【案例研究】连续化制粒中粘合剂投料方式对工艺的影响

ruanlu

Purpose 目的

双螺杆熔融制粒(TSMG)作为一种无溶剂连续工艺，正在成为一种新兴的工艺方法，以改善粉末预混料的流动性和可压性。在熔融制粒过程中，较强的机械力可以有效地将粘合剂分布均匀，但确会影响到API的稳定性。在间歇式熔融制粒过程中粘合剂的添加投料方式已表明，其对颗粒形成和颗粒性质有显著影响。然而，粘合剂添加方式对连续化双螺杆制粒中颗粒性能和API稳定性的影响尚未被研究。

本研究比较了双螺杆熔融制粒中三种粘合剂添加方法1)预混API与粘合剂(预混料)，(2)主送料器添加API药物，液体方式添加熔融态粘合剂(液注)，(3)主送料器添加粘合剂，侧喂料器添加API(侧填料)。

目的是研究粘合剂添加方法对(1)颗粒形成和(2)固体颗粒稳定性的影响。  

Methods方法

Leistritz ZSE 18 mm corotating twin-screw extruder was used as the main extruderto prepare granules containing80% lactose monohydrate (LAC) and20% hydroxypropyl cellulose (HPC, KlucelTM ELF grade). In the pre-mixingmethod, LAC and HPC were mixed in plastic bag andfeeded into the 18 mmextruder. In the liquidinjection method, LAC was feeded into the main portof 18 mm extruder. HPC was melted ina Leistritz Nano 16 mm twin screw extruder andinjected through the liquid injectionport to the main extruder. In the side-stuffing method, HPC was feeded and melted in the main extruder. Lactose monohydrate was feededdownstream through a side stuffer.

使用一台莱斯特瑞兹ZSE 18mm同向旋转双螺杆挤出机，制备了含有80%乳糖(LAC)和20%羟丙基纤维素(HPC,KlucelTM ELF级)的颗粒。在预混法时，LAC和HPC在塑料袋中混合后投入18mm挤出机中。在液体注射法时，LAC通过18mm挤出机主加料口喂料。HPC在莱斯特瑞兹Nano 16毫米双螺杆挤出机中熔融，通过液体加料口注入到主挤出机中。在侧填料法中，HPC直接送料到挤出机中并熔融。乳糖通过侧填料方式喂料到挤出机后段。

采用DOE方法研究了螺杆转速和喂料速度对各粘合剂添加方法的影响。DOE的评价因素包括停留时间、颗粒温度、粒径分布和LAC的颗粒分布。使用Camsizer®测量颗粒粒径分布。用Sympatec®对颗粒中LAC的粒径进行表征。


Results结果

三种粘合剂添加方式的螺杆构型中传输距离设计一致。不同的粘合剂添加方式对材料的停留时间没有显著影响。与其他两种方法相比，液体注射法颗粒温度显著降低5℃。

不同的粘合剂添加方法对颗粒的大小有较大的影响。在预混料法中，颗粒大小与充填程度呈正相关。充填程度高，颗粒固结力强，有利于颗粒形成。在液体注射法中，颗粒大小与机械能输入呈正相关。因为熔融的粘合剂通过狭窄的注射头与固体粒料接触，液体注射方法需要强大的机械力来分散熔融的粘合剂。在侧填料法中，HPC颗粒粒径对操作参数不敏感。在主挤出机的螺杆元件表面布满了熔融的粘合剂。熔融粘结剂与固体颗粒接触面积大，粘合剂分布均匀。

三种添加粘合剂的方法均降低了LAC的初始粒径(22.3µm)。预混法LAC的Sauter平均粒径为10.0µm，液体注射法为12.3µm，侧填料法为4.5µm。在液体注射法中，熔融粘结剂对固体颗粒起到润滑作用，减少了固体颗粒的破碎。而侧填料法对LAC的压力很大，导致粒径变小。

Conclusion结论

粘合剂的加入方式对连续化双螺杆制粒机理和固体颗粒的稳定性有一定的影响。液体注射方法较好地保持了固体颗粒的稳定性，但需要较强的机械力来分配粘合剂。侧填料法颗粒粒径分布更加均匀，但固体颗粒的粒径减小严重。

Figure 1. 图示粘合剂投料方式，预料法，液体注射法，侧填料法

具体研究内容可参考AAPS2020文献或联系莱斯特瑞兹索取。

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猫咪特工

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xqliu

学习了，谢谢提供分享。