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近红外光谱仪混料均匀度在线检测技术

2018.8.02
  1. 制药行业目前状况:

对制药企业来说,混料是几乎每种药品都会有的一个生产环节,混料均匀度好坏直接影响到成品药的药效。对混料均匀度的检测,一般的做法是在认为混料均匀的时刻停机,然后在混料罐中物料的不同部位取样进行实验室化验分析,如果其中某种成分的含量值一致的话,即认为混料达到均匀。由于该做法的时效性差,所以一般确定混料均匀的时刻后,以后就不再做化验分析,以该时间来进行混料。对混料过程的理解仅凭经验和实验,无法提供精确有效的信息,无法对药物在混料过程中产生的质量问题进行跟踪。目前的制药企业对混料均匀度没有一个标准的检测方法,普遍都是采用延长混料时间的方法来确保zui终混料的均匀,但这样做往往是大大降低了生产效率,而zui后的混料的均匀度也不能保证。

 

2.  AOTF近红外检测方案:

采用AOTF近红外光谱仪进行混料均匀度检测,无须建模,快速高效。仪器直接安装在混料机上,仪器随混料机一起转动,通过蓝宝石视窗对混料的均匀度进行在线实时的检测分析。分析结果以MBSD趋势图和数据表的形式给出,简明、直观,对混料过程中的混料均匀度情况一目了然,大大缩短了混料时间,提高了混料的效率。

3.  目的:

实现对混料过程的检测,实时掌握混料的均匀度情况,选择zui佳的出料时间,提高效率。

4.  意义:

AOTF近红外光谱仪对混料过程中的物料均匀度情况进行分析,验证分析的结果完全能够达到实际应用的要求,具有巨大的应用价值:

(1)采用近红外仪器对混料的均匀度进行非接触、无损测量,绿色环保、快速高效。AOTF近红外仪器抗震性好,能够随混料机一起旋转,在线检测混料的均匀度。

(2)快速高效,节省成本,提高产品质量。对均匀度的分析是以光谱比对的方式来实现的,无须取样分析,无须建立数学模型,速度快,实时显示混料的均匀度变化情况。

(3)实时分析,提高工作效率。通过在线观察近红外分析的均匀度趋势线,可以实时知道混料的均匀度情况。一般可提高工作效率4-5倍,而且减少了因人为操作所产生的批次性差异。

 

5.实验部分 

 

5.1 4030仪器用于1维混料检测

 

5.1.1 仪器条件和样品:

实验仪器:

美国BRIMROSE公司生产的Luminar 4030型在线近红外光谱

分析: 根据这9罐料的混合数据发现,在混料进行到5min20min时趋势线的MBSD值相对都比较低,在混料的低谷出现了8次,占总数的88.9%,是混料均匀的时间。在混料进行到3min10min时,出现在波动低谷位置的次数均为5次,占总数的55.6%,是均匀度不够稳定的时间。对每一个混料过程来说,除zui初的5min内均匀度变化zui大外,其他的时间里均位于我们设定的MBSD Limit线以下,处于一个小范围的波动区域。

结论: 利用调整后的参数对9罐料的在线光谱分析,均表现出良好的混料均匀度趋势。但由于批次性差异的存在,混料的均匀的时间不是一个固定的时刻,应该是一个时间段。对于乌鸡白凤丸这种混料过程来说,由于参与混料的其中一个组分为22种料粗混的粉末,其批次性差异比较大。传统混料采用的混料时间为50min。结合通过以上的统计分析,在混料进行到20min左右时均匀度比较好,可以实时参考MBSD趋势线出料。

5.2 4030仪器用于2维混料检测

5.2.1 仪器条件和样品:

检测仪器:美国BRIMROSE公司生产的Luminar 4030型在线近红外光谱仪

 二维混料机:常州市震华干燥设备有限公司生产的EYH-1500A型摇滚式(二维)混合机。 

 实验结论

     综合以上的分析,发现在zui初混料的1小时内二维光谱已经显示出了明显的均匀度的趋势,之后的时间里趋势线只是在做小范围的波动。咨询了混料机的厂家常州市震华干燥设备有限公司,理论上EYH-1500A摇滚式(二维)混合机运行20min左右即可使物料达到混料均匀的状态。这与我们光谱分析得出的结论是一致的。至于具体混料工艺时间的调整,还需要大量实验室分析数据的支持。

对于仪器参数的调整,进行了两次分析,参数设置如下:

10次光谱平均、1450nm处吸光度范围为0.5880.606(如图7~图21的分析);

100次光谱平均、1450nm处吸光度≥0.511800nm处吸光度≥0.52(如图22~图31的分析)。

以上实验的波长范围均为13002000nm、延时350msBlock size = 20MBSD limit=0.000045

通过分析发现,由于100次光谱平均采用了两个吸光度范围,而且只设置了范围的下限,对光谱的过滤效果比较显著,因此采用100次平均的图22~图31的均匀度趋势线比图7~图21更加显著,趋势线更加平滑。


济南金宏利实业
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