域片劑的生產(chǎn)制造。

  在闡述如何對壓片機和模具進行選型之前,先對部分專用名詞的含義進行簡要介紹,以便于第2、3章節(jié)的敘述。


 

  1 片劑

  1.1 片劑的含義

  是由一種或多種物料配以適量的輔料經(jīng)過片劑機械設(shè)備的粉碎、混合、造粒、壓片而制成。

  1.2 片劑的形狀分類

  一般分為圓形片(含刻字、圖案)、異形片(含刻字、圖案)、環(huán)形片、雙色片和包芯片等。

   1.2.1 圓形片又分為:淺凹形、深凹形、平面斜邊形、平面圓弧形等。

   1.2.2 異形片又分為:橢圓形、鍵形、橄欖形、菱形、多邊形和不規(guī)則的動物卡通形等。

  1.3 片劑的生產(chǎn)工藝流程

  概括的講是指將原料藥物加工成片劑的工序過程的總稱。

  1.4 片劑生產(chǎn)機械設(shè)備

  是指將原料藥與輔料經(jīng)粉碎、混合、制粒、壓片、包衣和包裝等工序制成各種形狀片劑的機械設(shè)備。

  2 片劑生產(chǎn)主要工藝流程與設(shè)備

  2.1 片劑生產(chǎn)工藝是生產(chǎn)的核心,生產(chǎn)設(shè)備的配置設(shè)計則是實現(xiàn)工藝核心思想的手段和工具。先進的片劑生產(chǎn)設(shè)備與其相匹配,才能使工藝得以實現(xiàn),生產(chǎn)出高質(zhì)量的片劑產(chǎn)品,兩者相輔相成,密切相關(guān)。

  2.2 由于每種物料的性質(zhì)不同,片劑生產(chǎn)的工藝流程和所需加工設(shè)備有所區(qū)別,但其基本的生產(chǎn)工藝流程為:粉碎、混合、制粒、壓片、包裝等。相對應(yīng)的片劑生產(chǎn)設(shè)備有:粉碎機、混合機、造粒機、壓片機和包裝機等。其中壓片機是片劑生產(chǎn)設(shè)備中重要的設(shè)備之一, 由于壓片機處于工藝流程的終端階段,它基本決定了片劑的質(zhì)量指標(片重、片重差異、硬度、崩解度等)。在壓片工序中,光有壓片機是不夠的,與之相配套的壓片機沖模也起著直關(guān)重要的作用,二者的關(guān)系就好比槍和子彈的關(guān)系。用戶如何根據(jù)所壓片劑的要求來選擇壓片機和模具呢?下面淺談?wù)f明,與用戶共同探討。


 

  3 壓片機和模具的選型與使用

  3.1 壓片機的選型與使用

  3.1.1 壓片機的選型

  壓片機和壓片技術(shù)是固體制劑工業(yè)中應(yīng)用最普遍也是最主要的設(shè)備和技術(shù),它將顆粒或粉狀物料置于??變?nèi)由沖頭壓制成片劑。任何一種設(shè)備均有自己的特點和要求,壓片機也不例外,在《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》(簡稱GMP)中對藥品生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計、選型、安裝有如下規(guī)定:

 ?、?設(shè)備的設(shè)計、選型、安裝應(yīng)符合生產(chǎn)要求,易于清洗、消毒和滅菌,便于生產(chǎn)操作、維修和保養(yǎng),并能防止差錯和減少污染。

 ?、?與藥品直接接觸的設(shè)備表面應(yīng)光潔、平整、易清洗或消毒、耐腐蝕,不與藥品發(fā)生化學反應(yīng)或吸附藥品。

 ?、?設(shè)備所用的潤滑劑、冷卻劑等不得對藥品或容器造成污染。

  ⑷ 設(shè)備安裝、維修、保養(yǎng)的操作不得影響產(chǎn)品質(zhì)量。


  ⑸ 對易燃、易爆崗位的設(shè)備應(yīng)按相關(guān)規(guī)定要求設(shè)計有防爆功能。

  以上是GMP對藥品片劑生產(chǎn)設(shè)備的幾點總體要求;對于其他類型的片劑設(shè)備也具有一定的參考作用。

  那么用戶具體到壓片機的選型時,應(yīng)考慮哪些方面的問題呢?筆者認為:用戶首先應(yīng)根據(jù)所壓片劑的物料情況,準備壓成什么樣的片劑,然后依據(jù)生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)量、壓片力、壓片直徑以及是否有特殊要求等方面考慮。下面要點說明:

  ⑴ 壓片機的規(guī)格型號、結(jié)構(gòu)也很多。從結(jié)構(gòu)上分有:單沖壓片機和多沖旋轉(zhuǎn)式壓片機;從壓片壓力上分有:50kN以下的、50kN~100KN的和100KN以上的;從轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速度上分有:中速、亞高速和高速壓片機三檔?,F(xiàn)將其主要技術(shù)參數(shù)列入表1,供用戶選型時參考。

  表1:壓片機分類、主要技術(shù)參數(shù)表

類 型

最高轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速(r/min)

最高產(chǎn)量(萬片/h)

配用

沖模

最大壓片

直徑(mm)

特點

應(yīng)用

范圍

50KN型

 

0.6

定制

12/24

結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜

片劑實驗室、特小批量的片劑生產(chǎn)

100KN型

 

0.3

定制

40

200KN型

 

0.15

定制

80

壓片力大、特別適合大直徑、難壓片

化工、食品、粉末冶金、農(nóng)藥行業(yè)

300KN型

 

0.15

定制

120

 

旋轉(zhuǎn)式

普通中速型(80KN型)

30

10~13

ZP型

13

屬經(jīng)濟型、運行成本低

中規(guī)模、批量較小的片劑生產(chǎn)

 

全自動

亞高速型

(100KN型)

40

18~25

ZP型

13

轉(zhuǎn)速適中、結(jié)構(gòu)緊湊、壓力大、運行成本低、性價比好

大規(guī)模、集約化的片劑生產(chǎn)

I系列

B型

16

D型

22

T系列

B型

16

D型

22

全自動

高速型(100KN型)

50

30~33

I系列

B型

16

轉(zhuǎn)速快、產(chǎn)量高、自動化程度高、運行成本較高

大批量、大規(guī)模、集約化的片劑生產(chǎn)

D型

22

T系列

B型

16

D型

22

 ?、?表1中列出了壓片機的主要技術(shù)參數(shù)、特點和應(yīng)用范圍,客戶可參考表中的數(shù)據(jù),再結(jié)合自己的實際片劑情況選出壓片機的類型,然后要搜集各壓片機生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品樣本和技術(shù)資料進行詳細對比分析。

  ⑶ 在進行各壓片機產(chǎn)品樣本和技術(shù)資料詳細對比分析時,要特別關(guān)注壓片機的以下技術(shù)指標和其他問題:

   a、 最大壓片直徑--它決定了片劑的外型尺寸,同時也影響片劑片重。

   b、 最大充填深度--它決定了片劑的最大片重要求。

   c、 最大壓片壓力--它影響著片劑的硬度要求。

   d、 最大壓片厚度與最大壓片直徑?jīng)Q定了片劑的體積大小。

   e、 最大產(chǎn)量--它決定了生產(chǎn)規(guī)模的大小。實際計算時一般按:最大產(chǎn)量的60~80﹪來推算生產(chǎn)規(guī)模的大小。

   f、 配用的模具型號--它影響著設(shè)備今后的運行成本。

   g、 電器配置和自動化程度的高低—對操作技能的高低和維修保養(yǎng)的難易程度提出了相應(yīng)的要求。

   h、 配件的供應(yīng)及時性--影響著片劑生產(chǎn)的連續(xù)性。

   i、 售后服務(wù)的及時性和服務(wù)態(tài)度等等。

  ?、?結(jié)合以上條款進行綜合分析,用戶就可選出適合自己片劑生產(chǎn)的壓片機設(shè)備。

   3.1.2 壓片機的使用

  正確合理的使用、操作壓片機可延長設(shè)備的使用壽命,發(fā)揮其應(yīng)有的作用。在設(shè)備的使用過程中,有一部分故障是由于操作不當和維護保養(yǎng)不及時造成的。使用時應(yīng)注意以下幾個方面:

   ⑴ 操作人員應(yīng)首先閱讀壓片機使用說明書、操作規(guī)程,熟悉其性能及控制部分的使用方法。

  ?、?沖模在正常使用前必須嚴格檢查,不得有裂紋、缺邊、變形等缺陷,安裝后松緊適當,如不合格,切勿使用,以免損壞設(shè)備。

  ?、?顆粒原料是關(guān)系到能否順利壓片的重要因素。應(yīng)按工藝要求控制顆粒質(zhì)量,否則將影響片劑質(zhì)量,同時也影響機器的正常運行。

  ?、?壓片速度對片劑質(zhì)量和設(shè)備壽命都有影響。一般難成型物料、大直徑片劑選用慢速,而易成型的小片劑則選用較快轉(zhuǎn)速。

   ⑸ 空運轉(zhuǎn)時,應(yīng)將充填量調(diào)大些,以免上下沖頭相互碰撞,損壞片形。

  ?、?不可隨意拆卸設(shè)備上的機件,使用中如發(fā)現(xiàn)機器震動較大或有異常聲音,應(yīng)立即停車檢查,排除故障后再使用。

  ?、?壓片室建議每班至少清場一次。一些細小粉末粘附在沖桿、沖桿孔及中??咨暇蜁斐扇麤_,沖桿轉(zhuǎn)動不靈活、影響設(shè)備正常運行。

  ?、?定期檢查保養(yǎng)易磨損件。如軌導、壓輪、過橋板和沖模,防止因個別件的損壞而影響整機。

   ⑼ 停機之前應(yīng)將壓片速度降到較低(<10轉(zhuǎn)/分鐘)時,再停機。

   ⑽ 按使用說明書定期加油保養(yǎng)設(shè)備。

  3.2 模具的選型與使用

  3.2.1 模具的選型

  目前,國內(nèi)生產(chǎn)壓片機模具的廠家約十幾家,生產(chǎn)規(guī)模與能力參差不齊,產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)劣不等。另外模具的品種、規(guī)格、型號約有二、三十種之多,片形樣式更是多達四、五十種,這給制藥企業(yè)的模具選型工作帶來了一定的難度。筆者認為決定模具質(zhì)量的三要素是:尺寸、材質(zhì)和熱處理。綜合分析后便能從中總結(jié)出四條選型要點和方法:

 ?、?模具的安裝尺寸是否與所選的壓片機型號、所使用的沖模相匹配?

  現(xiàn)將國內(nèi)目前生產(chǎn)的標準類型沖模主要安裝尺寸列成表2,用戶可以根據(jù)該表尺寸與壓片機說明的配用沖模進行選型。一般情況下,建議用戶使用標準類型沖模,其優(yōu)點是:a、標準規(guī)格供貨及時,b、價格便宜,c、運行成本低。

  表2之外的模具安裝尺寸一般為用戶根據(jù)自己的特殊需要定制的非標沖模,滿足了不同客戶的壓片需要,但價格、運行成本相對高些;供貨時間長些。


表2:國內(nèi)標準沖模主要安裝尺寸

執(zhí)行標準

型號

模具安裝尺寸(㎜)

最大壓片

截面積(㎡)

JB20022-2004

《壓片機藥片沖模》

ZP型

沖桿:直徑×總長=Ф22×115

中模:直徑×高度=Ф26×22

180

JB/T20080.1-2006

《高速壓片沖模

(T系列)》

T

 

B型

沖桿:直徑×總長=Ф19×133.35

中模:直徑×高度=Ф30.16×22.23

200

BB型

沖桿:直徑×總長=Ф19×133.35

中模:直徑×高度=Ф24×22.23

D型

沖桿:直徑×總長=Ф25.35×133.35

中模:直徑×高度=Ф38.1×23.81

380

JB/T20080.2-2007

《高速壓片沖模

(I系列)》

I

B型

沖桿:直徑×總長=Ф19×133.6

中模:直徑×高度=Ф30.16×22.22

200

BB型

沖桿:直徑×總長=Ф19×133.6

中模:直徑×高度=Ф24×22.22

BBS型

沖桿:直徑×總長=Ф19×133.6

中模:直徑×高度=Ф21×22.22

D型

沖桿:直徑×總長=Ф25.35×133.6

中模:直徑×高度=Ф38.1×23.81

380


  需要說明的是,表2所示標準沖模中:

   a、 ZP型標準沖模從70年代起由衛(wèi)生部頒標準開始實施,后修訂為國家標準,2004年又修訂為行業(yè)標準至今。是真正的國產(chǎn)品牌,國內(nèi)應(yīng)用最廣泛,它適用于中、低速旋轉(zhuǎn)式壓片機,同時也適用于亞高速旋轉(zhuǎn)式壓片機,運行成本較低。

   b、 T系列標準沖模是修改采用美國藥學會2005版《壓片機技術(shù)規(guī)范手冊》,將壓片沖模從以前簡稱的IPT改為TSM壓片沖模,并區(qū)別于歐洲的EU壓片沖模。有利于國產(chǎn)壓片機和模具適用于美國市場的需求,但運行成本相對高些。

   c、 I系列標準沖模主要是根據(jù)國際標準化組織技術(shù)委員會制定的ISO18084:2005(E)《壓片沖?!罚ㄓ⑽陌妫┑膬?nèi)容修改制定的。有利于國產(chǎn)壓片機和模具適用于歐洲市場的需求,但運行成本相對高些。

   d、 T系列和I系列模具適用于高速旋轉(zhuǎn)式壓片機,同時也可在亞高速和中、低速旋轉(zhuǎn)式壓片機上使用。

  ?、?模具的沖頭直徑和片形是否符合片劑的尺寸要求?

此項內(nèi)容用戶可根據(jù)表2中列出的三項標準進行查找,標準中列出了詳細的片形尺寸表,對于表中沒有的片形尺寸用戶可提供片劑樣品測繪定做,這里不再詳述。

  ?、?模具的材質(zhì)是否有保證;是否滿足自己的使用要求?

  制作模具的材料牌號很多,一般采用:碳素工具鋼(如T7~T12)、軸承鋼、冷作模具鋼(如高速鋼、抗磨鋼、抗沖擊鋼)、硬質(zhì)合金和陶瓷材料,有的采用進口模具鋼。國內(nèi)采用軸承鋼作為沖模材料的較多??傊?,不管采用哪種材料,模具均應(yīng)具備耐磨損、抗沖擊兩大特點。

  模具選用的材料不同,其成本、售價、使用壽命和機械性能也不同。如同品種規(guī)格的沖模選用的材料不一樣,其售價相差1~2倍之多。用戶在選購模具時盡量選購有規(guī)模、有實力、較正規(guī)的廠家生產(chǎn)的。特殊要求時可將自己的使用情況向模具制造商講明,由制造商協(xié)助選型。

  另外、材料的選用與模具的售價有直接的關(guān)系,不要一味的追求低價模具,也不要片面追求凡是價格高的就是好的。用戶應(yīng)考慮使用模具運行成本的高低、性價比和可靠性?!斑m合使用的就是選型正確的” 這句話有一定的道理。

 ?、?模具的熱處理質(zhì)量是否符合標準要求?

  模具熱處理質(zhì)量的好壞,決定了模具的內(nèi)在質(zhì)量,它表現(xiàn)在模具的抗磨性、機械韌性和使用壽命的優(yōu)劣。一般常用模具鋼的熱處理硬度,標準中規(guī)定:沖桿55~60HRC,中模60~65HRC。熱處理內(nèi)部金相組織,標準中也有詳細規(guī)定(略)。

  一般情況下、熱處理的質(zhì)量指標用戶在選購模具時不便于控制和測定,而是需要模具制造商加強產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的內(nèi)部質(zhì)量控制,為用戶提供優(yōu)質(zhì)價廉的模具。

  3.2.2 模具的使用

  在片劑生產(chǎn)企業(yè),壓片機和沖模是將顆粒狀制劑直接壓制成片劑的設(shè)備。而模具作為壓片工序的主要消耗品,用量非常大。在壓片過程中,由于沖模所承受的主要為軸向交變負荷,其所承受的軸向力一般在50~100KN,這個力對模具的損耗很大。正確合理的使用方法能夠保證片劑的質(zhì)量和模具的使用壽命,從而可降低運行成本。


  模具在使用過程中應(yīng)注意的事項有:

 ?、?壓片工段應(yīng)設(shè)沖模室,由專人負責模具的核對、檢查、維護、保管和發(fā)放。

 ?、?使用前、后均應(yīng)先檢查模具的粗糙度,查看片形有無卷邊、缺角、爆沖和磨損;刻字沖模的片形面要光亮,防止粘片、壓片字跡不清、壓片時疊片等。

  ⑶ 為防止片重差異,必須控制沖桿長度的一致性。特別是新、舊沖模配付使用時,更應(yīng)注意長度的一致性。

 ?、?壓片力的調(diào)整盡量小些,依片劑硬度合格為準;不要為追求片子越硬越好而過量調(diào)大壓力超壓使用。

  ⑸ 裝、拆模具時應(yīng)按壓片機說明書操作方法進行。

 ?、?壓片結(jié)束后,應(yīng)將沖模及時卸下,擦拭干凈并及時涂油防銹備用。

 

  4 結(jié)語

  中國的制藥裝備近十年來有了全面的、長足的、跨越式發(fā)展,大大促進了我國制劑工業(yè)的全面發(fā)展。但制藥裝備技術(shù)水平在某些方面與國際知名品牌藥機相比還有一定的差距,如藥機的在線清洗和在位清洗方面。就連曾經(jīng)落后于我們的韓國、印度等藥機技術(shù)也趕了上來。正如中國制藥裝備協(xié)會石青秘書長講的那樣:“我國雖是藥機大國,但還不是藥機技術(shù)強國” 一句話概括了目前我國制藥裝備的現(xiàn)狀。中國的藥機制造業(yè)任重而道遠,發(fā)展空間還很大。今后藥機設(shè)備制造商應(yīng)加強與用戶之間的緊密結(jié)合,與制劑工藝的緊密結(jié)合,才能創(chuàng)造出更加先進、更加可靠、更加實用的片劑生產(chǎn)設(shè)備。

  文中部分內(nèi)容和觀點是從用戶的角度方面來闡述片劑生產(chǎn)設(shè)備—壓片機、模具的選型與使用注意事項的。目的是加強設(shè)備制造企業(yè)與客戶之間的技術(shù)交流、經(jīng)驗溝通和使用心得,若能對設(shè)備使用廠家起到一點指導作用,那就是本文意圖所在。

 

  作者簡介:龐玉申(1964-),男,山東省聊城市人,工程師,研究方向:片劑設(shè)備和模具的設(shè)計開發(fā)與工藝制造。

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