Изготовление лекарственных порошков

141

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Порошки как лекарственная форма

порошок лекарственный фармакологический

Порошки (согласно ГФ XI изд., т. 2, с. 150) - твердая лекарственная форма для внутреннего и наружного применения, состоящая из одного или нескольких измельченных веществ и обладающая свойством сыпучести.

По дисперсологической классификации А.С. Прозоровского порошки - свободная всесторонне дисперсная система без дисперсионной среды (свободная, потому что частицы не связаны между собой; всесторонне дисперсная, потому что частицы измельчены по всем направлениям).

Порошки относятся к числу лекарственных форм, применявшихся еще около 3000 лет до н. э., но не потерявших своего значения до настоящего времени. Количество порошков в экстемпоральной рецептуре аптек достаточного высоко и составляет от 20 до 40% в зависимости от региона (города, района, области, края) и времени года.

Широкое применение порошков можно объяснить их преимуществами перед другими лекарственными формами:

- высокой фармакологической активностью, связанной с тонким измельчением лекарственных веществ;

- несложностью изготовления по сравнению с таблетками, пилюлями;

- портативностью и большей устойчивостью при хранении по сравнению с жидкими лекарственными формами;

- универсальностью состава, могут входить неорганические и органические вещества, в том числе порошки растительного и животного происхождения, а также небольшие количества жидких и вязких веществ;

- точностью дозирования;

- удобством применения.

Порошки имеют и ряд недостатков:

- более медленное по сравнению с растворами действие лекарственных веществ, так как стадии всасывания должна предшествовать стадия растворения;

- возможность изменения свойств некоторых веществ под влиянием окружающей среды в результате: потери кристаллизационной воды (натрия сульфат, натрия тетраборат и др.); поглощения углерода диоксида из воздуха и превращения в другие соединения (магния оксид переходит в магния карбонат и др.); взаимодействия с кислородом воздуха (окисление кислоты аскорбиновой) и влагой (отсыревание анальгина, экстракта красавки сухого);

- некоторые лекарственные вещества в форме порошков могут оказывать раздражающее действие на слизистую оболочку (калия и натрия бромиды), которое не наблюдается при их применении в виде растворов;

- вещества с горьким вкусом, пахучие и красящие неудобны и неприятны для приема.

Следует отметить, что некоторые из перечисленных недостатков могут быть легко устранены за счет соответствующей упаковки порошков. Порошки классифицируют по способу применения, составу и характеру дозирования (рис. 7).

141

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 7. Классификация порошков (Л.А. Иванова, 1991)

В ГФ XI издания имеется общая статья «Порошки», которая регламентирует правила проведения технологического процесса. Оценка качества порошков проводится по показателям приведенным в ОСТе 91500.05.001-00 «Стандарты качества лекарственных средств. Основные положения».

2. Стадии технологического процесса

Технология порошков включает следующие стадии:

ВР-1. Подготовка помещений, оборудования и персонала.

ТП-2. Измельчение порошков.

ТП-3. Просеивание^*.

ТП-4. Смешивание.

ТП-5. Дозирование^** (в заводских условиях совмещено с упаковкой).

ТП-6. Стандартизация.

УМО-7. Упаковка и маркировка.

Примечание:

* - в аптечных условиях применяется крайне редко;

** - в заводских условиях совмещенно с упаковкой.

ВР-1. Подготовка помещений, оборудования и персонала

Данная стадия проводится в аптеках согласно требований приказа МЗ РФ № 309 от 21.10.97г. «Об утверждении инструкции по санитарному режиму аптечных организаций (аптек)», а на фармацевтических предприятиях - согласно требований ОСТ 42.510-98 «Правила организации производства и контроля качества лекарственных средств (GMP)».

На этой стадии проводятся мероприятия, направленные на обеспечение надлежащих санитарных условий изготовления порошков и в конечном итоге микробиологической чистоты или стерильности готового продукта. Порошки, применяемые для лечения ран, поврежденной кожи и слизистых оболочек, а также порошки для новорожденных и детей до 1 года должны быть стерильными и готовиться в асептических условиях. Кроме того, осуществляется комплекс мероприятий, позволяющих в дальнейшем оборудованию работать в оптимальном режиме.

ТП-2. Измельчение порошков (pulveratio)

Фармацевтическая промышленность выпускает лекарственные вещества реализуемые «ангро» с размером кристаллов от 70 до 1000 мкм, поэтому многие вещества при изготовлении порошков требуют дополнительного измельчения.

Величина частиц в порошках, применяемых для лечения ран, поврежденной кожи и слизистых оболочек, а также в порошках для новорожденных и детей до 1 года должна быть - 0,1 мм.

Цель стадии измельчения - достижение более быстрого и полного эффекта лекарственных средств и получение наиболее равномерной смеси за счет уменьшения размера частиц и увеличения их количества.

Теоретические основы измельчения

С увеличением измельченности порошков отмечается повышение терапевтической эффективности лекарственных веществ, что связано с увеличением площади поверхности порошка, а, следовательно, и увеличением свободной поверхностной энергии.

Из курса физики известно, что свободная поверхностная энергия - это сумма неуравновешенных молекулярных сил, находящихся на поверхности данного вещества. Изменение свободной поверхностной энергии пропорционально произведению изменения площади поверхности на поверхностное натяжение и выражается уравнением:

ДF = ДS * у,

где:

ДF - изменение свободной поверхностной энергии, н/м;

ДS - изменение площади поверхности, м²;

у - поверхностное натяжение, н/м.

Запас свободной поверхностной энергии оказывает большое влияние на терапевтическую эффективность лекарственных веществ. Объясняется это тем, что вследствие 2-го закона термодинамики, любое тело стремится к уменьшению свободной поверхностной энергии, в связи с чем, тонко измельченные лекарственные вещества быстрее растворяются, всасываются, адсорбируют выделения кожи и т. д.

Усиление терапевтического действия при уменьшении размера частиц лекарственных веществ наблюдается в любой лекарственной форме: суспензиях, мазях и др., поэтому при измельчении важно соблюдать технологические правила и приемы позволяющие достичь оптимальный размера частиц. Однако, при тонком и сверхтонком измельчении лекарственных веществ, могут наблюдаться и отрицательные явления, в частности уменьшение свободной поверхностной энергии в процессе диспергирования за счет адсорбции из воздуха влаги и газов, при этом порошковая смесь становится рыхлой, иногда отсыревает. Кроме того, частицы слипаются, образуя при этом более крупные агрегаты, а вещества адсорбируются на стенках ступки.

В определенный момент может наступить подвижное равновесие, число измельченных частиц становится равно числу вновь образующихся, т. е. процесс стабилизируется. Дальнейшее измельчение в данных условиях не имеет смысла и для того, чтобы преодолеть это явление, необходимо насытить свободную поверхностную энергию частиц. Для этого существуют специальные приемы, исключающие агломерацию уже полученных частиц. Более тонкое измельчение можно получить: измельчая лекарственные вещества в присутствии твердых индифферентных веществ (сахароза, лактоза); добавляя летучие жидкости (этанол). Жидкость не только насыщает свободную поверхность порошка, но и облегчает измельчение, оказывая расклинивающее действие. Примером может служить измельчение трудно измельчаемых веществ (камфоры, йода) в присутствии этанола. Если этанол добавлен в количестве, достаточном для растворения вещества, то при его испарении происходит явление рекристаллизации и лекарственное вещество, например йод, распределяется в виде мельчайших частиц по всей массе порошка.

Измельчение в условиях аптеки

В аптечной практике при измельчении лекарственных веществ, которые по структуре могут быть аморфными и кристаллическими, используют, как правило, истирание в комбинации с раздавливанием. С этой целью применяют аптечные ступки с пестиком, изготовленные из фарфора, стекла, агата, металла и полимерных материалов. Ступки выпускают различных форм и размеров. Чаще всего используют фарфоровые ступки, которые в зависимости от рабочего объема бывают семи номеров (табл. 2).

Таблица 2. Размеры аптечных ступок (И.А. Муравьев, 1980)

№ ступки	Диаметр, мм	Рабочая поверхность	Рабочий объем, см2	Время измельчения, с	Нагрузка, г
		см2	коэффициент1			оптимальная	максимальная
1	50	45	1	20	60	0,5	1,0
2	75	90	2	80	90	1,5	4,0
3	86	90	2	80	90	1,5	4,0
4	110	135	3	160	120	3,0	8,0
5	140	225	5	320	150	6,0	16,0
6	184	450	10	960	210	18,0	48,0
7	243	765	17	2240	300	42,0	112,0

¹Коэффициент показывает, во сколько раз возрастают потери вещества при увеличении размера ступки по сравнению с потерями при использовании ступки № 1.

Пестик, с помощью которого измельчают находящиеся в ступке лекарственные вещества, должен соответствовать размеру ступки.

Для каждого размера ступки имеются максимумы загрузок, которые не должны превышать ¹/20 ее объема, с тем, чтобы обеспечить оптимальное измельчение лекарственных веществ. Необходимо строго соблюдать и время измельчения лекарственных веществ, указанное в табл. 2. Недостаточное время приводит к неполному измельчению, превышение его может привести к уменьшению суммарной поверхности порошка за счет агрегации измельченных частиц.

При измельчении в ступке нескольких лекарственных веществ одновременно каждое из них измельчается независимо друг от друга, поэтому в ступке рациональнее измельчать смесь веществ. Исключение представляют трудноизмельчаемые вещества, где необходимо использование специальных приемов (добавление индифферентных веществ, этанола, эфира), которые оказывают расклинивающее действие и препятствуют агрегации частиц. Камфору, ментол, тимол, пентоксил измельчают в присутствии 10 капель 95% этанола или 15 капель эфира медицинского; йод - в присутствии 10 капель этанола; кислоту борную, натрия тетраборат, анестезин, стрептоцид, норсульфазол, фенилсалицитат, терпингидрат, кислоту салициловую - в присутствии 5 капель 95% этанола или 8 капель эфира медицинского на 1 грамм вещества.

Примерами более быстрого совместного измельчения лекарственных веществ являются смеси глюкозы и кислоты аскорбиновой, анальгина с фенацетином. Так, смесь глюкозы и кислоты аскорбиновой до равного размера частиц измельчается за 90-95 с, в то время как одна глюкоза - за 118-120 с. Смесь анальгина и фенацетина измельчается за 80-82 с, фенацетин отдельно - за 93-95 с.

Снаружи ступки покрывают глазурью, их внутренняя поверхность пористая. При измельчении небольшое количество лекарственных веществ теряется в порах ступки. Количество потерь определяется структурой вещества и для того, чтобы установить последовательность их добавления, необходимо знать величину потерь лекарственных веществ в ступках. При этом следует учитывать относительные потери. И.A. Муравьевым и В.Д. Козьминым экспериментально определены размеры потерь для многих лекарственных веществ при измельчении в ступке № 1, которые представлены в табл. 3. Для ступок других размеров величину потери, рассчитанную для ступки № 1, умножают на коэффициент рабочей поверхности (см. табл. 2, графа 4).

Учитывая величину относительных потерь, измельчение следует начинать с того вещества, потери которого в порах ступки наименьшие.

Для облегчения пользования ступкой во Всесоюзном научно-исследовательском институте фармации МЗ РФ предложено приспособление для ее крепления на столе (рис. 8), состоящее из ступкодержателя (1), сменных резиновых колец (2) с резиновой прокладкой (3), защищающей поверхность стола (4) от повреждений. Приспособление закрепляют на столе, при этом на штырь (5) насаживают ступкодержатель таким образом, чтобы прорези в ступке (6) совпадали с фиксатором (7) на штыре.

Затем в металлическое кольцо ступкодержателя помещают соответствующее резиновое кольцо, в котором и закрепляют ступку.

Рис. 8. Приспособление для закрепления ступок (Т.С. Кондратьева, 1991)

Таблица 3. Абсолютные потери твердых лекарственных препаратов при растирании их в ступке № 1 (И.А. Муравьев, 1980)

Препарат	Потери*, мг	Препарат	Потери*, мг
Амидопирин	37	Осарсол	15
Аммония хлорид	12	Папаверина гидрохлорид	10
Анальгин	22	Пахикарпина гидройодид	12
Анестезин	24	Пентоксил	27
Антипирин	10	Резорцин	10
1	2	3	4
Барбамил	41	Ртути окись желтая	26
Барбитал	13	Ртути амидохлорид	22
Барбитал-натрий	12	Ртути монохлорид	44
Бензонафтол	15	Сальсолина гидрохлорид	8
Бромизовал	19	Сахар	21
Бромкамфора	15	Сера очищенная и осажденная	24
Бутадион	36	Синтомицин	30
Висмута нитрат основной	42	Спазмолитин	40
Гексаметилентетрамин	26	Стрептоцид	23
Гексамидин	15	Стрептоцид растворимый	41
Глина белая	14	Сульгин	14
Глюкоза	7	Калия бромид	15
Дикарб	24	Калия йодид	21
Дибазол	18	Кальция глицерофосфат	25
Железо восстановленное	11	Кальция карбонат осажденный	14
Железа лактат	24	Кальция лактат	12
Метилтиоурацил	10	Камфора	24
Натрия бензоат	20	Кислота аскорбиновая	12
Натрия гидрокарбонат	11	Кислота ацетилсалициловая	33
Натрия салицилат	23	Кислота бензойная	34
Норсульфазол	22	Теобромин	18
Омнопон	11	Темисал	37
Кислота никотиновая	15	Теофиллин	16
Кислота салициловая	55	Терпингидрат	15
Кодеин	7	Трава термопсиса	6
Кодеина фосфат	7	Уросульфан	31
Корень ревеня	11	Фенацетин	19
Кофеин	15	Фенилсалицилат	24
Кофеин-бензоат натрия	16	Фенобарбитал	18
Ксероформ	57	Фитин	18
Лист наперстянки	5	Фталазол	19
Левомицетин	29	Хинидин	21
Магния карбонат основной	19	Хинина гидрохлорид и сульфат	12
Магния окись	16	Цинка окись	36
Ментол	17	Экстракт солодкового корня сухой	18
Метиленовый синий	16	Этазол	18
Сульфадимезин	18
Теальбин	10
Танин	11

Примечание: * цифры показывают количество вещества в мг, которое теряется при затирании пор ступки № 1.

При внутриаптечных заготовках порошков по часто встречающимся прописям также используют ступки на механическом приводе. Одна из таких машин-ступок изображена на рис. 9. Эта машина предназначена для крупных фарфоровых ступок диаметром 300-400 мм. Ступка укрепляется на вращающейся столешнице. Пест (фарфоровый или деревянный) вращается совершенно свободно, причем в зависимости от растираемой массы его можно утяжелить насаживаемыми на него гирями. Лопаточка целлулоидным вкладышем плотно прилегает к стенке ступки и беспрерывно подводит смесь от краев ступки к ее середине. Машина приводится в движение электромотором мощностью 245,17-367,72 Вт или 1/3-1/2 л.с. (лошадиных сил).

Рис. 9. Ступка на механическом приводе (И.А. Муравьев, 1980)

Взамен ступок для измельчения твердых лекарственных веществ, предложены малогабаритные аппараты различной конструкции, например аппарат М.X. Исламгулова (рис. 10).

Внешне аппарат М.X. Исламгулова напоминает электрическую мельницу, в которой измельчающая камера укорочена до уровня ножа, вращающегося со скоростью до 18 000 об./мин. На эту камеру навинчивают крышку, имеющую форму перевернутой ступки. Все ингредиенты смеси для приготовления порошка помещают в крышку-ступку, накрывают мельницей в положении сверху вниз, затем мельницу переворачивают, включают электродвигатель и в течение 1-2 мин производят измельчение с одновременным смешиванием.

В комплекте имеются крышки-ступки трех размеров, вместимостью: 1-70 см³ (в них измельчают от 1 до 11 г вещества); 2-150 см³ (11-40 г вещества); 3-360 см³ (до 100 г вещества).

При измельчении лекарственных веществ в аптеках целесообразно использовать кофемолки.

Рис. 10. Аппарат М.Х. Исламгулова (Т.С. Кондратьева, 1991)

Измельчение в промышленных условиях

При получении сложных порошков в заводских условиях каждое вещество, входящее в состав смеси, измельчают отдельно.

Измельчающие машины могут быть классифицированы по степени измельчения материала и способу измельчения. В дальнейшем изложении будем придерживаться обеих классификаций, дополняющих друг друга:

Машины для среднего и мелкого измельчения подразделяют на:

- машины изрезывающего и распиливающего действия (траворезки-соломорезки, корнерезки, машины с дисковыми пилами (подробно изложены в разделе I «Сборы», в производстве порошков не используются);

- машины раздавливающего действия (валовые дробилки);

- машины истирающе-раздавливающего действия (бегуны, жернова);

- машины ударно-центробежного действия (мельница «Эксцельсиор», дисмембраторы, дезинтеграторы и молотковые мельницы).

Машины раздавливающегося действия

Валковая дробилка (рис. 11) состоит из двух параллельных цилиндрических валков, которые, вращаясь навстречу друг другу, измельчают материал главным образом путем раздавливания. Валки размещены на подшипниках в корпусе, причем валок (1) вращается в неподвижно установленных, а валок (2) - в скользящих подшипниках, которые удерживаются в заданном положении (в зависимости от требуемой ширины зазора) с помощью пружины (3). При попадании в дробилку куска материала чрезмерной твердости пружины ее сжимаются, подвижный валок отходит от неподвижного, и кусок выпадает из дробилки, при этом устраняется возможность ее поломки.

Рис. 11. Валковая дробилка (Л.А. Иванова, 1991)

В промышленности используются валковые дробилки, отличающиеся по числу, форме и скорости вращения валков. Приводной механизм состоит из двух ременных передач соединяющих двигатель и шкив каждого валка, окружная скорость которых составляет 2-4,5 м/с. Наибольший размер кусков измельчаемого в валковой дробилке материала зависит от диаметра валков и зазора между ними. Для того, чтобы куски измельчаемого материала вследствие трения втягивались между гладкими валками, их диаметр должен быть приблизительно в 20 раз больше диаметра максимального куска измельчаемого материала. Поэтому гладкие валки применяются только для среднего и мелкого измельчения.

Для хрупких материалов применяют зубчатые валковые дробилки, которые измельчают их раскалыванием и частично раздавливанием и могут захватывать куски размером меньше диаметра валка.

Валковые дробилки компактны и надежны в работе. Вследствие однократного сжатия материал не переизмельчается. Они наиболее эффективны для материалов умеренной твердости.

Машины истирающе-раздавливающего действия

Бегуны (рис. 12) Основными деталями являются горизонтальная и вертикальная оси (1), бегуны (2) и тарелка (3). Бегуны катаются по дну тарелки и своей тяжестью раздавливают измельчаемый материал. Изготавливают бегуны из камня или металла. Тарелка может быть неподвижная или вращающаяся. Если она неподвижна, то бегуны вращаются вертикально и вокруг своей оси. Если тарелка подвижна, то бегуны вращаются только горизонтально. В тарелках устанавливаются плужки, которые подбрасывают измельчаемый материал.

Рис. 12. Бегуны

Жернова (рис. 13). Основной деталью являются жернова (1 и 2), выполненные из горных пород. Измельчаемый материал подается в отверстие (3) между жерновами, которые имеют насечки, уменьшающиеся от центра к периферии. Нижний диск подвижен, а верхний - неподвижен. Сырье передвигается от центра к периферии.

Рис. 13. Жернова

Бегуны и жернова в фармацевтической практике применяются в настоящее время достаточно редко.

Машины ударно-центробежного действия

Дисковые мельницы. Основной деталью являются два вертикально установленных диска. Вращается обычно один из них. Поверхность дисков имеет режущие или ударные выступы той или иной конструкции. Исходный материал поступает в просвет между дисками, где он измельчается.

Одной из наиболее простых дисковых мельниц является мельница типа «Эксцельсиор», широко применяющаяся в фармацевтическом производстве. В мельнице (рис. 14) диски установлены вертикально. Один диск неподвижный, другой вращается со скоростью 250-300 об./мин. Поверхность дисков покрыта мелкими зубцами, расположенными по окружности в таком порядке, чтобы зубцы движущегося диска попадали в промежутки между зубцами неподвижного диска. Помимо истирания, к раздавливающему эффекту присоединяется срезывающее действие от острых зубцов. Производительность при диаметре дисков 400 мм до 50 кг/ч.



Рис. 14. Мельница «Эксцельсиор» (И.А. Муравьев, 1980)

Дисмембратор. Рабочими частями дисмембратора (рис. 15) являются диски: вращающийся - со скоростью до 3000 об./мин (1) и неподвижный (3). Роль последнего выполняет внутренняя стенка корпуса. На внутренней поверхности дисков укреплены по концентрическим окружностям пальцы. При этом диски поставлены один против другого так, что пальцы (2) вращающегося диска входят в свободное пространство между пальцами (4) неподвижного диска. Число пальцев в концентрических окружностях увеличивается по направлению от центра к периферии. Материал, подлежащий измельчению, через загрузочный бункер (5) поступает в центр дисмембратора, в зону между вращающимися и неподвижными пальцами, где и происходит его измельчение. Под действием центробежной силы частицы перемещаются от центра к периферии рабочего органа дисмембратора, многократно ударяются о пальцы, поверхность дисков, испытывают взаимные удары и разрушаются. Измельченные частицы отбрасываются в улитку (6), откуда, ударяясь о корпус дисмембратора (7) и вращающийся диск, падают вниз и выводятся из машины. Для предотвращения попадания в зоны измельчения механических предметов исходное сырье проходит предварительно через магнитный сепаратор (8), который устанавливается в нижней части бункера.



Рис. 15. Дисмембратор (Л.А. Иванова, 1991)

Дезинтегратор (рис. 16) конструктивно отличается от дисмембратора тем, что его рабочие части состоят из двух входящих друг в друга, вращающихся со скоростью до 1200 об./мин в противоположном направлении дисков (1) и (2) с пальцами (9). Каждый диск (ротор) закреплен на отдельных валах (3) и (7), которые приводятся во вращение от индивидуальных электродвигателей через шкивы (4) и (6). Материал подается в машину сбоку через воронку (8) вдоль оси дисков, отбрасывается к периферии, подхватывается пальцами и, подвергаясь многочисленным ударам, измельчается и удаляется через разгрузочную воронку (5) в нижней части корпуса.

Рис. 16. Дезинтегратор (Л.А. Иванова, 1991)

Молотковые мельницы. В этих мельницах (рис. 17) на центральном валу ротора укреплено несколько дисков один возле другого. На этих дисках висят на шарнирах молотки, представляющие стальные плитки. Ротор с молотками вращается в массивном корпусе, стенки которого защищены броневыми плитами. Дно корпуса представляет собой подовую решетку (сито). Вследствие большой скорости вращения ротора (500-1500 об./мин) и развивающейся центробежной силы молотки отбрасываются по радиусу. Поступающий через загрузочную воронку материал попадает под действие этих молотков, куски его отбрасываются на стенки корпуса, на подовую решетку, ударяются друг о друга и, достигнув определенного размера, проходят через решетку. Область применения молотковых мельниц обширна. В химической и фармацевтической промышленности применяются для измельчения хрупких материалов (соли, растительное сырье). Небольшие молотковые мельницы имеют размер ротора 60/45 см (С-218) и 80/40 см (ДМ-2).

Рис. 17. Молотковая мельница (И.А. Муравьев, 1980)

1 - корпус; 2 - броневые плиты; 3 - вал; 4 - диск;

5 - молоток; 6 - колосниковая решетка

Машины для тонкого измельчения

Машины данного типа работают по принципу ударно-истерающего действия (шаровые и стержневые мельницы).

Шаровая мельница. Представляет собой (рис. 18) пустотелый вращающийся барабан, в который через люк с плотно прижатой к барабану специальной скобой-крышкой загружают измельчаемый материал и мелющие тела - стальные шары диаметром от 25 до 150 мм (приблизительно 40-45 % объема барабана). Наилучший эффект измельчения в шаровой мельнице достигается, когда скорость вращения (число оборотов барабана) является оптимальной и соответствует определенному режиму ее работы.

Материал в процессе соударения с шарами измельчается в основном ударом, а также истиранием и раздавливанием. При скорости вращения меньше оптимальной шары поднимаются на незначительную высоту и скатываются параллельными слоями вниз, измельчая материал лишь раздавливанием и истиранием, без участия удара.

Значительное увеличение числа оборотов приводит к тому, что центробежная сила становится настолько большой, что прекращает падение шаров, которые вращаются вместе с барабаном, не производя измельчения.

Рис. 18. Шаровая мельница (Л.А. Иванова, 1991)

а - общий вид; б - схема работы

Получение продукта однородного гранулометрического состава после однократного измельчения обеспечивает вертикальная шаровая мельница (рис. 19). Она представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд (1) с рубашкой (2) для водяного охлаждения или нагрева. В цилиндре размещен ротор, состоящий из вала (3) с насаженными на него дисками (4). Цилиндр заполнен шариками (5) диаметром 0,8-2 мм из базальта или кварцевого стекла. Измельчаемый продукт с помощью насоса (6) подается через нижнее отверстие в цилиндре. При вращении ротора твердые частицы материала измельчаются в результате трения о мелющие тела и друг друга. Готовый продукт выходит через патрубок (7) верхней части цилиндра. Небольшие размеры мелющих тел и их большое количество обусловливают высокую эффективность измельчения, степень которого зависит от времени пребывания продукта в мельнице и регулируется изменением скорости подачи материала в цилиндр.

Рис. 19. Вертикальная шаровая мельница (Л.А. Иванова, 1991)

Стержневые мельницы. По конструкции эти мельницы близки к шаровым, но отличаются формой мелющих тел. Они имеют короткий барабан, в который вместе с материалом, подлежащим измельчению, загружают стальные стержни диаметром 40-100 мм и длиной на 25-50 мм меньше длины барабана. При не большом числе оборотов барабана (12-30 об./мин) стержни не падают, а перекатываются в нем, измельчая материал раздавливанием, ударом и истиранием. При этом стержни соприкасаются с материалом во многих точках и в первую очередь дробят крупные его частицы, защищая от переизмельчения мелкие, поэтому продукт в стержневой мельнице получается более равномерной крупности, чем в шаровой.

Машины для сверхтонкого измельчения

Машины данного типа работают по принципу ударно-истирающего действия (вибрационные и струйные мельницы).

Вибрационные мельницы (рис. 20). Цилиндрический корпус мельницы (1) примерно на 80% объема заполнен мелющими телами-шарами, иногда стержнями (2). Внутри корпуса установлен вибратор (4). Это вал с дисбалансом или эксцентриковый механизм, который при работе мельницы совершает 1500-3000 колебаний в минуту при амплитуде 2-4 мм. При этом мелющие тела и измельчаемый материал приводятся в интенсивное движение. Частицы материала, вибрируя во взвешенном слое, измельчаются под действием частых соударений с мелющими телами и истираются. Для предотвращения вибрации пола корпус мельницы установлен на пружинах (3).

Мельницы могут измельчать как сухие, так и влажные продукты. В вибрационных мельницах весьма быстро достигается высокая дисперсность и большая однородность размеров частиц измельчаемого продукта. Недостатком их является низкая производительность, быстрый износ мелющих тел.

Рис. 20. Вибрационная мельница (Л.А. Иванова, 1991)

Струйные измельчители. Метод измельчения материалов в струйных мельницах имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с другими, так как позволяет сочетать измельчение и классификацию с сушкой, смешиванием и другими технологическими процессами. К достоинствам метода относятся: возможность получения продукта с очень высокой степенью измельчения; при измельчении элементы мельницы практически не изнашиваются (отсутствуют вращающиеся детали и мелющие тела) и, следовательно, не вносят примеси в готовый продукт; материал в процессе измельчения не изменяет своей начальной температуры, что позволяет перерабатывать термолабильные вещества. Недостатком струйных мельниц является: большой расход энергоносителя и, следовательно, высокая энергоемкость процессов; необходимость равномерной подачи материала и поддерживания постоянного аэродинамического режима работы.

Принцип работы струйного измельчителя отечественной конструкции показан на рис. 21.

141

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 21. Струйный измельчитель (И.А. Муравьев, 1980)

Измельчитель состоит из размольной камеры (1), защищенной изнутри материалом (2), двух расположенных друг против друга штуцеров питания (3), в которые вмонтированы разгонные трубки (4) и сопло (5), приемной воронки (6) и отводного штуцера (7). Материал, подлежащий измельчению, поступает через воронку (6) в приемник эжектора, откуда струёй воздуха, выходящей из сопла (5), направляется в разгонную трубку (4). Там частицы приобретают необходимую скорость, с которой они вылетают из разгонной трубки навстречу потоку частиц, идущих из противоположной трубки. При соударении частицы измельчаются и через штуцер (7) выносятся на сепарацию, которая осуществляется с помощью рукавного фильтра, придаваемого к мельнице.

В струйной мельнице с плоской помольной камерой (рис. 22) энергоноситель из распределительного коллектора (2), через сопла (3) отдельными струями поступает в помольно-разделительную камеру. Оси сопел расположены под некоторым углом относительно соответствующих радиусов камеры, вследствие чего струи газа внутри камеры пересекаются.

141

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 22. Струйная мельница с плоской помольной камерой (Л.А. Иванова, 1991)

Материал на измельчение подается инжектором (струйным компрессором) через штуцер (1), увлекается струями газа, получает ускорение и измельчается под действием многократных соударений и частично истиранием частиц в точках пересечения струй. Так как струи энергоносителя входят в зону измельчения под некоторым углом, вся масса пылегазовой смеси приобретает вращательное движение в направлении струй. В результате такого движения частицы оказываются в поле центробежных сил и разделяются на фракции. При этом более крупные сосредоточиваются в периферийной части зоны измельчения, а мелкие оттесняются к центру. Измельчившись до определенных размеров (1-6 мкм), частицы вместе с нисходящим газовым потоком, непрерывно вращаясь, вытекают из зоны измельчения в корпус циклона-осадителя (4), осаждаются на его внутренней поверхности и удаляются в приемник (5). Наиболее мелкие частицы, содержание которых 5-10% увлекаются восходящим потоком отработанного воздуха, уносятся через штуцер (6) и улавливаются в дополнительных циклонах или матерчатых фильтрах.

Вертикальная струйная мельница (рис. 23). Основными составными частями являются: инжектор (загрузочная воронка) (1); размольная камера (2); сопло (3); инерционный пылеуловитель (4); труба для измельчения материала (5).

Измельчаемое вещество через инжектор подается в размольную камеру. Частицы материала захватываются перекрещивающимися струями сжатого воздуха, поступающего через сопло, перемещаются вверх по камере. При этом каждая частица многократно сталкивается с другими частицами, стенками камеры и, таким образом, измельчается. В верхней части нисходящей ветви имеется инерционный пылеуловитель, который состоит из пластин с определенным углом наклона. Измельченные до определенного размера частицы оседают на этих пластинах и удаляются, а более крупные частицы вновь попадают в размольную камеру.

Рис. 23. Вертикальная струйная мельница ТП-3. Просеивание (cubratio)

Порошки могут быть полидисперсными системами (если содержат частицы разного размера), и монодисперсными (если частицы порошка имеют одинаковый размер). Последний тип порошков практически не существует. Имеются лишь отдельные порошки, по составу приближающиеся к монодисперсным, например ликоподий (споры плауна).

Определение измельченности порошков

Измельченность порошков определяется соответствующим размером сита, через которое полностью проходит измельченный порошок.

По измельченности порошки различают:

- крупные;

- средне-крупные;

- средне-мелкие;

- мелкие;

- мельчайшие;

- наимельчайшие.

Для определения измельченности порошков проводят ситовой анализ (в соответствии с требованиями общей ФС ГФ ХI изд. «Определение измельченности порошков и сита») с помощью сит с размерами отверстий, указанными в табл. 4. При этом крупные, средне-крупные и средне-мелкие порошки в количестве 25-100 г помещают на соответствующее сито, снабженное приемником и крышкой, и встряхивают в течение 10 мин. Для мелких, мельчайших и наимельчайших порошков навеска порошка не превышает 25 г, и встряхивают сито в течение 20 мин. Иногда могут использоваться механические сита. Крупные порошки должны проходить сквозь сито с размером отверстия 2 мм. Допускается не более 40 % размером 0,310 мм. Средне-крупные, средне-мелкие, мелкие, мельчайшие и наимельчайшие порошки должны соответствовать данным, указанным в табл. 4.

Таблица 4. Степень измельчения порошка в зависимости от применяемого сита (ГФ ХI изд., т. 2. - с. 18)

Степень измельчения порошка	ГОСТ, ОСТ, ТУ	Номер материала сита по ГОСТ, ОСТ, ТУ	Размер отверстий, мм	Материал сита	Форма отверстий сита
Крупный порошок (pulvis grossus)	ГОСТ 214-83 ТУ 14-4-10-63-80	20 10 0,5 1,898 0,990 0,472	2,0±0,070 1,0±0,070 0,5±0,05 1,898±0,171 0,990±0,089 0,472±0,043	Решетное полотно Тканая сетка	Круглая Квадратная
Среднекрупный порошок (pulvis modice grossus)	ГОСТ 4403-77 ОСТ 17-46-82	21 (облегченная) 21 (утяжеленная) 250 (утяжеленная) 23 25	0,310±0,040 0,300±0,040 0,250±0,035 0,329±0,032 0,294±0,031	Шелковая ткань Капроновая ткань	Многоугольная Квадратная
Среднемелкий порошок(pulvis modice subtilis)	ГОСТ 4403-77 ОСТ 17-46-82	32 (облегченная) 35 38	0,200±0,030 0,219±0,022 0,195±0,021	Шелковая ткань Капроновая ткань	Многоугольная Квадратная
Мелкий порошок (pulvis subtilis)	ГОСТ 4403-77 ОСТ 17-46-82	35 38 46 49, 490	0,160±0,025 0,150±0,025 0,156±0,016 0,143±0,015	Шелковая ткань Капроновая ткань	Многоугольная Квадратная
Мельчайший порошок (pulvis subtilissimus)	ГОСТ 4403-77 ОСТ 17-46-82	46 (облегченная) 58, 580	0,120±0,020 0,122±0,013	Шелковая ткань Капроновая ткань	Многоугольная Квадратная
Наимельчайший порошок (pulvis longe subtilissimus)	ГОСТ 4403-77 ОСТ 17-46-82	61 (облегченная) 76 (облегченная) 73, 730	0,090±0,015 0,069±0,015 0,093±0,009	Шелковая ткань Капроновая ткань	Многоугольная Квадратная

Цель стадии просеивания: получение продукта с одинаковым размером частиц. Просеивание порошков в аптечной практике используют крайне редко. Размер частиц порошка определяют визуально. С целью соблюдения техники безопасности при просеивании сито закрывают крышкой, это особенно важно при работе с веществами различных токсикологических групп и легко распыляющимися веществами.

Просеивание в промышленных условиях

Конструкции сит, используемых в заводском производстве, различны. По характеру сетки различают сита плетеные, штампованные и колосниковые (рис. 24).

Рис. 24. Виды сеток сит (Л.А. Иванова, 1991)

а, б - плетеные; в - штампованные; г - колосниковые

Плетеные сита. Их получают переплетением тонких нитей или проволок. Используют натуральный шелк, синтетические материалы (капрон), специальные сорта нержавеющей стали, латунь, фосфористую бронзу (рис. 24 а, б). Переплетение ведется в строго определенном порядке, в соответствии с так называемой «формулой сит», по которой ширина отверстий сетки составляет ⁶/n; толщина нитей - ⁴/n; где n - число нитей, приходящихся на 1 см (по длине). Согласно этой формуле ширина отверстий сетки должна быть в 1,5 раза больше толщины нити (6:4). Плетеные сита малопрочны. Их сетки легко вытягиваются, нити сдвигаются, в результате чего нарушается первоначальная правильность размеров отверстий. Для повышения прочности проволочные сетки подвергают прессованию под большим давлением, благодаря чему в местах перекрещивания проволока сминается и закрепляется. В некоторых случаях тонкую проволоку и шелковые нити подкрепляют более прочной, с более крупными отверстиями металлической сеткой.

Штампованные сита. Это сита (рис. 24 в), которые представляют собой металлические листы толщиной 2-12 мм, с проштампованными (пробивными) отверстиями круглой, овальной или квадратной формы. Они отличаются прочностью, и широко применяются в промышленности, однако имеют довольно крупные отверстия - не менее 0,3 мм.

Колосниковые сита. Применяются редко, в основном устанавливаются в мельницах, работающих по принципу удара. Они представляют собой сочетание металлических (чугунных, стальных) пластин (рис. 24 г); отличаются исключительной прочностью.

Конструкция сит

В химико-фармацевтической промышленности используют механизированные сита. В зависимости от конструкции механизмов, приводящих в движение рабочую поверхность сита и просеиваемый материал, различают ситовые механизмы двух типов:

- машины с плоскими ситами;

- барабанные просеивающие машины.

Машины с плоскими ситами подразделяются на две разновидности: качающиеся и вибрационные. Качающиеся сита (трясунки) подробно рассмотрены в разделе I «Сборы».

Вибрационные сита. Вибрационные сита подразделяются на электромагнитные, гирационные и инерционные. Вибрационные сита особенно эффективны при просеивании мелких порошков, поскольку вибрирующие движения предупреждают забивание отверстий ситовой ткани. На рис. 25 приведена схема устройства электромагнитного вибрационного сита, в котором поступательно-возвратное движение сита (3) осуществляется за счет периодического намагничивания и размагничивания якоря (2), прикрепленного к ситу. При пропускании тока электромагнит (1) притягивает якорь и вместе с ним сито. Но это движение вправо влечет за собой размыкание контактов (4). Обратное движение (влево) сито совершает уже при помощи мощных пружин (5). Происходит замыкание контактов, и якорь вновь тащит сито вправо, после чего следует размыкание и пружины оттягивают сито на старое место и т. д. Число вибраций у такого сита превышает 200, амплитуда колебаний до 3 мм.

Рис. 25. Вибрационное сито (И.А. Муравьев, 1980)

Устройство вибрационного (электромагнитного) многоярусного сита представлено на рис. 26. В корпусе (1) размещено сито (3), имеющее три сетки, расположенные одна над другой, причем верхняя имеет наибольшие отверстия, а нижняя наименьшие. Просеиваемый материал из бункера (2) непрерывно подается на рабочую поверхность сита, которая установлена с наклоном, регулируемым в пределах 20-40°. Привод сита в движение осуществляется посредством электромагнитного генератора колебаний (4), расположенного под его рабочей поверхностью. Ситовая ткань и генератор колебаний соединены между собой по форме замыкания через толкатель, что обеспечивает возбуждение отдельных точек ткани сита. Каждая просеивающая поверхность имеет несколько точек возбуждения. Сито разделяет просеиваемый материал по крупности частиц на три фракции (5), (6), (7). Электромагнитное сито в результате быстрого ускорения ткани обеспечивает высокую производительность и повышенную точность разделения.



Рис. 26. Вибрационное (электромагнитное) многоярусное сито (Л.А. Иванова, 1991)

Гирационные сита. Гирационные сита получили название от гирационного привода. Изготовляются они с одним, двумя и тремя ситами различных размеров. Гирационное сито, изображенное на рис. 27, состоит из короба с ситом (3), который крепится с помощью пружинящих опор (2) на опорной раме (1). Приводной механизм состоит из эксцентрикового вала (4), который получает движение от шкива (6). На валу закреплены два маховика (5) с балансирующими грузами. Маховики с противовесами уравновешивают силы вибрации. При вращении эксцентрикового вала короб с ситом получает круговые движения, которые направлены навстречу потоку материала, что способствует его хорошей сортировке.

Рис. 27. Гирационные грохота (И.А. Муравьев, 1980)

Инерционное сито (рис. 28) состоит из короба (1) с ситом (2), который крепится с помощью пружинящих опор (3) на опорной раме. Приводной механизм состоит из вала (4), маховика (5) и неуравновешенного груза (6). При вращении вала короб с ситом совершает возвратно-поступательное движение (вправо-влево).

Рис. 28. Инерционное сито

Вращательно-вибрационное сито. Сито модели ВС-2 представлено на рис. 29. Просеиваемый материал засыпают в бункер (5), откуда он поступает на сито (1), где за счет работы двух грузов вибратора (3) создается такое колебание, которое приводит всю массу порошка во вращательное движение по ситу и конусу приемника (2). Наличие двух дисбалансов на разных уровнях вала сообщает всем точкам сетки круговые колебательные движения, как в вертикальной, так и горизонтальной плоскостях. Частоту колебаний регулируют ременной передачей привода (4), а их амплитуду - углом раствора грузов вибратора. Сито в процессе работы герметизируется крышкой.

Рис. 29. Вращательно-вибрационное сито (Л.А. Иванова, 1991)

Готовый продукт (просев) и отсев поступают в разные лотки, с которых ссыпаются в заранее приготовленную тару. Производительность сита составляет 80-300 кг/ч.

При помощи специального механизма (вибратора) вибрационные сита совершают частые колебания с небольшой амплитудой. Число вибраций сита находится в пределах 900-1500 в минуту (иногда до 3600) при амплитуде колебаний от 0,5 до 12 мм. При высокой частоте колебаний сита его отверстия почти не забиваются, так как сортируемый материал непрерывно подбрасывается на сетке. Поэтому вибрационные сита пригодны для просеивания разнообразных материалов (в том числе влажных), обеспечивают высокую производительность и точность просеивания.

Барабанные просеивающие машины. Барабанные просеивающие машины (бураты) представляют собой вращающиеся барабаны с ситовой поверхностью, устанавливаемые слегка наклонно, под углом 3-8°. Материал для просеивания, попав внутрь барабана, проходит через отверстия сита, а более крупные кусочки и отходы перемещаются вдоль барабана и высыпаются из него в другом конце. Барабан заключен в кожух.

Бураты могут быть с одним или 2-3 ситовыми поверхностями. Приводятся барабаны в движение при помощи зубчатой пли фрикционной передачи. В последнем случае барабан устанавливается на вращающиеся ролики. Имеются конструкции бурата внутри со щеточными приспособлениями, значительно ускоряющими процесс просеивания. Бураты вращаются со скоростью от 10 до 25 об./мин (рис. 30).

Рис. 30. Барабанная просеивающая машина

ТП-4. Смешивание (mixtio)

Цель стадии смешивания - получение однородной смеси веществ.

Смешивание в условиях аптеки

Смешивание в условиях аптеки, как правило, производят одновременно с измельчением в ступке, аппарате М.X. Исламгулова или других аппаратах, используемых для этой цели.

Порядок введения компонентов, входящих в состав порошка, определяется следующими факторами:

Наличием или отсутствием индифферентного вещества.

Соотношением между прописанными ингредиентами.

Физико-химическими свойствами входящих компонентов.

Наличием или отсутствием веществ списка А, наркотических, психотропных веществ и лекарственных средств списков ПККН.

Наличием или отсутствием красящих и пахучих веществ.

При наличии в составе прописи индифферентных веществ (сахароза, глюкоза, лактоза и т.д.) ими затирают поры ступки. После чего вводят остальные компоненты, используя основное правило смешивания порошкообразных компонентов «от меньшего к большему». Использование данного правила позволяет получить более однородную смесь. Однородную смесь за более короткое время получают при соотношении ингредиентов от 1:1 до 1:5. Данный предел соотношений следует выдерживать при добавлении компонентов смеси. В этом случае вещество из ступки не отсыпают. При увеличении соотношений качество смеси начинает ухудшаться. Соотношение между компонентами 1:20 при смешивании является максимально допустимым. Поэтому при перемешивании соотношений 1:20 (что может иметь место при введении веществ списка А, наркотических, всихотропных веществ и лекарственных средств списков ПККН), часть предыдущего компонента отсыпают, оставив в ступке равное количество добавляемому компоненту, равномерно их смешивают и затем добавляют отсыпанный компонент стараясь сохранять соотношение 1:1.

При отсутствии в составе прописи индифферентного вещества и наличии веществ с одинаковыми физико-химическими свойствами (плотности, кристаллической структуры и т. д.) возможны три варианта:

Соотношение между компонентами 1:1. В данном случае рассчитывают абсолютные потери при затирании пор ступки определенного номера, веществом с меньшими потерями затирают поры ступки, затем добавляют остальные компоненты (см. частную технологию).