Máy tạo hạt nào được sử dụng trong quá trình tạo hạt ướt?

Tạo hạt ướt là một quy trình cốt lõi trong sản xuất viên nén, trong đó bột khô được kết tụ bằng cách phun chất lỏng kết dính trong khi trộn.

Như các nhà nghiên cứu Morin và Briens lưu ý, trong quá trình tạo hạt ướt, “chất kết dính dạng lỏng được phun lên các hạt khi chúng bị khuấy, thường là trong máy trộn cắt cao hoặc tầng sôi”¹. Trong thực tế, máy trộn cắt cao (còn gọi là máy nghiền trộn nhanh) và máy tạo hạt tầng sôi là thiết bị phổ biến nhất cho mục đích này. Trên thực tế, một ấn phẩm công nghiệp gần đây nhận thấy rằng “phương pháp tạo hạt ướt cắt cao… [đã] được ngành dược phẩm sử dụng thành công trong nhiều thập kỷ”². Dưới đây chúng tôi sẽ xem xét cách thức hoạt động của những máy này và thời điểm sử dụng từng máy.

Hạt ướt-Thành trong của nồi - vật liệu 316L

Máy nghiền tốc độ cao (Máy trộn nhanh)

Máy nghiền cắt cao (thường được gọi là máy trộn nhanh hoặc máy nghiền máy nghiền trộn ướt) là máy cổ điển để tạo hạt ướt theo mẻ. Nó bao gồm một bát trộn kín với một cánh quạt tốc độ cao và một lưỡi cắt. Khi vận hành, các thành phần bột và chất kết dính được đặt vào bát và cánh quạt quay nhanh, nhào bột thành các khối kết tụ ướt. Một mô tả trong ngành giải thích: “ bột khô được trộn bằng cánh quạt quay trước khi chất kết dính lỏng được thêm vào. Cánh quạt tạo ra các hạt có mật độ cao… Máy băm ngăn chặn sự phát triển quá mức của hạt và phân phối chất lỏng tạo hạt khắp sản phẩm.”²

Nói cách khác, cánh quạt tạo ra lực cắt và nén mạnh, trong khi máy cắt cắt các cục lớn, tạo ra các hạt đồng đều. Một nhà sản xuất thiết bị lưu ý rằng máy trộn cắt cao của họ tạo ra "các hạt có mật độ trung bình đến cao với đặc tính lưu lượng và nén tuyệt vời"⁴. Do khả năng trộn mạnh mẽ, máy tạo hạt cắt cao rất hiệu quả trong việc trộn ướt và tạo ra các hạt đặc. Máy phù hợp với nhiều công thức và kích thước lô (từ quy mô phòng thí nghiệm đến quy mô sản xuất). Thiết kế cánh quạt/máy cắt giúp tăng tốc độ hình thành hạt và đảm bảo khối lượng đồng nhất. Ví dụ, Grand® cắt cao hệ thống được thiết kế rõ ràng “để tạo hạt ướt đồng nhất và hiệu quả các loại bột” để tạo thành các hạt có thể chảy, nén chặt. (Máy tạo hạt trộn nhanh đôi khi được gọi là máy tạo hạt ướt hoặc máy trộn cắt cao trong danh mục máy móc dược phẩm³.)

Sau khi xử lý, các hạt ướt thường được chuyển đến máy sấy tầng sôi để loại bỏ độ ẩm. Các hệ thống cắt cao có nhiều kiểu dáng khác nhau (ví dụ như truyền động trên cùng so với truyền động dưới cùng) và kích thước, nhưng nguyên lý trộn cơ bản là giống nhau. Tóm lại, đối với quá trình tạo hạt ướt, máy tạo hạt trộn nhanh là máy chủ lực: nó nhanh chóng trộn chất kết dính vào bột dưới lực cắt cao, tạo ra các hạt ướt đồng nhất sẵn sàng để sấy khô².

Dòng máy nghiền ướt của Grand

Máy tạo hạt tầng sôi

Một cái khác được sử dụng rộng rãi tạo hạt ướt phương pháp sử dụng máy tạo hạt tầng sôi. Trong hệ thống tầng sôi, bột được treo (“lưu hóa”) trên luồng khí hướng lên mạnh. Chất lỏng tạo hạt (nước hoặc dung môi có chất kết dính) được phun lên tầng bột lưu hóa từ một hoặc nhiều vòi phun. Các giọt chất kết dính khiến các hạt kết tụ khi chúng va chạm trong không khí. Một bài viết kỹ thuật của AbbVie mô tả thiết bị tầng sôi là “thiết bị chuyên dụng, đa năng [có khả năng] trộn, tạo hạt và sấy khô” trong một bình⁵.

Nói cách khác, cùng một máy tạo hạt tầng sôi giữ bột trong không khí, phun chất kết dính và làm khô các hạt ướt bằng không khí nóng. Trên thực tế, do đó, máy tạo hạt tầng sôi có thể hoàn thành quá trình trộn và sấy khô trong một bước duy nhất. Ví dụ, luồng không khí vừa khuấy bột vừa loại bỏ độ ẩm, do đó, khi đạt được kích thước hạt mong muốn, quá trình sấy sẽ tiếp tục cho đến điểm cuối. Tài liệu đánh giá nhấn mạnh rằng máy tạo hạt tầng sôi là “quy trình một nồi cực kỳ tiết kiệm và hiệu quả” để chuyển bột thành hạt⁶.

Luồng khí liên tục cung cấp nhiệt và truyền khối tuyệt vời, làm cho quá trình sấy rất đồng đều. AbbVie lưu ý rằng tạo hạt tầng lưu chất là “kỹ thuật phổ biến nhất, do khả năng tái tạo và khả năng mở rộng cao” cho sản xuất quy mô lớn⁵. Sự đánh đổi là hệ thống tầng sôi không tạo ra quá trình nhào trộn cơ học (không có cánh quạt hoặc máy băm), do đó quá trình trộn ít gây hấn hơn. Điều này có thể tốt cho nhiều công thức, nhưng việc kết hợp chất kết dính có độ cắt rất cao sẽ tốt hơn trong RMG. Tuy nhiên, máy tạo hạt tầng sôi là lý tưởng khi thông lượng và tích hợp là quan trọng: một máy xử lý việc trộn, tạo hạt và sấy khô cùng nhau.

Chúng đặc biệt được ưa chuộng đối với các công thức cần trộn nhẹ nhàng hoặc khối lượng nhiệt cao (khí nóng làm khô hoàn toàn các hạt ngay lập tức). Ưu điểm của máy tạo hạt tầng sôi: Hệ thống treo khí cung cấp khả năng làm khô hạt hiệu quả và trộn đều chất kết dính, thường trong một đơn vị duy nhất⁵. Ví dụ, một nguồn liệt kê khả năng làm ướt nhanh, kết tụ và làm khô là những lợi ích của lớp chất lỏng. Chúng cũng có xu hướng tạo ra các hạt tương đối xốp, chảy tự do. (Nhược điểm: Bột có thể tách lớp hoặc dính nếu không được lưu hóa tốt, nhưng các thiết kế hiện đại (phun từ trên xuống, phun Wurster, phun tiếp tuyến) có thể giảm thiểu những vấn đề này.)*

Màn hình vận hành máy nghiền ướt Siemens

Thiết bị tạo hạt ướt khác

Bên cạnh đó hệ thống cắt cao và hệ thống giường chất lỏng, một số máy trộn khác có thể thực hiện quá trình tạo hạt ướt. Lô nhỏ hơn hoặc cân phòng thí nghiệm có thể sử dụng máy trộn hành tinh (Henschel) hoặc máy trộn hình nón đôi với chất kết dính phun.

Những máy trộn này có nhiều cánh quạt và có thể xử lý khối dính. Một phương pháp phổ biến khác là tạo hạt một nồi (khay), trong đó bột được trộn trong một bình và chất kết dính được thêm vào mà không cần cắt mạnh.

Cuối cùng, máy tạo hạt liên tục trục vít đôi (TSG) có thể thực hiện tạo hạt ướt bằng cách ép bột và chất kết dính qua các trục vít ăn khớp; chúng ngày càng được sử dụng nhiều trong sản xuất liên tục. Tóm lại, tạo hạt ướt dược phẩm thường sử dụng máy tạo hạt trộn cắt cao hoặc máy tạo hạt tầng sôi, mặc dù máy trộn hành tinh hoặc máy trục vít đôi là những lựa chọn thay thế trong một số trường hợp nhất định²⁵.

Máy sấy tầng sôi Grand Fluid Bed Dryer dành cho nhà nhập khẩu và mua sắm

Máy sấy tầng sôi Grand cho Nhà nhập khẩu và Mua sắm

Lựa chọn máy nghiền ướt phù hợp

Vì người mua thiết bị, việc lựa chọn máy tạo hạt ướt phụ thuộc vào nhu cầu của quy trình. Máy tạo hạt cắt cao (máy trộn nhanh) thường được lựa chọn vì khả năng trộn mạnh và kiểm soát mật độ hạt, khiến chúng phù hợp với các lô có kích thước trung bình đến lớn và các công thức dính. Máy tạo hạt tầng sôingược lại, hấp dẫn khi hiệu quả sấy và khả năng mở rộng là ưu tiên: chúng được ghi nhận là có kết quả có thể tái tạo và có thể xử lý thông lượng cao hơn⁵.

Những cân nhắc chính bao gồm thể tích mẻ, đặc tính hạt mong muốn, hàm lượng ẩm và yêu cầu vệ sinh. Cả hai loại đều được coi là máy móc dược phẩm và phải đáp ứng Thiết kế GMP.

Trong nhiều nhà máy hiện đại, người ta sử dụng phương pháp kết hợp: ví dụ, RMG cắt cao tiếp theo là chuyển sang máy sấy tầng sôi⁴. Trong mọi trường hợp, việc hiểu rõ hoạt động trộn và tạo hạt của từng loại máy sẽ đảm bảo lựa chọn đúng đắn cho quá trình tạo hạt ướt.

Tài liệu tham khảo:

Morin G., Briens L. Khoa học công nghệ dược AAPS 15(4):1039–1048 (2014). "So sánh các hạt được tạo ra bằng phương pháp tạo hạt cắt cao và phương pháp tạo hạt tầng sôi." DOI:10.1208/s12249-014-0134-7.
Borger T. Nhà khoa học trực tiếp (2021). "Những điều cần thiết của quá trình tạo hạt ướt." Ngày 10 tháng 12 năm 2021.
UPMACH. "Máy tạo hạt trộn nhanh (Máy tạo hạt trộn cắt tốc độ cao)." UPMACH Solid Machines.
Máy tạo hạt trong ngành dược phẩm – Tổng quan toàn diện.-Gói lớn
AbbVie Contract Manufacturing. "Giường lỏng và hạt nóng chảy trong sản xuất dược phẩm." Tin tức và thông tin chi tiết của AbbVie. (2020).
Int.J.Pharm.Sci.Rev.Res. 6(4):133-140 (2020). "Tạo hạt bằng phương pháp lưu hóa: Một kỹ thuật đầy hứa hẹn." globalresearchonline.net.