Разработка желатиновых капсул

4. Технология

Производство желатиновых капсул- сложный технологический процесс, состоящий из следующих стадий:

- приготовление желатиновой массы;

-изготовление (формирование)желатиновых  оболочек;

-наполнение капсул;

- их обработка;

-контроль качества (стандартизация).

В процессе изготовления капсул стадии могут совмещаться.

В производстве желатиновых капсул большое внимание уделяется качеству и технологии приготовления желатиновой массы- основы для получения капсул. Она должна обладать определенными физико-химическими свойствами, которые зависят от качества желатина, состава капсульной основы и способа ее приготовления.

Твердые желатиновые капсулы

Приготовление желатинового раствора (массы).

Для его приготовления используют желатин, глицерин и воду. Для мягких капсул расходуют 20 - 25% глицерина. Кроме этого, берут пластификаторы: сорбит, полиэтиленсорбит с оксиэтиленом; красители: титана двуоксид (белый), аморант кислый, эритрозин (красный), тартразин (желтый), индиготин (синий). Для антимикробной устойчивости оболочек в состав раствора вводят консерванты: нипагин и нипазол, кислоту бензойную, натрия бензоат.

Желатиновую массу готовят в эмалированном реакторе с паровой рубашкой, снабженном якорной мешалкой (25 - 30 об/мин).(рис. 1) Во избежание инфицирования оборудование и производственные помещения подвергают дезинфекции 2 раза в месяц, аппараты - острым паром. Емкость реактора 250 л.

Рис.1 Эмалированный реактор с паровой рубашкой, снабженный якорной мешалкой.

Таблица 1.Технические характеристики реактора.

	PL-250	PL-450	PL-600
Объём внутреннего бака	250L	450L	600L
Объём корпуса	65L	95L	120L
Рабочая температура	Комнатная температура-100℃	Комнатная температура-100℃	Комнатная температура-100℃
Мощность двигателя	0.55KW	1.1KW	1.1KW
Скорость смешивания	60rpm	60rpm	60rpm
Давление	-0.09~0.1Mpa	-0.09~0.1Mpa	-0.09~0.1Mpa
Габаритные размеры	Φ806×2400mm	Φ1006×2450mm	Φ1208×2550mm
Вес	350kg	750kg	1000kg

Существуют 2 метода получения желатиновой массы:

 а) с набуханием желатина;

 б) без набухания желатина.

а) Желатин в реакторе заливают водой (температура 15 - 18 С) на 1,5 - 2 часа, затем расплавляют его при t=45 - 75 C при перемешивании в течение 1 часа добавляют консерванты и др. вспомогательные вещества, продолжая перемешивание еще 30 мин.

Затем отключают обогрев и мешалку, оставляют массу в реакторе на 1,5 - 2 часа с подключением вакуума для удаления из массы пузырьков воздуха. Приготовленную массу передают в термостат и выдерживают при t = 60 С для стабилизации 2,5 - 3 часа. Эта технология используется для получения капсул методом прессования с высокой концентрацией желатина.

б) в воде, нагретой в реакторе до 70 -75 С, растворяют консерванты и пластификаторы и загружают желатин при выключенной мешалке. Приготовленную массу выдерживают в термостате для стабилизации 2,5 - 3 часа при t = 45 - 50 С.

Процесс капсулирования проходит в условиях термостатирования желатиновой массы при постоянной температуре 40-45 С.

Изготовление оболочек капсул способом погружения

Используют для получения твердых капсул.

Рис 2.Автоматическое устройство для получения твердых желатиновых капсул.

Цилиндрические формы – штифты на раме-держателе плавно погружаются при помощи автоматического устройства в желатиновую массу и, вращаясь вокруг своей оси, поднимаются и проходят несколько стадий сушки, сначала при tº воздуха = 26 - 27ºС и относительная влажность 45 – 50%, затем при t = 18ºС и относительной влажности 70 – 75%. Из сушильной установки рамы попарно (одна с донышком, другая с крышечками) подаются в автоматический узел, где оболочки капсулы подрезаются ротационным ножом, снимаются механическими лапками и подаются в соединительный блок, где происходит комплектование капсул. Формы-штифты очищаются, смазываются растительными или минеральными маслами, цикл повторяется, продолжительность его составляет 45 – 47 минут. Полученные пустые капсулы с крышечками наполняются лекарственными веществами на специальных автоматах.

Машина для наполнения твердых желатиновых капсул

Рис.4 Капсулонаполняющая машинка

Описание: 
Машина является пригодным к наполнению порошков и гранул. Автоматически выполняет позиционирование, разъединение, наполнение и закрывание, и также обеспечивает качество продукции. Они отличаются высокой точностью, низким уровнем шума и хорошей пригодностью к различной капсуле. Станок изготовлен из нержавеющей стали.

Характеристика: 
1.Главные элементы, например, вал и электрическое устройство применяются от известных марок, что обеспечивает быстро и надежно в эксплуатации. 
2.Части оборудования, контактирующие с лекарством, изготовлены из нержавеющей стали. 
3. Станок оборудован амортизатором, шум при скоростном движении ниже75dB. 
4. Имеет низкий уровень шума, потому что полностью герметичная. 
5. Занимает немного места и обладает малым расходом электроэнергии, в тоже время, простая замена модели.  
6.Машина имеет преобразование частоты для регулирования скорости, что является удобным в эксплуатации. 
7.Данная машина подходит для наполнения 99% гранул, которая производится в Китае. 
8.Все вращающие детали полностью герметичны, имеют особенную смазку.  
9. На рабочей платформе нет масляной протравы, это избегает загрязнение лекарств. 
10.Применяет систему управления всем процессом PLC, имеет сенсорный экран «Siemens», который показывает производительность и т.д.

 

 
Герметичная поворотная

платформа 
Дозатор 

      
Переключатель/выключатель 

Наливное устройство

 

 

Рис.5 Составные детали капсулонаполняющей машины

Машина для наполнения капсул - Технические параметры:

Мягкие желатиновые капсулы.

Мягкие желатиновые капсулы  могут иметь сферическую, овальную, продолговатую или цилиндрическую форму с полусферическими концами, со швом и без него (рис.2). Капсулы могут быть различных размеров, вместимостью от 0,1 до 1,5 мл. В них инкапсулируют вязкие жидкости, масляные растворы, пастообразные лекарственные вещества, текучие суспензии, не вступающие во взаимодействие с желатином. Содержимое капсул  может состоять из одного или более лекарственных веществ с возможным введением вспомогательных веществ, разрешенных к медицинскому применению.

Рис. 2. Виды мягких желатиновых капсул

Изготовление мягких желатиновых капсул в заводских условиях производится двумя методами: капельным и прессованием .

Капельный метод. Капельный метод получения мягких желатиновых капсул  впервые предложен голландской фирмой «Globex» («Глобекс»). Этот метод основан на явлении образования желатиновой  капли с одновременным включением в нее жидкого лекарственного вещества, что достигается применением двух концентрических форсунок (рис.6).

.

Рис. 6. Процесс получения капсул капельным методом

Расплавленная желатиновая масса (5) поступает по обогреваемому трубопроводу в жихлерный узел (1), представляющий собой коническую трубчатую форсунку, откуда выталкивается одновременно с подачей через дозирующее устройство (2) лекарственного средства (6), заполняющего капсулу в результате двухфазного концентрического потока. С помощью пульсатора (3) капли отрываются и поступают в охладитель (4), представляющий циркуляционную систему для формирования, охлаждения и перемешивания капсул.

Сформированные капсулы попадают в охлажденное вазелиновое масло (14°С), претерпевая круговую пульсацию, приобретают строго шарообразную форму (7).

Капсулы отделяют от масла, промывают и сушат в специальных камерах (скорость воздушного потока 3 м/с), что позволяет быстро удалять влагу из оболочки капсулы.

Метод характеризуется полной автоматизацией, высокой производительностью (28-100 тыс. капсул /ч), точностью дозирования лекарственного вещества (±3%), гигиеничностью и экономичностью расхода желатина.

Несмотря на многие преимущества, данный метод не может быть универсальным, ограничиваясь как размерами капсул– от 300 мг до микрокапсул, так и содержимым (плотность и вязкость содержимого должно быть близким к маслу).

Капельный метод является очень удобным для капсулирования жирорастворимых витаминов A, E, D, K и растворов нитроглицерина, валидола и др. Капсулы, получаемые капельным методом, легко узнаются по отсутствию на них шва.

Метод прессования

Принцип метода заключается в получении желатиновых лент, из которых штампуют капсулы. Полученные таким способом капсулы имеют горизонтальный шов. Метод прессования позволяет получить капсулы и с твердыми лекарственными веществами (порошки, гранулы), а также с пастообразным и мазеобразным содержимым.

Существуют несколько типов линий производящих мягкие капсулы методом прессования: «KS-4» (Германия), «Scherer» (США), «Accogel Lederle» (Англия).

Первоначальные конструкции состояли из матриц, соответствующих половине капсулы. Готовую желатиновую ленту помещали на нагретую матрицу. Лента слегка подплавлялась и выстилала углубление матрицы, в которое поступало лекарственное вещество. Сверху помещалась вторая желатиновая лента и накрывалась верхней матрицей. Обе матрицы соединяли и помещали под пресс, где формировались капсулы со швом по периметру (рис. 7). Однако такие машины имели ряд недостатков и были малопроизводительными.

.

Рис. 7. Процесс получения капсул методом прессования.

Американский инженер Роберт  Шерер предложил горизонтальный пресс заменить двумя противоположно вращающимися барабанами, с матрицами (рис. 8). Две непрерывные желатиновые ленты, получаемые путем пропускания через систему охлажденных роликов (валов), подаются на вращающиеся барабаны с противоположных сторон. На поверхности барабанов имеются матрицы, которые определяют половину формы получаемых капсул. Ленты из желатина точно повторяют форму матрицы, и по мере того, как противолежащие формы матрицы совмещаются через отверстия в клиновидном устройстве, производится дозирование содержимого капсул.

Машины такого типа отличаются высокой точностью дозирования (±1%) и большой производительностью. Разработанные метод получил название ротационно-матричного.

Рис.8. Принцип получения капсул на машинах с вращающимися барабанами 
1 – барабаны с матрицами; 2 – желатиновая лента; 3 – клиновидное устройство; 
4 – поршневой дозатор; 5 – готовая капсула

Фирмой «Leiner» («Лейнер» Англия) сконструирована и усовершенствована капсульная машина «SS-1» для получения мягких желатиновых капсул с жидкими и пастообразными веществами различных размеров и форм. Автомат выполняет все операции по формированию, наполнению и запечатыванию капсул с большой производительностью и высокой точностью дозировки (±1%) (рис.9).

Рис. 9. Принцип работы автоматической линии фирмы «Лейнер»

Процесс капсулирования на линии «Leiner» начинается с приготовления желатиновой массы в чугунно-эмалированном реакторе с процессом набухания желатина. Реактор должен иметь паровую рубашку, автоматический регулятор температур, якорную мешалку (25-30 об/мин), воздушный кран и подводку вакуума.

Готовую желатиновую массу из реактора -термостата (1) подают по двум обогреваемым трубопроводам (4) в правый и левый распределительные бункеры (5) с нагревательными элементами (6) и затворами (заслонками) (7). Высота зазора для выливания массы на барабаны желатинизации регулируется затворами и в зависимости от этого получают желатиновые ленты определенной толщины. Капсульная масса, проходя через систему охлажденных валиков (роликов) (8, 9), застывает, образуя ленту. На обе ее стороны наносится слой вазелинового масла (для лучшего скольжения) и лента подается на штамповочные барабаны, которые движутся навстречу друг другу. На барабанах помещены матрицы (13) с выступами (14, 15). В момент соприкосновения пресс-форм желатиновые ленты вдавливаются в матрицы под давлением лекарственного вещества, подаваемого поршневыми дозаторами через распределительный сегмент (11), образуя половинки капсулы, которые тут же склеиваются между собой. Форма  капсулы определяется конфигурацией матрицы. Полученные капсулы  промывают изопропиловым спиртом и сушат сначала в барабанной сушилке при температуре 24°С и относительной влажности 20-35%, а затем в туннельной сушилке в течение 12-18 ч. до остаточного содержания влаги не более 10%.

Как показал прогноз развития технологии капсулирования, из трех существующих способов получения капсул наиболее перспективным является ротационно-матричный метод.

Линия для производства мягких желатиновых капсул

Рис.10 Линия для производства мягких желатиновых капсул.

Характеристика: 
1.Линия для производства мягких желатиновых капсул обладает высокой производительностью, годовая производительность является 0.3 миллиарда гранул (3 об/мин, 24 часов/ день, 300 дней/год). 
2. Применяет передовую линейную приводную систему, чтобы обеспечить точность объёма наполнения не более±2% и выход производства свыше 98%. 
3.Использование развитой системы охлаждения, которая является безвредным для окружающей среды. 
4. От того, что продукция применяет хорошую систему подвода масла, имеет высокое эффективное использование топлива. 
5. Линия оборудует конвейер, который получил американский сертификат FDA, является экологически чистыми и нетоксичными. 
6. Форма для отливки состоит из качественной авиационной аллигации, применяет ЧПУ, это гарантирует длительный срок службы.  
7.Автоматическая подача желатина и материала, улучшает рабочую среду, соответствует стандарту GMP. 
8.Мощность главного двигателя представляет собой 1.5 ВТ. 
9.Детали оборудования, которые соприкасаются с лекарственной жидкостью и желатином, производятся из специальных материалов нетоксичных безвредных. 
10.Линия для производства мягких желатиновых капсул является простым и удобным в эксплуатации.