软胶囊的生产工艺、设备详细研究

软胶囊剂系指将一定量的药物、药材提取物加适宜的辅料密封于球形或椭圆形等形状的软质囊材中制成的剂型,可采用滴制法或压制法制备。与其他剂型相比,其具有生物利用度高、含量准确、均匀性好、可掩盖药物自身的不良气味、提高药物稳定性、外形美观等优点。其中,软胶囊的囊材是用明胶、甘油或适宜的药用材料制成。

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随着技术的进步,软胶囊剂型有了快速的发展。软胶囊的内容物可为药物溶液和混悬液等,与传统的中药丸剂等剂型相比,具有生物利用度高、发挥疗效快等优点。而中药提取分离技术的进步,也大大促进了中药软胶囊品种的出现。部分传统的中成药,如藿香正气丸等,现在已改成藿香正气软胶囊,受到了患者和医生的欢迎。本文将结合我司生产经验对中药软胶囊的主要生产工艺和设备进行详细论述。


1 生产工艺和生产设备
软胶囊的生产工艺流程如图1所示。

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根据2010版GMP中空气洁净度的要求,软胶囊剂型的中药生产区应处于D级洁净区,包括配料、溶胶、压丸、定形、洗丸、干燥、内包装(分装)等主要生产工序。而后的外包装设于一般生产区。


1.1 内容物的配制(配料)
根据内容物的性质不同,软胶囊的制备工艺和设备稍有不同。如果内容物为溶液,即药物可以很好地溶解于溶剂(一般为油性),只需按照事先实验好的生产处方准确称量原輔料,在配液罐内溶解即可,必要时可以加热,使溶解速度加快。如果内容物为混悬液时,需要将药材或其他成分与处方中的液体辅料(如大豆油等)用胶体磨磨均匀,根据其性质来决定胶磨的工艺条件(如胶磨速度、时间和次数等)。混悬液需要在配制时加入一定量的助悬剂,保证混悬液在一定时间内(如48~72 h不得出现分层现象,否则影响药品的均匀性。另外,在生产过程中还要注意保温,以保证内容物的均匀程度。中药软胶囊多以中药的提取物与溶剂或其他辅料混合均匀,制成溶液或混悬液内容物。近年的部分软胶囊工艺研究主要集中在内容物和溶剂(或分散剂等的处方研究上)。
内容物配制的设备主要是配液罐。配液罐(图2)的双叶搅拌桨由 系列摆线针轮减速机驱动,罐体抛光处理。混悬液配制时需要使用胶体磨(图3)。

1.2 胶液的配制(溶胶)

胶液的配制,俗称化胶,是保证软胶囊剂质量的关键步骤。胶液一般由明胶、甘油和纯化水等组成。其中,明胶为主要成分,直接影响到胶液的质量。2010版中国药典中规定,明胶为动物的皮、骨、腱与韧带中的胶原蛋白经适度水解(酸法、碱法、酸碱混合法或酶法)后纯化得到的制品,或为上述不同明胶制品的混合物。明胶的质量好坏主要在于控制胶冻浓度、酸碱度、透光率、电导率、微生物限度等指标2软胶囊主要的外观特征是可塑性强、弹性大,并取决于其囊材组成,即胶、增塑剂和水三者的比例。软胶囊的用胶基本上以明胶为主,增塑剂以甘油为代表,水则以去离子水或纯水以上为好。软胶囊的软硬度与干明胶、增塑剂之间的重量比例直接有关。若甘油:明胶比例为25:100时,得到的干燥后的产品(14%含水量)非常硬,甚至于比硬胶囊还坚硬厚实得多;若甘油:明胶=60:100时,得到的干燥后的产品(14%含水量)非常软,但有形,而且绵软而富有弹性,甚至用手指即可撕开软胶囊。
软胶囊的成丸质量也跟干明胶与纯化水的重量比例密切相关。水分太少,则胶太黏稠,胶带难以摊铺成型,制丸速度慢而不正常;水分太多,则胶带也难以形成或缺乏黏弹性,凝冻能力差,制丸同样速度慢而不正常,产品外形差且漏口,生产出不粘合丸及异形丸较多。
一般投料比例都是水:明胶=1:1,但是不同工艺(温度时间等)和不同溶胶设备,甚至于不同产品(如透明与遮光型产品等),也必须相应作出配方与工艺的对应同步调整。研究胶液处方3得出,明胶和水的比例多以1:1为宜,可适当稍作调整。同时,根据要求可加入二氧化钛作为遮光剂等其他辅料。溶胶设备(图4)主要由化胶罐等组成。除化胶罐外,化胶时要求采用水浴式加热,提供90~100 ℃的热源,才能保证胶液黏度。因此,需要同时配备盘管式热水器。在化胶工序中,为抽真空时冷凝化胶罐内的胶液气泡、水蒸气,需同时配备盘管式冷凝器,该设备对真空泵有一定的保护作用。

压丸的工作原理:由主机两侧的胶皮轮和明胶盒共同制备的胶皮相对进入滚模夹缝处,药液通过供料泵经导管注入楔形喷体内,借助供料的压力将药液及胶皮压入两个滚模的凹槽中,由于滚模的连续转动,使凹槽内两条胶皮呈两个半球形,将药液包封于胶膜内,剩余的胶皮被切断分离。滚模式软胶囊机的工作原理示意及软胶囊模具分别如图7、图8所示。

压制前,要先对设备的相关部件进行清理和检查,保证药液的畅通及密封胶垫的完好性。压制时,应注意调整注料的时间,防止注料中出现因泄漏而使胶囊内容物的装量减少问题。压制过程中,还应注意胶皮温度的控制。温度过高易出现泄漏,过低则会导致胶皮的粘合效果差。一般控制喷体的温度为45~50 ℃,胶盒的温度为55~60 ℃。如果两片胶皮的厚度不一致,则会造成压制过程中出现畸形丸粒。因此,应控制胶皮的厚度,一般为0.7~0.8 mm内容物装量不均匀也是压制过程中容易出现的问题,常见的原因有两个:一是胶囊中有气泡,这是由于喷体堵塞、注料时间不准确、胶皮合缝不严或料泵中胶垫密封不好所引起的;二是产生过大或过小的胶粒,多为喷体堵塞造成。

压制过程中会产生可观的网胶(图9),网胶的回收自身利用,是行之有效的企业经济之道。网胶回收设备为网胶粉碎机(图10)。

1.4洗丸

软胶囊的生产中需要使用石蜡油,而油会对胶囊的质量产生负面影响,因此需要对成型的胶囊进行清洗。传统的工艺,即目前普遍使用的是用酒精、乙醚有机溶剂清洗胶囊,将粘在胶囊表面的石蜡油洗掉。但是,经过溶剂浸泡清洗的胶囊会残留有溶剂,对胶囊造成污染。
胶皮本身具有天然张力,经过溶剂的浸泡清洗后,会使胶皮失去这种张力,胶皮发干发脆,导致胶囊产品的保质期大大缩短。经过溶剂清洗,胶囊之间还会发生粘连。同时,对有机溶剂的清洗操作房间也提出了防爆要求,在生产中需要注意劳动保护。


1.5 干燥
干燥是影响软胶囊质量的重要环节。现在市面上软胶囊的干燥多为两种形式,一是烘盘式,另一种是转笼式。
烘盘式干燥机(图11)的优点为占地面积较小,缺点是干燥时间较长,需要人工多次翻盘,以保证干燥的效果。传统的烘盘干燥方式,将定型后的软胶囊置于托盘车上,放入晾丸间内晾干至成品。晾丸间采用水平层流送风,温度控制在30~35 ℃,湿度控制在25%以下,每个托盘放置软胶囊不超过两层,前2h内翻丸4~5次,可保证软胶囊丸型好、外观好,晾干时间在12~16h可完全干燥。

图11 烘盘式干燥机

转笼式的干燥,应注意室内湿度和时间的控制。干燥过程中,影响因素主要是室内的湿度。如室内湿度达到60%,则软胶囊干燥非常困难。时间也是重要因素,时间过短则胶囊的定型状态不好,容易因挤压而发生变形;而时间过长则会使胶皮过硬。一般比较适宜的干燥时间为16~24 h。干燥设备如图12所示。

软胶囊与其他剂型相比,其具有生物利用度高、密封性好、含量准确、外形美观等特点,是一种很有发展前途的剂型。

随着软胶囊剂型的发展,势必会带来更多软胶囊剂型品种的产品出现。



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