ПРЕСС-ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ШАРООБРАЗНЫХ ТАБЛЕТОК

Полезная модель относится к области обработки материалов давлением, конкретно к конструкции пуансонов пресс-инструмента роторного таблеточного пресса.
На предприятиях медицинской промышленности под технологическим процессом таблетирования понимают весь комплекс операций от обработки исходного материала до получения качественной продукции в виде таблеток включительно [1]. Основной стадией процесса таблетирования является сжатие таблеточной массы (фиг. 1 поз. 2) в пространстве между матрицей (фиг. 1, поз. 3), нижним и верхним пуансонами (фиг. 1, поз. 1, 4).
Известны несколько видов пуансонов: многоместные (Авторское свидетельство СССР №617288), пластинчатые (Авторское свидетельство СССР 867665), сложной формы (патент РФ №2529329, Авторское свидетельство СССР №996099). В фармацевтической промышленности используются соосно установленные в матричной полости цилиндрические пуансоны с плоской или вогнутой рабочей поверхностью [2].
За рубежом геометрические размеры пресс-инструмента для производства таблеток нормируется ISO 18084:2011. В стандарте установлены две формы рабочей поверхности пуансонов в зависимости от вида получаемых таблеток: плоские и двояковыпуклые с фаской, риской [3].
В России имеется аналогичный стандарт для нормирования формы таблеток, в котором таблетки двояковыпуклые разделяются по отношению радиуса сферы к диаметру пуансона: мелкая сфера, нормальная, полуглубокая и глубокая с соотношением R/D равным 2,0, 1,5, 1,1, 0,75 соответственно [4]
Ближайшим аналогом заявленной полезной модели является цилиндрический пресс-инструмент для производства таблеток, обладающий сферической рабочей поверхностью с отношением радиуса сферической рабочей поверхности (R) к диаметру пуансона (D) равном 0,75 (глубокая сфера) /прототип/ [5].
Преимуществом пресс-инструмента данной формы является возможность получения таблеток, с высоким радиусом кривизны верхней и нижней сферы, что снижает трение таблеток при их вращении в дражировочном котле, а следовательно, облегчает нанесение оболочки. Недостатком является невозможность получения таблеток шарообразной формы, которые могут служить основой для получения драже или таблеток, покрытых оболочкой шарообразной формы.
Согласно ГФ X ст. №235, драже - твердая дозированная шарообразная лекарственная форма, получаемая путем многократного наслаивания (дражирование) лекарственных и вспомогательных веществ на сахарные гранулы (крупку).
В патентной литературе имеются многочисленные примеры составов и технологии получения драже аскорбиновой кислоты (Патент РФ №2257094), мумие (Патент РФ №2513227), порошка пантов марала (Патент РФ №2496325), экстракта прополиса (Заявка на Патент РФ №2013110004) и др. Способ производства драже включает многократное наслаивание вспомогательных и действующих веществ на сахарную крупку сахарным сиропом. Технологический процесс имеет множество недостатков, таких как длительность (не менее 5 суток), трудоемкость, не более 50 кг готового драже на единицу оборудования в смену (8 часов). Кроме того процесс наслаивания сахарным сиропом сопровождается значительными (более 5%) механическими и технологическими потерями действующих веществ, в том числе от гидролиза и микробной контаминации.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в создании пресс-инструмента для производства шарообразных таблеток. Заявленный в настоящей модели пресс-инструмент состоит из матрицы, верхнего и нижнего пуансона (фиг. 1, поз. 1, 3, 4 соответственно), в виде цилиндров (фиг. 1 поз. 1, 4) диаметром от 5 до 18 мм со сферической рабочей поверхностью, отличающихся тем, что, отношение радиуса сферической рабочей поверхности (R) к диаметру пуансона (D) составляет от 0,55 до 0,70 и смещение радиуса сферы рабочей поверхности от нижней кромки пуансона (H) составляет 0,5-2,0 мм (фиг. 2).
Технический результат, получаемый при этом сводится к созданию конструкции пуансонов, использование которых позволяет получать шарообразные таблетки или драже после покрытия оболочкой с применением стандартного таблеточного пресса, например, РТМ-12 или РТМ-41.
Для достижения указанного технического результата рабочую поверхность пуансонов обрабатывают резцом, и/или электрохимическим травлением до получения сферической поверхности с отношением радиуса сферической рабочей поверхности (R) к диаметру пуансона (D) от 0,55 до 0,70 и смещением радиуса сферы рабочей поверхности от нижней кромки пуансона (H) от 0,5 до 2,0 мм.
Сопоставительный анализ с известным техническим решением показал, что заявленное техническое решение позволяет изготавливать с применением стандартной механообработки пуансоны со сферической поверхностью (пример 1), применение которых гарантирует устойчивое производство шарообразных таблеток, в том числе таблеток-ядрер для последующего покрытия оболочкой с целью получения драже (пример 2).
К совокупности существенных признаков заявленного пресс-инструмента для получения шарообразных таблеток, позволяющих получить упомянутый технический результат следует отнести то, что:
- отношение радиуса рабочей поверхности к диаметру пуансона от 0,55 до 0,70 позволяет получать таблетки с формой наиболее соответствующей шарообразной,
- смещение радиуса сферы рабочей поверхности от нижней кромки пуансона 0,5-2,0 мм позволяет добиться кромки минимальной высоты от 1,0 до 4,0 мм (таблетки диаметром 5,0 и 18 мм соответственно). Изменение геометрических размеров пуансонов пресс-инструмента в сторону от заявленных пределов или затрудняет его изготовление (пример 1) или приводит к нарушению геометрии таблетки и, как следствие, невозможности получить шарообразное драже (пример 2).
На чертежах представлена конструкция пресс-инструмента в виде матрицы, нижнего и верхнего пуансонов (фиг. 1) и размеры заявленной полезной модели (фиг. 2).
Нижний и верхний пределы диаметра пуансонов 5-18 мм выбраны с учетом совместимости с стандартным пресс-инструментом таблеточного пресса РТМ-41. Пуансоны диаметром 4 мм обладают недостаточной прочностью, поэтому быстро разрушаются при таблетировании. Пуансоны диаметром, более 18 мм не могут применяться для получения драже (см. пример 1).
Отношение радиуса сферической рабочей поверхности (R) к диаметру пуансона (D) от 0,55 до 0,70 является оптимальным и рассчитано по смещению радиуса сферы рабочей поверхности от нижней кромки пуансона (H) в пределах от 0,5 до 2,0 мм. Увеличение (H) более 2,0 мм приводит к образованию кромки на таблетке высотой 4,0 мм, что существенно искажает шарообразную форму. Уменьшение (H) менее 0,5 мм рационально с точки зрения идеальной шарообразной формы, однако не имеет смысла вследствие образования острой кромки, снижающей прочность инструмента при прессовании.
Использование полезной модели (пуансонов с заявленной геометрией рабочей плоскости) позволяет получать сферические таблетки-ядра, пригодные для покрытия оболочкой, что позволяет заменить сложный и дорогостоящий процесс дражирования на прямое прессование с последующим нанесением оболочки. Это проводит к улучшению технико-экономических параметров производственного процесса за счет исключения трудоемких стадий получения сахарной крупки, получения корпуса драже, его калибровки и докатки. Кроме того замена послойного нанесения субстанций с помощью сахарного сиропа на прямое прессование смеси действующих и вспомогательных веществ приводит к увеличению стабильности показателей качества готовой продукции при производстве и хранении (пример 2).
Таким образом, заявленная конструкция пуансонов пресс-инструмента позволяет получать таблетки шарообразной формы. Изменение конструкции в сторону от заявленных пределов или снижает эксплутационные характеристики пуансонов или делает невозможным получение шарообразных таблеток-ядер годных для получения лекарственной формы драже, после покрытия оболочкой.
Пример 1
Заготовки пуансонов, выполненные из стали ХВГ (ГОСТ 5950-2000) устанавливали в шпиндель станка ЭХФ-А1 и проводили процесс электрохимической выборки поверхности согласно чертежу (фиг. 1. и табл. 1). Полученные пуансоны закаливали при температуре 820-950°C, охлаждение проводили в масле. Анализ качества полученных пуансонов показал, что опытный образец №1 (табл. 1) не может быть использован в производстве, т.к. имеет очень острую и тонкую кромку. При прессовании таблеток такие пуансоны быстро разрушаются вследствие недостаточной прочности. Изготовление опытного образца №7 (табл. 1) не вызвало существенных затруднений, за исключением того, что в технологический процесс добавлена стадия предварительной обработки поверхности на токарном станке. Однако, изготовление таких пуансонов не имеет смысла вследствие высокой кромки получаемых с их применением таблеток (6 мм) и радиуса 13,5 мм. Это, в конечном счете, приведет к нерациональному расходу вспомогательных веществ т.к. полученная после дражирования лекарственная форма имела диаметр 32 мм.
Таким образом, заявленный настоящей полезной моделью пресс-инструмент имеет следующие оптимальные размеры:
- диаметр от 5 до 18 мм,
- отношение радиуса сферической рабочей поверхности (R) к диаметру пуансона (D) от 0,55 до 0,70,
- смещение радиуса сферы рабочей поверхности от нижней кромки пуансона (H) составляет 0,5-2,0 мм
Пример 2
В смеситель загружали 0,23 кг аскорбиновой кислоты, 0,04 кг стеарата кальция, 0,04 кг ароматизатора и 0,72 кг сорбита и перемешивали до однородного состояния. Полученную таблеточную массу загружали в бункер-питатель таблеточного пресса РТМ-12 и прессовали пуансонами диаметром 7 мм со сферической поверхностью (R=4 мм) (заявленная полезная модель). Средняя масса таблетки 0,25±0,0125 г, высота 6,5±0,1 мм, высота кромки 2,0±0,1 мм (рис. 1, поз. 1). Одновременно таблеточную массу прессовали пуансонами диаметром 7 мм, глубокая сфера (R=5,25 мм) (прототип). Средняя масса таблеток 0,28±0,0125 г, высота 6,5±0,1 мм, высота кромки 4,0±0,2 мм (рис. 1. поз. 2).
В чистый подготовленный к работе дражировочный котел загружали предварительно взвешенные 1 кг обеспыленных таблеток-ядер. Включали вращение котла и проводили поливку по 15-30 г суспензии для наслаивания (тальк 8,0 г, титана двуокись 2,0 г, сорбитоловый сироп 75% 200,0 г). Делали выдержку 2-5 минуты до однородного увлажнения таблеток. После однородного увлажнения вели сушку до высыхания таблеток. Среднее время одной операции поливки - сушки - выдержки не менее 5 минут. Грунтовку и наслаивание вели до получения массы таблеток 0,3 г и 0,45 г (заявленная полезная модель и прототип соответственно). В результате получено 1,15 и 1,43 кг грунтованных таблеток (заявленная полезная модель и прототип соответственно).
В чистый подготовленный к работе дражировочный котел загружали, предварительно взвешенные таблетки после наслаивания включали вращение котла и проводили поливку 15-30 г суспензии для окрашивания (рибофлавин 4,0 г, сорбитоловый сироп 80% 120,0 г). Делали выдержку 2-5 минуты до однородного увлажнения таблеток, затем сушку до высыхания таблеток. Среднее время одной операции поливки - сушки - выдержки не менее 5 минут. Таблетки заявленной полезной модели после окрашивания желтые с однородной шарообразной поверхностью (рис. 2, поз. 1). В результате получено 1,25 кг драже аскорбиной кислоты. Средняя масса драже 0,27±0,1 г, диаметр 8,5 мм. Распадаемость 15 минут. Прочность на раздавливание 80±3 Н. Содержание аскорбиновой кислоты 0,050±0,002 г в одном драже. Выход процесса 95%. Инактивация аскорбиновой кислоты 3,0%
Драже прототипа имеют неправильную форму после наслаивания (рис. 2 поз 2). Масса 0,47 г. Распадаемость, более 15 минут. Прочность на раздавливание 150 Н. Выход на стадии покрытия оболочкой составляет 90%. Инактивация аскорбиновой кислоты 15%.
Литература
1. Белоусов В.А., Борзунов Е.Е., Вальтер М.Б., Кольман-Иванов И.Э. Таблеточные машины в медицинской промышленности. - М.: Медицина, 1975. - 180 с.
2. Федорченко И.М. и Андриевский Р.А. Основы порошковой металлургии, Киев, изд. АН УССР, 1963, с. 197.
3. ISO 18084:2011. Оснастка для прессования таблеток. Пуансоны.
4. ОСТ 64-072-89. Типоразмерный ряд таблеток и матрицы.
5. ТУ 64-7-348-83. Пресс-инструмент для производства таблеток. /Прототип/