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若要求在一台设备中同时完成干混和干燥,哪些混合系统适用于药用辅料?

若需要在同一设备中对制药辅料同时进行混合和干燥,主要可考虑采用可加热的真空混合干燥机、流化床设备,以及在造粒工艺中采用一锅法造粒干燥系统。合适的机型取决于所需完成的是单纯的残余水分降低、湿粉或滤饼的干燥、造粒,还是特别温和的终混合。然而,能够高效干燥湿产品的设备,未必也是干燥组分高精度终混合的最佳方案。因此,对于要求特别高的配方而言,在干燥后单独进行终混合可能是更合理的做法。

立式真空混合干燥机和锥形混合干燥机可在同一密闭容器内实现干混、均质化和真空干燥。加热夹套和低速运转的混合工具持续使产品越过传热面运动。通过在真空条件下运行,水或溶剂可在较低温度下蒸发。此类系统适用于粉体、颗粒、结晶态辅料、湿粉、悬浮液及糊状物。当产品在干燥过程中需要被温和且可靠地翻动、同时要求实现均匀均质化时,此类系统尤为适合。

卧式真空铲式和桨叶式干燥机尤其适用于湿滤饼、糊状物、高黏度物料及内聚性粉体。铲片或桨叶在受热容器内移动产品,从而改善产品与传热面之间的接触。此类系统可打散团聚体,并能处理在干燥过程中经历黏性或黏塑性阶段的困难产品。然而,对于脆弱颗粒、包衣颗粒或剪切特别敏感的辅料,则须仔细调配工具几何形状、转速和停留时间。

配备真空装置的可加热犁刀式和强力混合机,将强力干混与同时或后续的接触式干燥结合在一起。它们适用于需要分散团聚体、可靠混入微量添加成分或打散内聚性产品的场合。但对于剪切敏感产品,较高的混合强度可能带来不利影响。因此应通过试验检验其对粒径、磨损及流动特性的影响。

双锥或V型混合机等旋转式真空干燥机对产品处理特别温和。混合物料通过容器旋转和重力实现翻转。它们适用于流动性良好、水分含量低到中等的粉体和颗粒,尤其是在产品保护比最大干燥效率更为重要的场合。而对于黏性产品、湿滤饼或明显易于团聚的物料,其局限性会更快显现出来。同样,当粒径、堆积密度或流动特性存在明显差异时,应对混合质量进行核查。

流化床设备通过经调节的空气或惰性气体流对流动性良好的粉体和颗粒进行干燥。它们能够实现快速、均匀的干燥,此外还可用于造粒、团聚或包衣。但作为通用型干混设备,其适用性有限。当粒径、密度或形状存在明显差异时,可能发生分离。极细、黏性或流化性能不佳的辅料需要经过仔细的工艺评估。

一锅法造粒干燥系统适用于将干混、加液、湿法造粒和干燥整合于一套密闭设备中的场合。根据系统不同,干燥可通过真空、微波或集成流化床实现。此类设备尤其适用于固体药物剂型颗粒的生产。而对于已经干燥的辅料进行单纯、特别温和的终混合,此类设备通常并非首选。

选型的决定性因素包括产品状态、所需的目标残余水分、允许的产品温度、剪切敏感性、流动特性、粒径分布,以及团聚或分离倾向。同样重要的还有对密闭防护、惰化、防爆、溶剂回收、可清洁性及符合GMP要求设计方面的需求。最终选型应基于使用原始产品开展的试验。除干燥时间和残余水分外,还须评估混合均匀度、颗粒变化、流动特性、分离倾向及系统的可清洁性。

amixon®如此解决这项任务

对于需要在同一设备中既进行干混又进行干燥的制药辅料,VMT和AMT系列的amixon®真空混合干燥机尤为适用。它们将干燥粉体和颗粒的温和均质化,与湿产品的真空接触式干燥整合于同一密闭设备之中。根据配方不同,还可集成悬浮、调理、解聚、包衣或结晶等工艺步骤。

VMT是一种适用于粉体、悬浮液、糊状物和面团状物料的立式真空混合干燥机及反应器。AMT则是一种锥形真空混合干燥机及混合反应器。两种设备均具有耐压、耐真空性能,可通过水、蒸汽或导热油进行温控。在真空条件下,水或溶剂可在较低的产品温度下蒸发,这对温度敏感、易氧化或高价值的制药辅料十分有利。

amixon®真空混合干燥机的一项重要优势在于其面积大、可有效利用的传热面。除双层夹套混合腔体外,混合轴、混合臂及螺旋混合工具同样可实现温控。因此,热量不仅通过容器壁传入或传出产品,还可通过混合工具接触产品的表面额外实现传热。

实现高效干燥的关键在于,这些温控表面能够持续被混合物料冲刷流过。立式螺旋混合工具产生三维产品运动。混合物料在外侧区域被向上输送,同时在中心区域重新向下流动。由此,产品与温控表面之间的接触得以不断更新。即使产品的流动特性和稠度在干燥过程中发生变化,传热和传质效果仍能在整个干燥过程中保持有效。

为实现高混合均匀度和极佳的卸料效果,可选用SinConvex®和SinConcave®螺旋混合工具。这两种工具几何形状均专为制药行业的高要求应用而开发。它们将高效的三维产品流动与特别高的混合均匀度以及近乎无残留的卸料相结合。螺旋的特殊倾角有助于实现产品的完全排出,并减少混合腔体内的产品残留。对于SinConcave®,其残留排空率据称最高可达99.997%。

SinConvex®支持沿混合腔体壁面实现均匀的产品运动,尤其适用于在要求极高混合质量的同时,还需要稳健、工艺安全的卸料的场合。相比之下,SinConcave®更有利于以推移为主导的、温和的翻转运动。自由流动的粉体和敏感颗粒可沿明显倾斜的表面向下滑落,而不会被不必要地破碎或分离。

对于特别温和的混合任务,可选用amixon® MultiPlane®混合工具。它适用于处理敏感、易碎或对磨损较为敏感的辅料。它在较低的工具转速下产生均匀的三维产品运动,并限制机械负荷。这样一来,即便是敏感颗粒也能实现均质化,而不会因颗粒破碎、磨损或不良分离而影响工艺。

对于湿润、黏性或已团聚的产品,可另外配备切割转子。它们有助于解聚,并改善物料在黏塑性工艺阶段的运动状态。其强度可根据配方进行调整,从而实现温和均质化或有针对性的团聚体解聚。

针对制药应用,VMT和AMT可采用卫生化及符合GMP理念的设计。这包括合适的材料、明确的表面质量、低死区结构、便于清洁的接口、密封良好的轴封系统、惰化,以及根据需要按照FDA、EHEDG或3-A要求制成的无菌型号。VMT系统可设计为无菌混合机及反应器。

真空混合干燥机的适用性将在amixon®技术中心使用原始产品进行验证。届时将研究混合均匀度、干燥时间、目标残余水分、产品温度、流动特性、颗粒变化及残留排空情况。试验结果为设备规格、工具几何形状、温度范围、真空水平及自动化方案的选定提供依据。