INVESTIGATION OF THE PROCESS OF PUTTING PROTECTIVE SHELLON CAPSULED FORMS OF PROBIOTIC MEDICINE
Rubrics: TECHNICAL SCIENCES
Authors:
1.
Astrakhan State Technical University
2.
Astrakhan State Technical University
(Head of the Department of Technological Machines and Equipment )
Russian Federation
Russian Federation
3.
Astrakhan State Technical University
(Doctor of Sciences in Technology, Professor; Professor of the Department of Technological Machines and Equipment )
Type:
Article
Pages:
from 11
to 15
Status:
Published
Received:
10.04.2013
Accepted:
10.04.2013
Published:
15.04.2013
Subject area:
UDK 664.144
GRNTI 20.01 Общие вопросы информатики
GRNTI 26.03 Общественно-политическая мысль
GRNTI 43.01 Общие вопросы естественных и точных наук
GRNTI 44.01 Общие вопросы энергетики
GRNTI 45.01 Общие вопросы электротехники
GRNTI 50.01 Общие вопросы автоматики и вычислительной техники
GRNTI 62.01 Общие вопросы биотехнологии
GRNTI 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
GRNTI 70.01 Общие вопросы водного хозяйства
GRNTI 73.34 Водный транспорт
BBK 36.94
GRNTI 20.01 Общие вопросы информатики
GRNTI 26.03 Общественно-политическая мысль
GRNTI 43.01 Общие вопросы естественных и точных наук
GRNTI 44.01 Общие вопросы энергетики
GRNTI 45.01 Общие вопросы электротехники
GRNTI 50.01 Общие вопросы автоматики и вычислительной техники
GRNTI 62.01 Общие вопросы биотехнологии
GRNTI 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
GRNTI 70.01 Общие вопросы водного хозяйства
GRNTI 73.34 Водный транспорт
BBK 36.94
Language:
Russian
Keywords:
protective shell, capsuled medicine, thickness
Abstract (English):
On the basis of experimental and analytical studies the main characteristic of protective shell of capsuled forms – thickness is studied. For the analysis and the evaluation the approximation of the empirical data is made and the ranges of values h at fixed w n and d respectively are fixed. The analysis of the experimental data allowed revealing the character of changes of the dependence of the shell thickness on impact factors.
On the basis of experimental and analytical studies the main characteristic of protective shell of capsuled forms – thickness is studied. For the analysis and the evaluation the approximation of the empirical data is made and the ranges of values h at fixed w n and d respectively are fixed. The analysis of the experimental data allowed revealing the character of changes of the dependence of the shell thickness on impact factors.
Keywords:
protective shell, capsuled medicine, thickness
protective shell, capsuled medicine, thickness
Введение Важной задачей, которая стоит перед фармацевтической промышленностью, является обеспечение качества, безопасности и эффективности лекарственных препаратов, что может быть достигнуто как разработкой новых лекарственных форм, так и совершенствованием технологии существующих. К числу наиболее распространенных лекарственных форм следует отнести капсулы, в том числе покрытые оболочкой. В производстве капсул нанесение покрытий, как правило, является заключительной технологической операцией, и такие показатели качества, как внешний вид, средняя масса, распадаемость непосредственно зависят от нанесенной оболочки. В процессе нанесения покрытий на поверхности капсул формируется оболочка заданной толщины. Учитывая, что толщина оболочки влияет на распадаемость этой лекарственной формы и время высвобождения из нее действующих веществ, очень важным является обеспечение равномерности покрытия в пределах одной технологической серии [1]. Исследования процесса нанесения энтеросолюбильной защитной оболочки на капсулированные формы пробиотических препаратов проводились на экспериментальной установке, которая позволяет наносить покрытия более равномерно и при соблюдении температурного режима, а также совместить нанесение с подсушкой (рис. 1). Основу экспериментальной установки составляет сушильная камера, закрепленная для устойчивости в металлической раме. Поток воздуха, подаваемый в сушилку вентилятором, подогревается в калорифере, проходит через воздушный фильтр и направляется под газораспределительную решетку, приводя капсулы во взвешенное состояние. Изменение расхода сушильного агента осуществлялось посредством регулировочного вентиля. Скорость потока теплоносителя определялась анемометром 6 марки DT 318, гибкий измерительный зонд которого устанавливали в камеру 4. Разбрызгивание материала оболочки производится через распылитель. Увлажненный воздух выводится из рабочей зоны сушилки через рукавный фильтр. Конечный продукт транспортируется на дальнейшую обработку. За целевую функцию выбрана толщина h, мм, наносимой защитной оболочки. В результате серии постановочных экспериментальных исследований установлены основные факторы, влияющие на целевые функции (толщина покрытия): скорость ожижающего агента Vв, м/ч; давление воздуха в форсунке Рф, МПа; начальная влажность композиции wн, кг/кг; расход композиции G, м3/ч; диаметр отверстия в форсунке d, мм. Выбор границ варьирования факторов осуществлялся исходя из технологических ограничений и возможностей технического осуществления процесса нанесения покрытия. Рис. 1. Экспериментальная установка для исследования процесса нанесения энтеросолюбильной защитной оболочки на капсулированные формы: 1 – вентилятор; 2 – вентиль регулировки расхода сушильного агента; 3 – трубопровод; 4 – камера определения скорости сушильного агента; 5 – электрокалорифер; 6 – анемометр DT 318; 7 – трубопровод нагретого теплоносителя; 8 – газораспределительная решетка; 9 – сушильная камера; 10 – пробоотборник; 11 – микроманометр ММН-240; 12 – рама; 13 – пьезометрические трубки; 14 – распылитель; I – поток сушильного агента, поступающего в калорифер; II – поток нагретого сушильного агента; III – поток отработавшего сушильного агента Проведение экспериментальных исследований осуществлялось по полному многоуровневому многофакторному плану с помощью вероятностно-статистических методов планирования и обработки экспериментальных данных. Основные факторы, влияющие на целевые функции и уровни их варьирования, приведены в табл. 1. Таблица 1 Основные факторы, влияющие на целевые функции и уровни их варьирования УровеньФакторы Расход продукта G, м3/чСкорость воздуха Vв, м/чДавление воздуха в форсунке Рф, МПаНачальная влажность композиции wн, кг/кгДиаметр отверстия в форсунке d, мм 10,00122400,2530,80,7 20,00483300,4560,51,4 Значительное влияние на толщину и равномерность наносимой защитной оболочки оказывает давление воздуха в форсунке, величину которого необходимо поддерживать в пределах Рф = 0,253…0,456 МПа. Увеличение Рф > 0,456 МПа приводит к увеличению дальнобойности, уменьшению корневого угла факела распыла и, как следствие, большим потерям наносимой оболочки. Снижение Рф < 0,253 МПа ведет к образованию крупных капель продукта на выходе из сопла, что значительно ухудшает качество покрытия. Важным фактором является диаметр отверстия в форсунке d. Согласно результатам поисковых экспериментальных исследований, величину d следует выдерживать в пределах d = 0,7…1,4 мм, что обусловливается технологическими особенностями процесса. Применение диаметра отверстия менее 0,7 мм нецелесообразно ввиду значительной густоты наносимой оболочки, а также существенной вероятности засорения форсунки. Дальнейшее увеличение диаметра более 1,4 мм приводит к нестабильности факела, в процессе напыления происходит растекание оболочки. Расход наносимой оболочки также является фактором, влияющим на целевые функции. При прочих одинаковых условиях повышение расхода в единицу времени ведет к снижению качества покрытия (равномерность) и увеличению толщины покрытия. Это объясняется увеличением дисперсности факела (образование крупных капель продукта) и изменением его формы (увеличивается корневой угол и уменьшается дальнобойность). Варьирование влажности в серии экспериментов достигалось изменением состава исходной композиции. Образец композиции распылялся на капсулированные формы посредством форсунки. Через равные промежутки времени распыление останавливали и вынимали капсулу. Затем вырезали сегмент капсулы для измерения полученной толщины на микроскопе Альтами БИО 2 (рис. 2). Рис. 2. Фотография среза капсулы с толщиной покрытия h = 0,18 мм при увеличении в 10 раз В результате экспериментальных исследований получены значения целевой функции h при различных d, G, Vв, Pф. Компьютерная обработка экспериментальных данных позволила получить адекватные аппроксимирующие зависимости целевой функции h, мм, от варьируемых факторов: – при диаметре отверстия форсунки d = 0,7: – при диаметре отверстия форсунки d = 1,4: Результаты расчета по уравнению зависимости целевой функции от влияющих факторов представлены на рис. 3 и 4 в виде полей значений h при фиксированных wн и d соответственно. Рис. 3. Поле значений толщины покрытия при начальной влажности 80 % и диаметре отверстия форсунки 0,7 мм: 1 – VB = 240 м/ч; 2 – VB = 330 м/ч Рис. 4. Поле значений толщины покрытия при начальной влажности 80 % и диаметре отверстия форсунки 1,4 мм: 1 – VB = 240 м/ч; 2 – VB = 330 м/ч Для определения характера влияния параметров процесса на толщину покрытия капсулированных форм проводили экспериментальное исследование. В качестве факторов были выбраны: расход наносимой композиции; давление воздуха, подаваемого на форсунку для распыла композиции; скорость ожижающего агента; диаметр отверстия в распылителе. Что касается температуры подаваемого воздуха, то диапазон изменения этого параметра ограничен сверху термолабильностью лекарственных веществ, заключенных в капсулированной форме, а нижняя граница связана с уменьшением производительности установки. Влияние каждого из указанных параметров исследовали при фиксированных значениях остальных. Исследование влияния скорости ожижающего агента в аппарате показало, что увеличение скорости способствует более равномерному покрытию капсул. Это объясняется следующим образом: с повышением скорости ожижающего агента возрастает интенсивность циркуляции частиц в слое, что, в свою очередь, приводит к более равномерному распределению материала покрытия между капсулами. Однако толщина покрытия уменьшается. Объясняется это тем, что увеличивается порозность псевдоожиженного слоя, приводящая к увеличению проскока наносимой оболочки через слой капсул. Исследование влияния давления воздуха в распылителе показало: с повышением давления увеличивается дисперсность факела, уменьшается корневой угол распыла и увеличивается дальнобойность, что, в свою очередь, приводит к возрастанию уноса частиц материала покрытия. Растет поверхность контакта фаз, а также увеличивается интенсивность перемещения капсул в слое, т. к. направление распыла совпадает с направлением движения ожижающего агента. При этом толщина покрытия уменьшается. Существенное влияние на толщину оболочки оказывает также диаметр отверстия в распылителе. При большем диаметре отверстия в распылителе увеличивается дисперсность факела и расход на выходе из сопла. Меняется также форма факела (увеличивается корневой угол и уменьшается дальнобойность), что приводит к увеличению толщины наносимой оболочки. Заключение Таким образом, разработан способ нанесения покрытий на капсулы, обеспечивающий требуемую толщину защитной оболочки. Предложена математическая модель процесса нанесения покрытий на капсулированные формы пробиотических препаратов. По результатам экспериментального исследования процесса определены технологические параметры процесса, при которых обеспечивается достаточно высокая равномерность покрытия капсул и устойчивость процесса.
1. Flisyuk E. V. Issledovanie processa pokrytiya granul v psevdoozhizhennom sloe / E. V. Flisyuk, S. A. Minina, M. V. Murzakaeva, L. S. Efimova // Himiya i tehnologiya lekarstvennyh veschestv: Vseros. nauch. konf. – SPb., 1994. – S. 51.
