关于混合,研发人员应该知道的几件事!
一、混合的概念
“混合”英文常翻译为mixing或blending。粉体混合是两种以上组份,以外力作用搅混,使其不均一性不断降低的过程。混合组分通常包括液体、固体。混合形式有固-固混合、固-液混合、液-液混合等。最终混合产品可以是一定重量的固体或一定体积的液体,并且具有某种性质,如固体制剂中的预混合、总混工序,会赋予物料或含药颗粒一定的混合均匀性,便于下步操作或压片。
固体制剂的混合中一般用blending表示,有时也可与mixing互用,但blending表示的混合程度相对较弱,通常表示固-固混合或固体-少量液体的混合,而mixing通常表示混合程度较大的混合,如液-液混合等。
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二、混合的影响因素
混合在制药工业中具有广泛的应用,如干法制粒、湿法制粒、直接压片工艺中的预混合、总混。混合是固体制剂生产工艺中一个非常重要的关键工序,就是因为混合物的物料属性、批
9394量直接影响着制剂成品的外在质量(外观)和内在质量(含量均匀度、含量)。混合均匀的物料性质均一、流动顺畅、含量变化小;混合不匀均的物料可能会引起粒度分布不均、颜色不均、药物含量不均,导致下游工序不顺畅。
在研发小试阶段,往往采用手工塑料袋摇袋混合的方式;在较大规模的中试阶段,采用小设备混合;在商业化生产阶段,往往会采用大设备进行混合。过程中,需要注意混合设备的体积、混合原理、混合参数、混合器形状的变化情况。除上述设备因素和工艺参数外,另一个重要的影响因素是物料因素。下面逐个做一简要介绍。
(一)设备因素
1、容器旋转型混合机
口服固体制剂生产中常用的设备是容器旋转型的混合机,例如V型混合机、双锥型混合机(三维混合机)、方锥料斗混合机。
(1)V型混合机
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V型混合机混合机结构独特,混合效率高、无死角,内部材料根据所需混合的物料是否与金属接触和反应情况,可采用不锈钢材质或塑料材质。V型混合机对较细物料或含有一定水份的物料混合较好,如有特殊要求,料桶内还可以增加强制性搅拌装置来起到分散物料的作用,以此缩短混合时间,使物料混合得更加均匀。
V型混合机是由两个圆筒成V型交叉结合而成的不等高混合桶体。在工作时,料桶以相同旋转速度绕同一水平轴旋转,使物料做合-分,分-合的不断上下翻动,如此反复循环,在较短时间内就能混合均匀。V型混合机混合效果好,应用最广泛。操作中适宜转速可取临界值的30%~40%,最适宜填充量约为30%。
V型混合机示意图
(2)双锥型混合机
双锥型混合机(三维混合机)在圆筒两端各连接一个锥形圆筒制成,混合料桶通过二只Y型万向节悬装于主、从动轴端部,二只万向节在空间周而复始地做平移、转动和翻滚等复合运动,物料则在筒体内跟着做轴向、径向和环向的三维复合运动。筒内的多种物料相互
流动、扩散、掺杂,最后呈均匀状态,物料在混合机内的运动状态与混合效果类似于V型混合机。双锥型混合机(三维混合机)的装料系数高,混合时间短,是目前各种混合机中的一种较理想产品。
双锥型混合机(三维混合机)运动视图
(3)方锥(Bin)型混合机
rape girl方锥型桶有的国家称为IBC(Intermediate Bulk Container/批中转容器),有的国家称为Bin或Vesl。用Bin作为混合料桶进行混合的设备叫Bin混合机。
方锥型混合机由立柱、机座、回转叉架、驱动、制动、控制系统等部件组成。单立柱或双立柱提升混合机可将混合料斗推入回转叉架并锁紧螺母,启动控制系统,将料斗提升到混合高度并可靠定位。驱动系统按设定的时间、转速等数据进行自动混合。混合作业结束,回转叉架垂直停止,料斗自动下降到地面,松开回转叉架的锁紧螺母,将料斗推出转到下一工序。
该机的特点是具有自动提升、混合、下降等功能。一台料斗混合机可以配多个不同规格的
混合料斗,能满足多品种不同批量的混合要求,是目前总混的理想设备。
混合料斗中的物料随混合料斗翻动,同时沿斗壁做切向运动,产生强烈的翻转和高速的切向运动,从而达到混合效果。该设备的一大特点是混合器是移动的!物料可在同一容器中保存,通过不同的工序段,不需要频繁地转料、加料等操作。只要配备足够的料桶,可以实现不间断混合操作,提高生产效率。该设备能够有效地控制粉尘与交叉污染,减少物料的损失,控制物料的分层。每批次药物混合使用后,空料斗可被运往到清洗间清洗,保持了工作间的洁净环境。
方锥型(Bin)混合机
recount2、容器固定型混合机
固体混合设备还包括容器固定型混合机。这类设备是物料在容器内靠叶片、螺带或气流的搅拌作用进行混合的设备。
(1)搅拌槽型混合机
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该机有固定的混合槽和搅拌桨组成,混合槽可以绕水平轴转动便于卸料。物料在搅拌桨的作用下上下、左右、内外运动,从而使不同比例主辅料混合均匀。搅拌桨有很多形状,如S型、螺旋型等。
搅拌槽型混合机示意图
(2)锥形垂直螺旋混合机
该机由锥形容器和内装的1~2个螺旋推进器组成。螺旋推进器轴线与锥体母线平行,工作时输出公转和自转两种速度,经传动分配路、齿轮传动,两根螺旋轨作行星式的运转。两根非对称的螺旋轴自转,并同时沿简体壁作行星式的运动,短螺旋靠近小心部位运动,改善了中心部位的混合,从而达到快速均匀的混合效果。
圣诞节的资料有道英译中锥型混合机运动视图
混合设备在制药工艺中有重要作用,一些固体制剂如片剂、胶囊剂对混合设备的依赖性非常高。目前混合设备多种多样,但混合原理一般包括三种,即扩散混合、对流混合、剪切混合等[1]。制剂研发时,首先要结合车间设备情况进行工艺设计,注意设备的形状、容积
、最大允许装量、转速、混合原理等。在新设备选型时要考虑品牌、形状、容积、最大装量容积、材质、功率、操作方便、易于清洁等因素。
knowledge(二)工艺参数
在混合工序中,除了设备因素外,物料的填充容积比(即物料容积与设备溶剂的比值)、混合设备的转速、混合时间等参数会影响物料的混合程度。对于V型混合机一般容积比在30%左右混合效果最佳。在装料时,密度差异大的应先装密度小的,后装密度大的,混合时间应经过研究和验证,过短混合不匀,过长可能出现分层现象导致物料不匀。混合转速需要根据具体设备的参数进行选择。
(三)物料因素
处方因素对混合影响较大,例如不同粒径、不同粒子形态、不同密度的物料进行混合时,往往不容易混合均匀,很可能发生离析现象。小粒径的辅料或原料药倾向于从大粒径的辅料间向下流动,导致下面的原料药含量偏高,上部偏低。不同物料比也会对混合产生影响,因此应注意处方比例的选择。