制药工程工艺之窗 -菲特压片机的优势及新应用

摘要：阐述了菲特P2020压片机在设计方面同国内压片机的不同之处，介绍了菲特公司对于粘冲物料的解决方案——硬脂酸镁雾化系统（PKB）。

“创新源于经验”是菲特压片机百年来所秉持的一贯理念，菲特公司自1948年起由生产金属切割刀具转移到生产制药压片设备，至今已有60年的历史，压片机已覆盖了欧美等全球各主要市场，在全球压片机市场销量中占有主导地位。

自2004年7月，菲特公司携带P2020型压片机在南京江宁建厂至今已有5年的时间，所组装的P2020型压片机在中国的销量显著增长，其良好的稳定性、广泛的实用性及生产的经济性得到了国内外客户的充分认可。P2020型高速压片机是菲特压片机家族中技术成熟的中高速机型，可调节范围大，转台最大转速可达115 r/min，最大产量可达32万片/小时。P2020型压片机采用菲特公司具有专利的转台整体更换技术，可安装47冲、43冲、36冲、30冲、27冲、22冲的转台，可使用EU19、EU1’、EU1’-441、EU35、IPT/TSM 19、IPT/TSM 1’模具。现把菲特P2020型压片机同国内一般高速压片机作一些比较，从而浅谈其特点。

相对于国内压片机大多采用的PLC控制系统而言，其存在着反应时间较长、压力数据采集不够精确等问题。然而，菲特P2020型压片机采用广泛应用于航天核电高尖端领域的摩托罗拉VME-bus电脑控制系统，其性能稳定，具有极高的安全性，高速、实时数据处理及反馈，可通过与PC连接存盘进行再编程，数据可从操作终端进行输入输出。同时，由于P2020型压片机的压力传感器安装在压轮正下方，当压片机高速运转时，压力传感器对每一个冲进行多点测量，将数据传输到VME-BUS进行实时处理，如果压力出现偏差，VME-bus经过数据处理后再将信息反馈到伺服电机进行调节，从而可以实现主压、预压及填充量在压片机高速运转状态下的精确调节。

目前，国内高速压片机大多采用液压调节，其可能存在着反应时间较长、液压油泄露等风险。菲特公司早在20年前已将液压系统改为伺服电机调节，具有精度高、调节准确的特点，避免了液压油泄露引起的风险，符合FDA的相关规定（21 CFR Part 211.65）。

菲特P2020型压片机中伺服电机分别对预压、主压及填料通过VME-BUS系统反馈进行实时调节，压力调节精度可达0.1 kN，填充量调节精度可到0.01 mm，是普通压片机调节精度的10倍。

大多国内压片机设计的预压轮较小，主压轮很大，在压制异形片及中药压片时往往由于物料排气不够充分，可能出现裂片的风险。尤其对于粉末直接压片的产品而言，预压过程中的充分排气尤为重要。P2020型压片机设计的预压轮和主压轮的直径（250 mm）是相同的，最大压力均达到100 kN。因此，在压制椭圆形或深凹型药片时，较大的预压力保证了药片在最终成型前的良好排气，大大减少了片剂的破损几率，而对容易破损的产品采用较大的预压力，可以将压片的速度提高了约50%。针对当今粉末直接压片工艺越来越广泛的应用，较大的预压力及较长的预压时间将对中模孔中的药粉充分排气，以保证药品生产的质量，提高了生产速度。同时，其主压轮、预压轮可互换使用。

高速压片机的加料方式不能采用传统的月形栅式加料器仅靠物料自重下落到模孔，而必须使用强制加料器。国内部分高速压片机采用的是单层2腔的加料系统，两个波轮的直径、大小、形状相同。如果转台与加料器的间隙过大，会出现严重的漏粉现象；如果物料的流动性不好或由于料斗抛光精度不够高，物料无法顺畅进入到加料器中，此种加料方式无法将物料均匀地填充到中模孔中，会引起片重差异较大、剔废频繁等特点。

P2020型压片机采用的是2层3腔的加料系统，配有分配轮、填料轮及定量轮，波轮的形状、大小各不相同，并采用特殊材质制成。同时，加料的转速可通过机器顶端的电机进行驱动，操作者可根据物料的流动性不同进行单独调节。强制加料器两层3腔的独特设计，可以使药粉通过料斗进入加料器时进行2层搅拌混合，降低了物料的密度差所产生的填料不均等风险，使物料更准确地分配到中模孔中，减少了片重差异。

对于产品收率，物料损耗是制药企业最为关注的指标。部分高速压片机在压片过程中，往往会出现药粉被甩出的现象。P2020型压片机在设计上充分考虑到如何从压片机自身的角度设法减少物料损耗，在冲台的内部有环形的物料回收槽、刮粉器（三点式可调节的支撑板）及药粉的回采装置。药粉经过填充后，多余的药粉通过刮粉器将其导入物料回收槽中，随着同转台运动，物料再通过独特设计的药粉回采装置，再次填入中模孔中，以减少物料的损耗。

(1)一般压片机在高速运转时，往往出现噪音大、运行不稳定、抖动现象。P2020型压片机采用四立柱结构，在立柱内填有特殊的物质，能均匀分散转台在高速运行时产生的离心力，起到减震减噪的作用。P2020型压片机在高速运转平稳的同时，即使在机器的顶端竖直放置一枚硬币也不会滑落。

(2)普通的压片机压片区域与动力区域无法完全分离，当压片完毕拆卸模具时，药粉往往会进入动力区，由于动力区内分布很多液压管路及液压油，很难彻底清理。P2020型压片机在设计时动力区和压片区完全分离，在清场时，操作简单、易于清理，符合FDA的cGMP要求。此外，动力区内的组件均采用模块化、整体化的设计，减少了维修的复杂工作。冲台固定中模位置的螺丝孔采用硅胶密封圈覆盖，防止粉尘进入，大大减少了机器的清洁时间。

(3)一般压片机的4扇边门的支架暴露在外，易于聚集粉尘。P2020型压片机的气动弹簧安装在压片区域以外，不会积聚粉尘。同时，采用无框的双层真空玻璃密封，减少噪音，也易于清洁。

大多的压片机在压片生产过程中均采用手轮调节装量压力，无法实时记录调节的过程。P2020型压片机所有的操作均通过触摸式的操作屏进行，根据实际需要，进行不同权限等级的操作控制。在压片生产过程中，对压片机的所有操作均会记录在变动报告中，不可覆盖和修改，符合FDA 21 CFR part 11的规定。

菲特公司对于完美技术的追求从未止步，不断开发领先的压片技术，为药品生产企业在生产中出现的问题从设备的角度提供解决方案。

物料粘冲是片剂生产极难解决的问题，往往通过处方工艺的改变去解决，但其得不到彻底的解决。尤其对于泡腾片的生产而言，由于粘冲现象严重，在生产一段时间后，需要将模具全部拆卸下来，彻底清理，再次生产。如此反复，费物费时，产量也无法得到提高。

针对药物粘冲现象，通常采取的措施是增加润滑剂硬脂酸镁在片剂中的含量。从药学角度考虑，硬脂酸镁在片剂中的含量0.5%～1%，而在泡腾片的生产处方中，往往提高到1.5%，即使如此，也不能有效解决粘冲问题。由于硬脂酸镁是疏水性物质，如果在片剂中含量过大，会影响到片剂的硬度，延长药片的崩解时间。随着泡腾片在水中的溶解，会在表面出现一层不溶于水的膜，影响到服用者的感官。

菲特公司对此有着独特的解决方案，即用硬脂酸镁的雾化装置（PKB）。此装置配合菲特压片机使用，随着机器的运转，硬脂酸镁通过压缩空气的雾化处理，均匀地喷在每个冲的上、下冲表面及中模的内表面，在压片过程中减少物料与模具表面的摩擦力。经过在德国波恩大学的测试结果，采用PKB装置，有效降低了排片力(ejection force)，片剂中硬脂酸镁的含量仅为0.02%～0.04%，此技术已在欧洲泡腾片等药品生产企业得到广泛的应用。

本文主要从压片机的设计角度7个方面阐述了菲特压片机同国产压片机的不同之处，同时还介绍了菲特公司对于解决物料粘冲的技术方案——PKB系统。