微波技術(shù)在制藥機(jī)械中的應(yīng)用
由磁控管發(fā)射的波長在
微波是一種能量形式，在介質(zhì)中它可以轉(zhuǎn)換成熱量。水、脂肪、蛋白質(zhì)以及其它有機(jī)物質(zhì)在微波場(chǎng)的作用下，其偶極子以微波的頻率作高速擺動(dòng)，使雜亂無章運(yùn)動(dòng)的分子獲得能量，介質(zhì)的溫度由此而升高。微波加熱為“體積加熱”，介質(zhì)的整個(gè)分子都處于加熱狀態(tài)，由內(nèi)向外傳遞熱量，而常規(guī)的傳導(dǎo)加熱則是由外向內(nèi)傳導(dǎo)熱量。在醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)，用微波輻射濕顆粒，可使顆粒內(nèi)的水分子瞬時(shí)汽化，提高了顆粒的空隙度；用微波輻射植物細(xì)胞，可使細(xì)胞壁內(nèi)的體液被瞬間加熱，溫度突然非平衡地上升到沸點(diǎn)，汽化并產(chǎn)生高壓而導(dǎo)致細(xì)胞壁破裂；用微波輻射微生物體，其體內(nèi)極性分子在微波場(chǎng)的作用下產(chǎn)生強(qiáng)烈的極性振蕩，導(dǎo)致細(xì)胞分子間氫鍵斷裂，細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)被擊穿。微波加熱技術(shù)還可以應(yīng)用于固體制劑工藝，可解決那些一直困擾著人們的課題，如中藥現(xiàn)代化進(jìn)程中的破壁微粉碎、細(xì)胞破壁提取、粉體瞬時(shí)殺菌，濃縮浸膏的連續(xù)干燥制粒等等問題。
圖1表示微波加熱時(shí)，傳熱、結(jié)質(zhì)方向一致；傳導(dǎo)加熱則相反。
圖2表示微波加熱和傳導(dǎo)的加熱的干燥速率對(duì)比。
傳導(dǎo)加熱 微波加熱
圖1 圖2
本文綜合國內(nèi)外相關(guān)資料，結(jié)合我院在固體制劑制藥機(jī)械方面的科研成果，就微波技術(shù)在制藥機(jī)械中的應(yīng)用這一課題展開探討。
一、在顆粒方面的應(yīng)用
由于片劑、膠囊和顆粒等固體制劑具有給藥方便、安全、能工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)等方面的優(yōu)點(diǎn)，在以藥物治療為主的日常醫(yī)療事物中，為***劑型?？诜腆w制劑后，顆粒須經(jīng)歷崩解→溶解→吸收→入血液→進(jìn)入病灶等過程。人們希望藥物顆粒能在預(yù)定的時(shí)間和部位，以***短的時(shí)間崩解，以確保藥效。
顆粒是主藥和賦形劑等粉體的聚集體，是固體制劑的基本劑型。除顆粒劑外，片劑、膠囊等劑型都需要先制粒，然后再壓片和填充等。顆粒的形狀、粒度、粒徑分布以及孔隙率等各項(xiàng)指標(biāo)都將影響到藥劑的崩解，溶解，影響到成形性及強(qiáng)度。濕法制粒時(shí)，利用液體架橋力、毛細(xì)管聚縮力等將粉粒團(tuán)聚成顆粒，干燥后粉粒體之間形成孔隙，孔隙度可由下式來描述
ε=1-
式中，ε為孔隙率；ρA為顆粒的表現(xiàn)密度；ρT為顆粒的真密度。藥物顆粒為多孔型，其孔隙率在5%～30%之間。顆粒的工藝參數(shù)，如液體的飽合度、混合槳葉對(duì)物料的作用強(qiáng)度以及干燥方法等都將影響到顆粒的孔隙率。
目前,我國濕法制粒的典型工藝是：濕法攪拌制粒→流化床干燥→圓錐整粒機(jī)→壓片或膠囊填充。該法制粒的特點(diǎn)是顆粒偏硬，孔隙率小，粒徑分布為呈雙峰型。發(fā)達(dá)國家則采用“一鍋法”制粒工藝，用一臺(tái)設(shè)備分步完成混合、制粒和真空干燥。干燥可采用微波加熱方式，調(diào)節(jié)真空度和微波輻射條件，可控制顆粒的孔隙率。真空微波干燥的干燥速度快，加熱溫度低，這對(duì)熱敏性藥物極為有利。
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圖3 |
圖4
壓
■ -11.0%；○-14.4%；▲-27.2%；□-40.1%；●-46.4%
圖5 圖6
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圖8
微波的能力越強(qiáng)，即使顆粒的含水率不同，也能實(shí)現(xiàn)均一速率的干燥。
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圖9 |
干燥制粒。由螺桿泵1將浸膏或漿料泵在聚四氟乙烯（玻璃增強(qiáng)）傳輸帶9上，由微波發(fā)生器2對(duì)物料輻射加熱，再由破碎機(jī)5將干燥物整成顆粒，***后由排出機(jī)構(gòu)6排出。該機(jī)的干燥效率是傳統(tǒng)方法的十倍，用于食品顆粒干燥時(shí)，其組織狀態(tài)接近于冷凍干燥，但運(yùn)行成本要小于冷凍干燥。
二、在微粉碎方面的應(yīng)用
中藥飲片粉碎打粉，直接入藥的工藝至今仍占主要地位，據(jù)2000版藥典，全藥材粉末制劑品種有261個(gè)，占制劑品種的57.2%。植物性中藥的細(xì)胞大小約5～60μ其有效成分大多貯在細(xì)胞壁內(nèi)，而細(xì)胞壁可成為釋藥的屏障。試驗(yàn)表明，若將細(xì)胞壁破碎，使細(xì)胞質(zhì)逸出，其藥效可提高1.5～2倍。破壁后的微粉中藥飲片可制成袋泡劑，用開水浸泡10～20分鐘后即可服用，可取代已沿用了二千年之久的水煎湯劑。
破壁微粉碎已成為當(dāng)今中藥界的熱門課題。在傳統(tǒng)的沖擊型粉碎機(jī)基礎(chǔ)上，人們發(fā)展了振動(dòng)磨，它利用介質(zhì)球的高頻振動(dòng)來研磨藥材，產(chǎn)品細(xì)度可達(dá)到10μ。利用文氏噴嘴加速空氣的氣流粉碎機(jī)，將氣流加速到超音速，用它來粉碎非纖維性的中藥材，產(chǎn)品細(xì)度可達(dá)5μ。但作為一個(gè)工業(yè)化的生產(chǎn)設(shè)備以及制藥行業(yè)GMP的特殊要求，人們?nèi)孕枧?。在提高單機(jī)生產(chǎn)能力、折裝清洗方便、低能耗、重金屬超標(biāo)、一臺(tái)設(shè)備能粉碎不同的物料、同物料不同的細(xì)度等方面仍有待發(fā)展。粉碎前，用微波輻射藥材顆粒，可使細(xì)胞壁變得疏松或破裂，它有利于中藥的破壁微粉碎?？蛇M(jìn)一步提高沖擊型粉碎機(jī)線速度，由現(xiàn)在的
三、在粉粒體殺菌方面的應(yīng)用
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圖10 |
綜合上述各章節(jié)的分析，微波技術(shù)在藥機(jī)的應(yīng)用雖已起步，但缺乏深度，某些方面還是空白。微波獨(dú)特的加熱原理和效應(yīng)為藥機(jī)產(chǎn)品的技術(shù)提升帶來了新思路，也必將創(chuàng)造新的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
