引言

單列顆粒包裝機由于工作效率低下,正逐步被多列顆粒包裝機替代,在替代的過程中,新設備能否適應在單列顆粒包裝機上確定的處方及工藝是一個普遍遇到的問題。我公司某藥品顆粒采用新購置的四邊封多列顆粒包裝機試機時,對八列對應的袋裝樣品分析其粒徑分布及裝量,發(fā)現(xiàn)粒徑分布差別非常大,真空上料機的放料閥門朝向中間時,中間幾列細粉較多,兩側幾乎都是顆粒,調整放料閥門朝向料斗其中一側時,就會出現(xiàn)一側細粉很多,另一側幾乎都是顆粒,并且裝量極不穩(wěn)定。由于藥品的處方和工藝是經(jīng)國家藥品食品監(jiān)督管理局批準的,變更成本很高,所以反過來通過優(yōu)化設備,讓新設備適應已經(jīng)確定的處方和工藝是藥品生產(chǎn)企業(yè)優(yōu)先考慮的選項。

筆者查詢了顆粒包裝機的相關文獻,有3篇是關于傳動系統(tǒng)優(yōu)化的,有1篇是關于充填機構設計的,沒有查詢到關于給料系統(tǒng)優(yōu)化的文獻。本文從實踐出發(fā),提出幾條對顆粒包裝機給料系統(tǒng)優(yōu)化的建議。

1設備與儀器

四邊封多列顆粒包裝機,型號DxD0KL1200:

電子分析天平,型號sartoriusBs223s:

1#~7#標準篩。

2方法與結果

2.1分析問題

2.1.1多列顆粒包裝機與單列顆粒包裝機給料系統(tǒng)的比較

多列顆粒包裝機與單列顆粒包裝機給料系統(tǒng)主要區(qū)別如表1所示。

2.1.2引起物料不同粒徑在給料過程中分層的原因

表1列出了多列與單列顆粒包裝機給料系統(tǒng)的主要區(qū)別,這些區(qū)別將引起物料在給料過程中運動方式的改變,進而造成物料中不同粒徑顆粒重新分布,帶來混合不均勻問題。按給料順序,引起分層的因素分析如下:

(1)自動真空上料過程中,物料在負壓作用下經(jīng)吸料口進入管道,再進入真空上料機的料斗。在這個過程中,不同粒徑的物料受負壓作用的受力不同,對物料混合均勻性帶來一定的影響。

(2)自動真空上料機的放料閥門打開時,物料從真空上料機的料斗落向顆粒包裝機的料斗,在這個過程中,受到放料閥門的引流作用,物料將會沿著放料閥門開門過程中形成的斜面流向一側。物料在一側形成堆積,達到一定的高度后向另一側流動,不同粒徑和不同形狀的顆粒在這個過程中形成分層,流動性好的顆粒流向另一側,細粉更多的留在原地。

(3)真空上料機的放料口是一個圓形,而顆粒包裝機料斗的上部是一個長方形,長方形的尺寸遠大于圓形,物料從真空上料機放料閥門落入顆粒包裝機料斗中,必然會形成物料在局部堆積,然后就會有物料從高向低處流動,形成分層。

(4)顆粒包裝過程中,物料在料斗中受到設備震動的作用形成一定的分層。

2.2解決方案

針對引起物料分層的原因,解決方案如下:

(1)為了保持上料穩(wěn)定,減小自動真空上料的影響,在整個顆粒包裝過程中,將吸料口始終插入物料中。

(2)調整自動真空上料機放料閥門的開門方向,使其正對著包裝機料斗的長邊,如圖1箭頭所示兩個方向中的一個。當放料閥門打開時,物料集中落向顆粒包裝機的中間,避免偏向一側。

圖1放料閥門開門方向垂直于顆粒包裝機料斗的長邊

(3)在顆粒包裝機料斗中間的上部,固定一個翼形引流件,引導物料流向兩側。兩翼的遠端各開兩個孔,每個孔正對著顆粒包裝機的一個填充口,中間不開孔。翼形引流件的寬度約為顆粒包裝機料斗寬度的8/1,兩翼最遠端之間的距離等于顆粒包裝機料斗的長度。翼形引流件如圖1(2)和圖1(a)所示。物料經(jīng)放料閥門,一部分直接落入料斗的中間,一部分經(jīng)引流件引流落入兩側,最終保證物料均衡地落入料斗的各個部位。

(2)俯視圖

(a)b3o俯視圖

圖2翼形引流件

(b)顆粒包裝機料斗下部等距垂直插入4塊隔板(4塊隔板用8根不銹鋼棒連在一起),將料斗分隔成b個區(qū)域,每個區(qū)域對應1個填充口,隔板阻止物料在包裝機工作過程中由于震動引起的物料橫向分層。翼形引流件固定在隔板上方,引流件的最高點與料斗的上平面相平。料斗加隔板和引流件的剖面圖如圖4所示。

圖3料斗加隔板和引流件的剖面圖

2.3結果

按照之前使用單列顆粒包裝機來包裝復合膜袋的處方及工藝制備某藥品顆粒,采用優(yōu)化后的給料系統(tǒng),連續(xù)真空上料,物料均勻地分布在包裝機料斗中,避免了物料中顆粒和細粉在橫向和縱向兩個方向的分層:調節(jié)好裝量后,開始裝袋,每隔一段時間取樣一次,檢測樣品的粒徑分布及裝量,粒徑分布數(shù)據(jù)如表1所示,裝量數(shù)據(jù)如表4所示。從數(shù)據(jù)可以看出,八列樣品物料粒徑分布和裝量均有小幅波動,但都在規(guī)定范圍內(nèi)。

粒徑編號對應如下:1—通過1號篩未過2號篩:2—通過2號篩未過3號篩:3—通過3號篩未過4號篩:4—通過4號篩未過5號篩:5—通過5號篩未過6號篩:6—通過6號篩未7號篩:7—通過7號篩:5＋6＋7指5、6、7項相加。

中國藥典規(guī)定,不能通過8號篩與能通過3號篩的總和不得超過83+,即本實驗中第3、6、7項相加不得大于83+。從表中數(shù)據(jù)看,八列樣品粒徑均符合國家規(guī)定。

中國藥典規(guī)定的裝量差異范圍為±7.0%,即每袋裝量范圍為3.720~4.280g,每袋總質量范圍為4.728~5.288g,上述樣品的裝量全部符合國家規(guī)定。

3結論

(1)總混得到混合均勻的物料后,物料在多列顆粒包裝機給料系統(tǒng)中的運動形式非常關鍵,物料能否以混合均勻的狀態(tài)進入填充模具決定了裝量效果。優(yōu)化給料系統(tǒng)結構是為了盡可能減少不同粒徑物料在給料過程中的分離、分層。

(2)在放料閥門部件及出料口部件這兩個圓形件上設置限位槽,沿著限位槽固定,確保真空上料機整體放置到顆粒包裝機料斗上時,放料閥門的開門方向與顆粒機料斗的長邊垂直,防止工人在頻繁拆卸安裝時朝向出現(xiàn)差錯。

(3)翼形引流件和隔板可加工成一體,減少拆裝零件數(shù)量。

(4)對于新開發(fā)的顆粒劑產(chǎn)品,優(yōu)化處方和工藝以得到粒徑分布更集中的顆粒是優(yōu)先考慮的選項。