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德國 Pharmag 固體製劑研發與先導造粒系統選型指南:從配方捏合、造粒整粒到打錠驗證的一體化模組解決方案

模組化萬能架構核心理念

製藥研發實驗室(R&D)、劑型開發部門(Galenic Formulation)與先導試驗工廠常面臨實驗室空間有限、設備購置成本高昂,以及頻繁更換活性成分(API)導致清潔驗證繁瑣等挑戰。

德國 Pharma Test 集團旗下之 Pharmag 先導試驗系統,採用經典的「萬能驅動主機+隨插即用工作模組」架構:

  1. 萬能驅動主機(P-UAM): 提供穩定且精確的變頻無段調速動力,轉速範圍為 50 至 450 rpm(精度達正負 1 rpm),馬達功率 600W。

  2. 萬向減速齒輪箱(UGD): 具備 1:10 減速比,提供 5 至 45 rpm 之低速高扭矩輸出(扭矩約 60 Nm),可 90 度自由調整角度,專為高黏度濕軟材捏合與重負荷擠壓造粒設計。

  3. 免工具快拆法蘭(Quick-Lock Flange): 各工作模組均配備標準快拆介面,無需繁複工具即可在數分鐘內快速更換混合、造粒、滾圓、充填或打錠模組,大幅提升實驗室坪效並降低驗證難度。

固體製劑造粒完整工藝流程鏈

一套完整的固體製劑先導造粒驗證工序,由以下四個核心環節構成:

環節一:乾混與濕軟材捏合(使用 P-PM-4 或 PSM-8) 環節二:濕式擠壓造粒與乾燥後整粒分級(使用 WG-30 搭配 UGD 齒輪箱) 環節三:特殊劑型之微丸離心滾圓(選配 PLT 模組) 環節四:粒徑分佈品管確效與可壓性驗證(使用 AS-200 篩分機與 Riva MiniPress 打錠機)

核心設備型號與選型詳細說明

1. P-PM-4 行星式剪切混合機(軟材捏合首選)

  • 運作原理: 採用行星公轉與自轉雙重運動模式,產生強大的軸向與徑向剪切力,物料在料桶內不斷進行剪切、折疊與重新分佈,徹底消除混合死角。

  • 關鍵規格: 總容量 4.0 公升,最大操作工作容量為 2.5 公升。轉速範圍 50 至 450 rpm(由 P-UAM 主機直接驅動)。接觸材質為鏡面 AISI 316 或 304 不鏽鋼,頂蓋標配磁簧開關安全互鎖裝置。

  • 選型適用點: 濕法造粒前段關鍵製程。能將主成分、賦形劑與潤濕黏合劑均勻揉合為均質軟材,達成「手捏成團、輕壓即散」的理想造粒前置狀態。

2. PSM-8 雙螺帶剪切混合機(大容量乾混適用)

  • 運作原理: 利用雙向螺旋葉片產生對流循環混合,剪切力溫和,有效保護物料原始晶型與顆粒結構。

  • 關鍵規格: 總容量 8.0 公升,最大操作工作容量為 5.0 公升。

  • 選型適用點: 適合較大批量的粉體乾混工序,能使微量活性成分在大量輔料中達到高度分散均勻性。

3. WG-30 搖擺式造粒與整粒機模組(全製程核心旗艦款)

  • 運作原理: 透過搖擺式轉子之正反向往復旋轉運動,將物料溫和且均勻地擠壓通過弧形不鏽鋼篩網。

  • 關鍵規格: 每小時最高產能達 30 公斤。篩網孔徑涵蓋 0.5 mm 至 3.0 mm,採用快拆式張緊固定機構。必須搭配 UGD 減速齒輪箱驅動(工作轉速 5 至 45 rpm)。全機接液與接觸組件採用 AISI 316L 醫療級不鏽鋼製作,耐受高壓蒸氣滅菌。

  • 雙重工藝功能:

    • 濕式擠壓造粒:將捏合完成之軟材擠壓成均勻的圓柱狀顆粒,防止後續乾燥過程產生大面積板結塊。

    • 乾式粉碎整粒:將烘乾後之顆粒或乾式壓塊物料進行解聚與均質整粒,剔除過大顆粒並嚴格抑制細粉生成,提供壓錠充填所需的最佳流動性。

4. PLT 滾圓成型盤模組(微丸與長效控釋製劑專用)

  • 運作原理: 利用傾斜旋轉圓盤產生之離心力與底盤表面精密加工之摩擦力,促使物料在盤內高速翻滾、自轉碰撞並完成表面修圓。

  • 關鍵規格: 傾斜角度與旋轉轉速均可精確調控,內壁具備高規格鏡面拋光以防止黏壁。

  • 選型適用點: 多單元微丸系統(MUPS)及緩控釋微丸包衣開發。可將 WG-30 擠出的長條狀濕顆粒迅速修整為真球度極高之球形微丸(Pellets)。

5. AS-200 實驗室振動篩分儀(粒度分佈確效標準)

  • 運作原理: 採用專利 3D 拋擲運動技術,電磁驅動使樣品在篩網表面形成立體拋擲與旋轉流場,避免網孔堵塞。

  • 關鍵規格: 篩分粒徑範圍 20 微米至 25 毫米(20 µm 至 25 mm),單批次樣品處理量最高達 3 公斤。最多可容納 9 層直徑 200 mm(高度 50 mm)之標準篩框。符合 ISO 3310-1 與 ASTM E11 規範。

  • 選型適用點: 造粒工序後之粒度分佈(PSD)確效評估。精準監控 D10、D50、D90 數據與細粉比例,為藥品查驗登記(ANDA / NDA)提供法定粒徑分佈佐證。

6. Riva MiniPress M II 偏心單衝打錠機(小量可行性驗證)

  • 運作原理: 採用偏心單衝機械結構,重力進料靴由中央曲軸驅動往復擺動,實現單沖連續壓錠。

  • 關鍵規格: 最大主壓能力達 60 kN(6 噸)。最高產能每小時 6,000 錠。上沖深入深度 3 至 14 mm 無段可調,下沖填料深度最大達 18 mm。支援最大錠徑:圓形 24 mm、異形 10 x 25 mm。單相 230V,馬達功率 1.5 kW。

  • 選型適用點: 僅需數十克至數百克之微量造粒樣品即可展開打錠測試,快速驗證顆粒之流動性、填充均一度、可壓性曲線與錠劑抗張強度。

7. MiniPress II 全自動旋轉式打錠機(放大製程模擬首選)

  • 運作原理: 全自動旋轉式連續多工位打錠,機構內建獨立預壓輪與主壓輪,並配置過載安全防護機制。

  • 關鍵規格: 預壓力最高 20 kN,主壓力最高 60 kN。轉盤轉速 12 至 32 rpm 變頻無段調速。工位規格涵蓋 Mono Tooling D 軌(8 工位,產能最高 15,000 錠/小時)、B 軌(10 工位,產能最高 19,000 錠/小時)、BB 軌(12 工位,產能最高 19,000 錠/小時),以及多規格混裝模組。標配強制進料器(Force Feeder)。

  • 選型適用點: 用於先導試驗批次生產與量產放大參數模擬。能精準評估顆粒在高速充填下的排氣效果,徹底消除工業生產常見的脫蓋(Capping)與層裂(Lamination)問題。

藥廠研發情境與推薦配置方案

方案 A:標準固體製劑研發與打錠先導工作站(經典 R&D 配備)

  • 目標應用: 常規口服固體製劑(OSD)研發、配方篩選、濕法造粒與打錠工藝參數摸索。

  • 建議設備組合:

    1. 動力主機:P-UAM 萬用動力主機

    2. 減速機構:UGD 萬向齒輪箱

    3. 軟材捏合:P-PM-4 行星式混合機(4 公升)

    4. 造粒整粒:WG-30 搖擺式造粒機(標配 0.8 mm、1.2 mm、1.8 mm 不鏽鋼篩網)

    5. 打錠確效:Riva MiniPress M II 單衝打錠機

  • 方案綜效: 共用一套驅動系統即可完整涵蓋前段捏合與造粒整粒需求,相較於採購多台獨立單機可節省約 60% 預算與空間,是固體製劑研發單位最具性價比的投資配置。

方案 B:微丸與緩控釋顆粒先導開發工作站(MUPS & Pellets 專用)

  • 目標應用: 腸溶微丸、緩釋微丸、多單元微丸系統及硬膠囊充填顆粒之開發。

  • 建議設備組合:

    1. 動力與造粒:P-UAM 萬用主機 + UGD 萬向齒輪箱 + WG-30 搖擺式造粒機(用於擠出柱狀濕軟材)

    2. 滾圓修整:PLT 滾圓盤模組(將條狀物料離心滾圓為高圓整度球體)

    3. 粒度分級:AS-200 實驗室振動篩分儀(嚴格篩除過大與過細微粒,確保均一包衣基底)

  • 方案綜效: 能在桌上型研發規模產出圓整度優於 0.9 的高規格微丸,免去前期動用大型流動床滾圓機的高昂能耗與原料損耗。

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