高せん断湿式造粒機200 kg

高せん断湿式造粒機200 kg

高せん断湿式造粒

この技術名の「高せん断」と「湿式法」の2つの定語は、その核心技術の特徴を明らかにした。湿式法とは、造粒中に水、エタノール、またはそれらの混合物などの湿潤剤を添加することを指し、これらの湿潤剤は後続のプロセスで除去される。一方、高せん断は専用の高せん断湿式造粒機に依存し、その攪拌パドルとカッターの高速回転は強大なせん断力を発生し、湿った粒子が小粒子に分散されるように促し、攪拌パドルの回転によって小粒子に湿っていない乾燥物を付着させ、それによって成長、切断、湿潤を続け、最終的に必要な大きさの粒子を形成する。このプロセスの重要な特徴は、湿潤剤のポンプ液滴のサイズが基礎物質粒子よりはるかに大きいこと、および初期湿潤粒子に対する高せん断力の分散作用を含む。

第2類造粒技術は噴霧造粒であり、接着剤（または湿潤剤）を霧化して造粒物に噴霧することに関する。霧化した接着剤が材料粒子に接触すると、これらの粒子は「粘着性」になり、運動中に他の材料を付着させ、必要な大きさの粒子が形成されるまでこのプロセスを繰り返します。この造粒方法の重要な特徴は、湿潤剤（または接着剤）の霧化噴霧液滴のサイズ（通常は150μm以下）が基礎物質粒子のサイズ（約100μm）に近いか小さいことである。

2高せん断湿式造粒法

高せん断湿式造粒の過程では、「せん断造粒」の原理には避けられない。液体添加ガンを精密に制御することにより、吐出される液体に一定割合の「小液滴」を含ませることができ、湿式造粒と同時に「噴霧造粒」の効果を実現することができる。通常、高せん断湿式造粒の場合、「せん断造粒」の割合は70%を超える。しかし、適切なスプレーヘッドと流量制御を選択することにより、50%以上になる可能性があるように、「霧化造粒」の割合を大幅に高めることができる。

高せん断湿式造粒に「霧化造粒」を融合させる原理は、主に以下の考慮による：

まず、「剪断造粒」は強力な「高剪断力」に依存する。しかし、実際の動作では、各粒子が均一なせん断を受けることを保証することはできません。造粒設備の規模が拡大するにつれて、大きな粒子が切断される度合いが徐々に低下し、粒子の粒径分布が比較的広くなる。対照的に、「霧化造粒」は制御しやすく、肝心なのは「霧化液滴の大きさ」であり、このパラメータは単一ロット内で均一な造粒を実現しやすいだけでなく、設備の増幅過程においても良好な再現性を維持することができる。

第二に、高せん断造粒機の性能は造粒効果にとって極めて重要である。設備の性能がよくなければ、造粒効果は大幅に割引され、再現性を保証できない可能性もある。設備の増幅生産過程において、使用可能な高せん断湿式造粒機は「能動」の程度に限られる場合があり、その場合、「霧化造粒」要素は造粒効果を高める鍵になる可能性がある。

また、標準的な高せん断湿式造粒には「霧化造粒」は含まれていない。通常、設備の性能が良いほど、「霧化造粒」への依存度は低くなる。しかし、場合によっては、良好な霧化効果を実現し、造粒品質を保証するためには、噴液速度を下げる必要がある可能性があり、これにより造粒時間が最大25分延長される可能性がある。

造粒の観点から見ると、これらの考慮はすべて実際的な意義を持っている。特に、後発医薬品の分野では、自製製剤はできるだけ参照製剤の造粒状態を再現する必要がある。参照製剤が「霧化造粒」を採用していない場合、その粒子の大きさと硬さの範囲が広い可能性があり、これにより、自作製剤は簡単な「霧化造粒」によってその溶出特性を再現することが困難になる可能性がある。したがって、後発医薬品の開発過程において、造粒効果における自作製剤と参照製剤の一致性を確保するためには、様々な要因を総合的に考慮する必要がある。

固体製剤の製造過程において、粒子径の変化は重要な一環である。高せん断湿式造粒法は、その中の重要な技術の1つとして、そのプロセスはいくつかの重要なステップに細分化することができます：まず予備混合段階で、この段階は通常0から5分持続します；続いて糊付け段階であり、5〜15分と15〜20分の2つの時期に分けられ、続いて造粒段階であり、約20 ~ 25分かかる。最後に、原料の整粒、すなわち湿式研削過程である。次に、これらの段階を一つ一つ深く検討していきます。

プレミックスフェーズ

このプロセスは、活性成分と添加剤を十分に混合し、攪拌パドルまたは攪拌パドルがカッターの高速回転に結合することによって実現することを目的としている。混合時間は通常、3分〜15分、一般的には5分または10分に設定されます。混合品質の評価基準は10点をサンプリングして検査を行い、RSD（相対標準偏差）が0%を超えないことを確保し、理想的には0%以下に達するべきである。混合効果がよくない場合は、混合時間を延長したり、撹拌速度を増加させたりすることができます。なお、この段階では造粒には関与していないため、粒子サイズは一定のままである。

糊付け段階I

この段階では、接着剤（または湿潤剤）はスプレーガンを介して湿式造粒機に添加される。液体噴射が均一であれば、このプロセスは全体の液体噴射時間の約1/2〜3/4を占める。攪拌パドルは正常な回転速度を維持し、カッターは閉鎖または低速、高速状態を維持することができる。このとき、顕微鏡とフィルターバッグにより粉塵が観察され、同時に粒子径がわずかに増加した。高速液動スプレーガンを使用する場合、このプロセスは5分しかかからない可能性があります。霧化スプレーガンを使用する場合は、10〜15分かかる場合があります。

糊付け段階II

接着剤の継続的な添加に伴い、湿式造粒機中の材料は徐々に湿潤され、粉塵が減少し、造粒粒子は急速に増大した。この段階では、攪拌パドルは通常の回転速度を維持し、カッターは低速または高速で回転する。カッターが開いていないか、材料に触れられない場合は、造粒効果が影響を受けます。通常、このプロセスは、液動スプレーガンを使用しても、気動スプレーガンを使用しても、5分以内に完了します。エアスプレーガンを用いて霧化して接着剤を添加すると、造粒作用により粒子が固くなり、材料全体の体積が縮小することも観察できる。削減幅が初期体積の1/3を超える場合は、接着剤の使用量が適切であるかどうかを考慮する必要がある。同時に、接着剤の過剰により、撹拌パドルの下や鍋壁に粒子が接着されたり、撹拌パドルに粒子が付着しすぎて除去できないことに注意しなければならない。

造粒段階

糊付けが完了した後、撹拌パドルを起動し、カッターを低回転速度または高回転速度に設定し、造粒操作を約30秒から5分間行うことができる。このプロセスは、カッターの作用により、湿った粒子をより均一にすることを目的としています。スラリー添加段階では、ある部位の材料が造粒に十分に関与していないか、接着剤のスプレー落下点が過度に湿って粒子が大きすぎるなど、材料の流れが理想的ではない問題があることに注意してください。造粒段階により、湿潤粒子の均一性をさらに最適化することができる。

ノックアウト整粒

大部分の高せん断湿式造粒機は、射出位置に整粒機を備えている。造粒機の造粒効果は比較的均一である可能性があるが、湿った粒子は自身の重力によって塊になる可能性がある。適時に処理しないと、これらの塊は後続の流動床乾燥またはオーブン乾燥中に乾燥効率に影響を与え、硬いコアを形成し、溶出に影響を与える可能性もある。そのため、ペレタイザの配備が必要である。

スプレーの原理

ノズルは液体噴射システムの重要な部品である。現在、市場には20,000種類以上のノズルが存在しており、その基本構造は「単流体」と「双流体」の2つに大きく分けることができる。単流体ノズルは主に油圧シャワーに依存しているが、双流体ノズルは気圧と油圧、すなわち気圧スプレーガン（気圧式）と油圧スプレーガン（油圧式）を混合している。気圧スプレーガンは圧縮空気によって局所的な真空を形成し、液体を吸い込んで微細な霧滴に霧化する、一方、油圧スプレーガンは、圧縮空気を用いて接着剤溶液に圧力を加え、極小の液滴を発生させる。噴霧の主な形状には、扇形、中実円錐形、中空円錐形、液柱形などのタイプがある。

扇形ノズルの噴霧形成原理：

扇形噴霧の核心理論は「膜割れ」である。高圧ノズルが液体を大気中に吹き込むと、薄膜全体が形成されます。このフィルムはまず振動によって平坦になり、その後不安定になる。液体の表面張力によって、薄膜の形状は次第に柱状に変化し、最終的には液滴に引き裂かれ、いわゆる膜性分裂である。ノズル圧力によって液滴の直径が変化します。扇形噴霧の形成は、ノズルのキャッツアイ構造と回折効果のおかげである。

ソリッドコーンノズルのスプレー成形原理：

ソリッドコーンスプレーの核心理論は「内部流路」である。ノズル内部では、強制回転を経て一部の流体が吐出され、残りの流体はノズル内で直接吐出される。この2つの流体の合流により、ソリッドコーン形の噴霧が発生します。その内部のx字状通路と微細な噴孔設計は、噴霧の正確な形状と正確な角度を確保し、同時に閉塞の可能性を大幅に減少させた。

中空円錐形ノズルの噴霧成形原理：

中空円錐形ノズルは遠心力原理を利用して噴霧する。液体がサイクロン室に導入されると、渦の遠心力が拡散し、ノズル孔から噴出して鐘形−中空錐−液膜の噴霧形態を形成する。このデザインは円形のスプレーパターンを生み出した。その動作原理は回転する容器に水を入れるのと似ており、水は遠心力によって容器の壁に集中し、中心が中空になり、中空円錐形ノズルの噴霧効果が生じる。