Các quá trình trong Công nghệ sản xuất Dược phẩm

Trình bày được nguyên tắc cấu tạo, nguyên lý hoạt động, trường hợp ứng dụng của các thiết bị : máy trộn hộp lập phương, chữ V, trụ côn hai đầu máy trộn cánh khuấy chữ Z, máy trộn cao

CÁC QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ CƠ BẢN TRONG

SXDP

Giảng viên:ThS.Nguyễn Hoàng Việt

MỤC TIÊU HỌC TẬP

1. Trình bày được nguyên tắc cấu tạo, nguyên lý hoạt động, trường hợp ứng dụng của các thiết

bị : máy nghiền búa, máy nghiền bi, máy xay cắt, máy xay keo

2. Trình bày được nguyên tắc cấu tạo, nguyên lý hoạt động, trường hợp ứng dụng của các thiết

bị : máy trộn hộp ( lập phương, chữ V, trụ côn hai đầu) máy trộn cánh khuấy chữ Z, máy

trộn cao tốc.

3. Trình bày được nguyên tắc cấu tạo, nguyên lý hoạt động, trường hợp ứng dụng của các thiết

bị : máy phun sấy, máy sấy tầng sôi, máy sấy đông khô.

4. Trình bày được nguyên tắc của các kỹ thuật tiệt khuẩn dùng nhiệt khô, dùng nhiệt ẩm,

dùng hóa chất, khí chuyên dụng, dùng tia bức xạ…

XAY NGHIỀN VẬT LIỆU

Khái niệm chung

Xay là một quá trình cơ học làm giảm kích thước các hạt rắn

Máy xay được phân loại theo kích thước sản phẩm được xay: xay thô, xay trung bình, xay mịn

Mục đích xay, nghiền:

- Tăng tốc độ hòa tan, đặc biệt đối với vật liệu có độ tan kém.

- Giảm thời gian chiết,chiết nhanh và triệt để hơn.

- Giảm thời gian sấy.

- Tạo thuận lợi cho quá trình trộn.

- Một số nguyên liệu (tá dược màu,tá dược trơn) cần nghiền đến kích thước mịn để phát huy tác dụng.

Nhược điểm: giảm độ ổn định thuốc

c Lực đập: là lực tác dụng vuông góc lên bề mặt tiểu phân nguyên

liệu, lực được phân tán theo nhiều hướng làm vỡ vụn tiểu phân

Lực cắt: là lực tác dụng lên nguyên liệu trên một đường hẹp,

phân chia tiểu phân ra hai phần nhỏ hơn

Lực mài: là lực tác dụng nghiêng góc lên bề mặt tiểu phân

nguyên liệu, các tiểu phân nhận lực trượt lên nhau bị tách ra thành các tiểu phân nhỏ mịn hơn từ trên bề mặt bị mài nghiền

áp Xay khô: khi vật liệu được xay nghiền ở trạng thái

khô, thường áp dụng trong công nghệ sản xuất thuốc

bột, cốm, viên.

Xay ướt: khi vật liệu được phân tán trong môi trường

lỏng trong quá trình xay nghiền, thường được áp dụng trong công nghệ sản xuất thuốc hỗn dịch nhũ tương.

Hóa lý: kết tủa vi tiểu phân từ dung môi, tạo vi hạt

bằng cách bốc hơi dung môi từ nhũ tương

Loại lực phân tán Mức độ xay

Kích thước tiểu phân (mm)

Ban đầu Sau khi xay Lực cắt Xay rất thô (mảnh, phiến) 150 – 25 25 – 5

Mài + nghiền ( xay ướt ) Xay keo 0,2 – 0,1 Nhỏ hơn 0,0001

Máy xay búa

• Nguyên tắc cấu tạo

- Cửa cấp vật liệu có nắp đậy

- Khoang xay hình trụ chứa vật liệu cần xay, trục quay nằm ngang gắn với vòng đĩa treo các búa làm bằng thép không gỉ

- Mô tơ điện tạo lực quay gắn với trục quay đĩa búa

- Cửa ra có lắp rây

Máy xay búa

• Nguyên lý hoạt động :

- Khi quay búa tạo lực đập làm vỡ nhỏ vật liệu, lực

đập đóng vai trò chính làm giảm kích thước tiểu

phân, có một phần lực mài tham gia.

- Đĩa búa quay tạo dòng thổi vật liệu đã xay qua rây.

- Vật liệu đã xay ở cửa ra có kích thước theo cỡ rây.

- Độ mịn của sản phẩm ( kích thước tiểu phân bột ) phụ thuộc vào cỡ rây và các thông số của máy, đặc điểm cấu trúc của vật liệu cần xay.

Máy xay búa

• Trường hợp áp dụng:

‐Trường hợp áp dụng : dùng để xay vật liệu khô rắn ( độ ẩm dưới 15 % )

Máy xay cắt

• Nguyên tắc cấu tạo :

- Cửa cấp vật liệu có nắp đậy

- Khoang chứa vật liệu có dao cắt gắn vào trục

mô tơ quay, các lưỡi dao đối diện gắn mặt trong khoang tạo khe cắt

- Mô tơ điện chuyển động liên kết với trục quay đĩa dao

- Cửa ra có lắp rây, có thể thay đổi cỡ rây theo yêu cầu độ mịn của sản phẩm

Máy xay cắt

•Trường hợp áp dụng :

‐Máy xay cắt được sử dụng xay các vật liệu khô,

có cấu trúc sợi dai như các bộ phận dược liệu rễ, thân, cành

Máy xay đinh

• Nguyên tắc cấu tạo :

- Cửa cấp vật liệu có nắp đậy

- Khoang xay chứa vật liệu cần xay, trục quay gắn với đĩa có các hàng đinh xen kẽ với hàng đinh trên đĩa cố định ở phía đối diện

- Mô tơ điện gắn với trục quay đĩa có hàng đinh

- Cửa ra có lắp rây, cỡ rây có thể thay đổi theo

độ mịn

Máy xay đinh

• Nguyên lý hoạt động :

- Trục quay tạo lực đập giữa 2 hàng đinh, có một phần lực mài tham gia làm vỡ nhỏ vật

liệu

- Đĩa quay tạo dòng thổi vật liệu đã xay qua rây

• Vật liệu đã xay thu được ở cửa rây có kích thước tiểu phân phụ thuộc cỡ rây và các thông

số của máy, đặc tính cấu trúc vật liệu cần xay

Máy xay đinh

•Trường hợp áp dụng như máy xay búa

dùng trong xay nghiền các vật liệu khô rắn

Máy xay đĩa

• Nguyên tắc cấu tạo :

- Cửa cấp vật liệu có nắp đậy

- Khoang chứa vật liệu lắp 2 đĩa có rãnh múi : 1 đĩa gắn trục quay có điều chỉnh khoảng cách với đĩa còn lại

- Mô tơ điện gắn với trục quay 1 đĩa

- Cửa ra có lắp rây, có thể thay đổi cỡ rây theo yêu cầu độ mịn của sản phẩm

Máy xay đĩa

• Vật liệu đã xay thu được ở của rây có kích

thước tiểu phân phụ thuộc cỡ rây

Máy xay đĩa

•Trường hợp áp dụng : xay vật liệu khô

rắn

Máy nghiền bi

• Nguyên tắc cấu tạo :

- Trống quay làm bằng kim loại hoặc sứ là khoang nghiền có nắp gioăng đậy kín

- Các viên bi ( kim loại, sứ ) đưa vào trống cùng vật liệu

- Trục và mô tơ làm quay trống

- Nắp gioăng kín của trống là cửa cấp vật liệu cũng là cửa tháo ra để lấy sản phẩm

Máy nghiền bi

• Nguyên lý hoạt động :

- Khi trống quay khối viên bi bị ép sát vào thành trống, được nâng lên độ cao và rơi trượt cùng vật liệu tùy theo tốc độ quay thích hợp

- Viên bi rơi và trượt tạo lực đập và mài

nghiền làm giảm kích thước tiểu phân vật

liệu

- Mở nắp trống để lấy sản phẩm khi đủ thời gian cần thiết.

Máy nghiền bi

• Nguyên lý hoạt động :

- Tốc độ quay của trống cần đủ lớn thích hợp (trường hợp c) để khối bi được nâng lên độ cao và có thể rơi trượt tạo hiệu quả nghiền cao nhất

- Tốc độ quay nhỏ (trường hợp a) khối bi bị giữ nguyên ở vị trí nghiêng và không rơi trượt

- Tốc độ trống quay quá cao (trường hợp b) các viên bi sẽ tựa bám vào thành trống, quay tròn theo trống

Máy nghiền bi

Tốc độ quay ( n ) thích hợp, được tính theo công thức n = 32/√D

Trong đó D là đường kính thùng, lượng bi nạp vào thùng chiếm không quá 30 – 35% thể tích thùng.

Đường kính bi ( Db ) = 6 ( lg.Dc ) √Dt

Trong đó Dt là đường kính hạt trước khi nghiền, Dc là đường kính hạt sau khi nghiền

Chiều dài L so với đường kính D của thùng : có tỷ lệ L/D = 1,56

(nghiền thô ) đến 1,64 ( nghiền mịn )

Máy xay keo

• Nguyên tắc cấu tạo :

- Cửa phễu cấp vật liệu là hỗn hợp rắn lỏng

- Rotor bề mặt có múi rãnh gắn môtơ điện có thể điều chỉnh khoảng cách với đĩa ở thân máy ( 50 – 75 mcm )

- Cửa ra có thể có van 3 chiều để quay vật liệu lại xay nhiều lần

- Có thể có 2 vỏ ở thân máy để điều chỉnh nhiệt độ vật liệu cần xay

Máy xay keo

• Nguyên tắc hoạt động :

- Mô tơ hoạt động quay đĩa roto với tốc độ cao, đĩa này ép sát vào đĩa ở phía đối diện gắn trên

thân máy tạo lực mài nghiền lớn, kết hợp với

chất lỏng phát huy tác dụng nghiền ướt các tiểu phân

- Sản phẩm thu được có tiểu phân có thể đạt kích thước các tiểu phân keo (vài trăm nanomet)

Máy xay keo

Quá trình phân loại cỡ hạt

Quá trình phân loại cỡ hạt

Cấu tạo lưới rây

Khi rây các vật liệu, người ta dùng các lưới rây làm bằng lưới kim loại (đồng, thép không gỉ) hoặc bằng sợi vải tổng hợp, sợi lụa, sợi polyme…

Cách phân loại rây theo kích thước:

- Theo Dược điển VN: phân loại theo đường kính cỡ mắt rây

- Theo tiêu chuẩn USP: đơn vị Mesh, là số lỗ lưới trên chiều dài 1 inch

Quá trình phân loại cỡ hạt

• Rây

Quá trình phân loại cỡ hạt

• Rây

Những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất rây:

1 Hình dạng và kích thước lỗ rây, hình dạng vật liệu.

2 Bề dày lớp vật liệu trên rây.

3 Độ ẩm vật liệu.

4 Vận tốc và đặc trưng vật liệu trên rây

Quá trình phân loại cỡ hạt

Quá trình phân loại cỡ hạt

Quá trình phân loại cỡ hạt

• Rây

Đặc tính chuyển động của rây và đoạn đường chuyển động của hạt vật liệu ở trên rây cũng đóng một vai trò quan trọng Đường càng dài, hiệu suất của quá trình rây càng cao.

Sự tăng đoạn đường đi của hạt vật liệu ở trên rây cho phép tiến hành rây với vận tốc nhỏ khi lớp vật liệu mỏng, điều đó tạo điều kiện tăng hiệu suất rây

Sự trượt nhẹ nhàng và tự do của vật liệu theo bề mặt rây làm cho những hạt nhỏ nằm ở lớp trên cùng không tiếp xúc với lỗ và đi ra khỏi rây cùng với sản phẩm trên rây Vì vậy, tốt nhất là phải lắc vật liệu ở trên rây, điều đó được ứng dụng trong phần lớn các cấu tạo hiện đại của rây

Quá trình phân loại cỡ hạt

• Rây

Sự lựa chọn vận tốc đi qua rây có một giá trị quyết định Vận tốc càng nhỏ thì càng có nhiều hạt đi qua lỗ và hiệu suất của rây càng lớn Nhưng vận tốc

bé quá thì năng suất của rây sẽ thấp

Vì thế trong từng điều kiện cụ thể khi lựa chọn vận tốc cần phải tính đến cả hiệu suất và năng suất của rây

Với sự tăng độ ẩm vật liệu đem phân loại, điều kiện rây hạt nhỏ sẽ kém đi bởi

vì chúng sẽ kết lại với nhau tạo thành cục và do đó được giữ lại ở trên rây

Quá trình phân loại cỡ hạt

• Cấu tạo rây

Theo nguyên lý làm việc người ta chia rây làm 3 loại chính:

Quá trình phân loại cỡ hạt

• Cấu tạo rây

Rây lắc cấu tạo gồm một hộp chữ nhật

trong đó lắp lưới lỗ Rây chuyển động dao

động nhờ bánh xe lệch tâm hay cơ cấu

cam

Quá trình phân loại cỡ hạt

• Cấu tạo rây

Rây rung là loại rây dần được thay thế cho rây hình thùng, khác với rây lắc, trong rây rung khung chuyển động có độ dời không đổi, rây rung được đặc trưng bằng sự thay đổi của biên độ chấn động

Tùy theo phương pháp truyền rung động cho rây

người ta chia ra

rây rung quán tính, rây rung đập, rây rung điện từ

KHUẤY TRỘN VẬT LIỆU

• Khuấy trộn là quá trình dùng năng lượng làm tăng chuyển động phân bố các tiếu phân trong hệ nhằm mục đích tạo ra hệ đồng nhất : mọi phần trong hệ giống nhau về các thông số biểu thị tính chất và thành phần hệ

• Trong công nghệ sản xuất dược phẩm khuấy trộn làm tăng độ hòa tan khi pha chế dung dịch, làm đồng nhất dung dịch cũng như các hệ thuốc lỏng, các hệ thuốc bán rắn ( thuốc mỡ, gel, cream ), các hệ thuốc rắn (thuốc bột, cốm, hạt)

KHUẤY TRỘN MÔI TRƯỜNG LỎNG

• Nguyên tắc cấu tạo :

- Thùng chứa hỗn hợp có thể 2 vỏ để giữ

nhiệt

- Cánh khuấy gắn với môtơ quay, có thể

có cánh vét ở thành nồi khi khuấy thuốc

thể bán rắn

- Hệ cấp nhiệt nếu cần thiêt

KHUẤY TRỘN MÔI TRƯỜNG LỎNG

• Nguyên lý hoạt động :

- Các loại cánh khuấy khác nhau về cấu

hình và vị trí đặt tạo ra các dòng chuyển

động theo các phương hướng và quỹ

đạo khác nhau làm cho hệ đồng nhất

• Theo quan điểm về tốc độ quay, người ta chia các cánh khuấy thành hai nhóm chính:

1 Nhóm cánh khuấy tốc độ nhanh

– Nhóm cánh khuấy tốc độ nhanh gồm: Bản 2 cánh (mái chèo), bản 3 cánh, bản

6 cánh, chân vịt, tuốc bin kín, tuốc bin hở

2 Nhóm cánh khuấy tốc độ chậm

– Nhóm cánh khuấy tốc độ chậm: mỏ neo, cánh khuấy khung, cánh khuấy vis, cánh khuấy mái chèo

a) Loại tấm (bản)

b) Mái chèo bản

c) Mái chèo 2 thanh thẳngd) Mái chèo thanh đặt chéoe) Mỏ neo

f) Mỏ neo ghép

g) Chân vịt

h) Tuốc bin kín

i) Loại đĩa rung động

m) Loại mái chèo có

chuyển động hành tinh

n) Sục khí

k) Sục khí tuần hoàn

KHUẤY TRỘN MÔI TRƯỜNG LỎNG

KHUẤY TRỘN MÔI TRƯỜNG HẠT RẮN

Máy trộn có thùng trộn hình hộp lập phương,

trụ côn hai đầu, hộp chữ V

• Nguyên tắc cấu tạo

- Thùng trộn vật liệu có nắp đậy

- Trục quay thùng theo các vị trí và phương hướng

- Mô tơ điện gắn vào trục quay

- Cửa ra thu sản phẩm

- Quá trình trộn hầu như không ảnh hưởng đến hình dạng và kích thước tiểu phân trong hỗn hợp cần trộn.

•Trường hợp áp dụng : trộn hỗn hợp bột, hạt cốm ở giai đoạn trộn

hoàn tất trong công nghệ sản xuất thuốc bột, thuốc cốm, thuốc viên

Máy trộn cánh z, cánh sigma

Nguyên tắc cấu tạo

- Thùng trộn hình lòng máng có nắp

- Cánh khuấy chữ Z, Sigma

- Môtơ gắn trục quay cánh khuấy

- Giá đỡ có tay gạt để máy nghiêng khi

lấy sản phẩm

Nguyên lý hoạt động :

- Mô tơ hoạt động làm cánh trộn quay tạo dòng chuyển động trộn vật liệu theo các hướng lên xuống, dọc theo máng ra hai đầu và ngược lại, do vật liệu va vào đầu máng, tạo ra hỗn hợp đồng nhất

Trường hợp áp dụng : trộn bột kép ở thể khô, trộn

hoàn tất các loại hạt cốm trong công nghệ sản xuất thuốc bột, thuốc cốm, thuốc viên.

Máy nhào trộn cao tốc

• Nguyên tắc cấu tạo

Máy nhào trộn cao tốc

• Nguyên lý hoạt động :

- Cánh trộn khi quay tạo dòng đảo trộn vật

liệu từ trong ra ngoài và ngược lại Cánh

trộn tốc độ trên 100 vòng / 1 phút.

- Cánh đảo tạo dòng trộn vật liệu từ dưới lên

trên, cánh đảo tốc độ lớn trên 200 vòng / 1

phút

- Máy trộn cao tốc tạo ra sản phẩm có độ

đồng nhất cao.

Máy nhào trộn cao tốc

•Trường hợp áp dụng : trộn hỗn hợp

bột kép trong ở các giai đoạn trộn khô,

trộn ướt trong công nghệ sản xuất thuốc

cốm, thuốc bột, thuốc viên

Máy trộn cao tốc

Đánh giá quá trình trộn

Phương pháp định lượng hàm lượng dược chất.

1.Lấy mẫu tại vị trí khác nhau trong thiết bị trộn :ít nhất 6 mẫu tại các vị trí nông sâu khác nhau.

2.Định lượng.

3.Tính độ lệch chuẩn tương đối (RSD) của hàm lượng dược chất giữa các mẫu.

4.Đánh giá độ đồng đều phân bố dược chất dựa vào giá trị RSD: RSD càng nhỏ thì mẫu càng đồng nhất.

Đánh giá quá trình trộn

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trộn:

1. Kích thước,hình dạng và tỉ trọng các tiểu phân

2. Lực kết dính

3. Độ ẩm và nhiệt độ

4. Tốc độ chuyển động của thùng trộn

5. Tương tác tĩnh điện

Đánh giá quá trình trộn

Kỹ thuật trộn chất rắn:

- Nếu tỉ lệ dược chất – tá dược đủ lớn: trộn trực tiếp 1 giai đoạn.

- Nếu tỉ lệ dược chất < 10%: trộn trực tiếp 2 giai đoạn ( tạo hỗn hợp bột mẹ bằng cách trộn DC với 1 phần TD, dùng bột mẹ trộn tiếp với phần TD còn lại)

- Nếu tỉ lệ dược chất < 1%: trộn bằng kỹ thuật đồng lượng.

SẤY VẬT LIỆU

Mục đích:

- Loại trừ hoặc hạn chế ẩm, là yếu tố có thể ảnh hưởng đến độ

ổn định của vật liệu

- Cải thiện một số đặc tính của vật liệu (độ trơn chảy, chịu nén)

- Giảm chi phí vận chuyển của các vật liệu lỏng có thể tích lớn

- Vật liệu dễ hoặc phù hợp hơn với các thao tác sản xuất

- Là bước cuối cùng của quá trình lọc – kết tinh

Phân loại:

nước trong dung dịch thuốc cần đông khô, dùng thiết bị đông khô

nhỏ để bay nhanh hơi nước, được sấy khô

vật liệu ở dạng hạt ẩm, trôi lơ lủng và xoay chuyển trong buồng sấy giống như trạng thái sôi của dung dịch, sử dụng thiết bị sấy tầng sôi

Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ sấy:

– Bản chất vật liệu sấy: Cấu trúc, thành phần hoá học, đặc tính

liên kết ẩm v.v…

– Hình dáng vật liệu: Kích thước mẫu sấy, chiều dày lớp vật liệu sấy v.v… Trong trường hợp các điều kiện khác không đổi ta có thể xem như tốc độ sấy tỷ lệ với tỷ số giữa bề mặt của các phần tử vật liệu sấy với thể tích của nó, bề mặt của vật liệu sấy càng lớn thì quá trình sấy tiến hành càng nhanh.

– Độ ẩm ban đầu và ban cuối của vật liệu sấy, đồng thời cả độ ẩm tới hạn của vật liệu

Thiết bị sấy khô: Tủ sấy, buồng sấy

Tủ sấy, buồng sấy

• Nguyên tắc cấu tạo

- Vỏ của tủ sấy, buồng sấy được cách nhiệt

- Các khay chứa vật liệu sấy đặt trên giá đỡ trong buồng sấy

- Hệ điện cấp nhiệt đốt nóng không khí

- Quạt thổi dòng khí nóng theo đường dẫn định hướng các luồng khí

- Cửa thoát khí ẩm

Tủ sấy, buồng sấy

Tủ sấy, buồng sấy

Ưu điểm: - Cấu tạo đơn giản,dễ vận hành, chi phí đầu tư ít

- Vật liệu sấy không bị hao mòn

- Có thể sấy lượng nhỏ

Nhược điểm: - Chất lượng sấy không đều

- Không phù hợp với các vật liệu nhạy cảm với nhiệt

- Thời gian sấy lâu