膠囊充填機充填控制技術分析

鄭懋辰

【摘 要】本文通過對膠囊充填機充填裝量控制精度與充填結構的影響因素及充填物料自身的影響因素的系統(tǒng)性分析，使操作者能有對策性的認識。【主題詞】膠囊充填機 控制 技術

【中圖分類號】TP271 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）03-0374-02

國內的膠囊充填機大都數(shù)以填塞式定量法機型為主，其充填量大小由計量盤的厚定來確定，與充填物料的松密度有關。同時，充填裝量控制精度與充填結構的影響因素及充填物料自身的影響因素有關。

一、充填結構控制分析

對填塞式定量法機型的膠囊充填機來說，每粒膠囊所充填量可用以下公式表示： W=kψρλV= kψρλπ/4×D2h 其中，W為每粒膠囊所充填重量，mg；k為充填桿預置位系數(shù)，與五個工位充填桿初始預調位置有關；ψ為物料的充填系數(shù)；ρ為物料的松密度，mg/mm3；λ為充填桿壓力影響系數(shù)；D為計量盤中每個計量孔孔徑，mm；h為計量盤的厚度，mm。 根據(jù)不同膠囊型號所配置不同計量孔孔徑，上述公式可簡化為表1。

表1膠囊型號與膠囊所充填重量關系

膠囊型號 0# 1# 2# 3# 4#

從中可以看到，當計量盤厚度h一定時，影響充填裝量精度的可變因素與k、ψ、ρ、λ四者有關。

1、充填桿預置位置系數(shù)k

由于，一般計量盤上有六個工位充填孔和相應的充填桿，而充填桿初始預調位置（即沖桿壓入充填孔的深度）（如圖1所示）的考慮中，其中五個工位充填桿參與物料的壓緊，有一個工位充填桿把計量孔中的粉柱體壓入膠囊體內。然而，這五個工位充填桿初始預調位置決定了壓入計量孔內的粉柱體重量。如圖把充填桿壓入計量孔預調位置深度設為Δhi，則壓緊預調位置深度Δhi不同，對充填裝量精度影響也不同，為此引入了充填桿預置位系數(shù)k。根據(jù)理論分析和實際統(tǒng)計，可得到充填桿預置位置系數(shù)k與下式接近： k=1+ΣΔhi /5.5h，式中，k 為充填桿預置位置系數(shù)k；h為計量盤的厚度，mm；ΣΔhi分別指第1工位至第5工位的充填桿壓入預調位置深度總和，ΣΔhi =Δh1+Δh2+Δh3+Δh4+Δh5（mm）。 一般來講，預調位置深度總和ΣΔhi越大，則每個膠囊在同一計量盤上裝量越大。但ΣΔhi量過大，則會引起充填物過緊壓縮，造成“塞粉”現(xiàn)象。按使用經(jīng)驗一般推薦的范圍為0≤ΣΔhi≤0.35%h，其Δhi中Δh1至Δh5呈遞減排列。當計量盤中計量孔理論容積與膠囊應裝量接近時，可選擇Δh1至Δh4量很小或接近于0，只是Δh5選1-0.5mm略沖一下以減小計量盤間歇回轉時的“飛粉”現(xiàn)象。

2、物料的充填系數(shù)ψ

由于充填物自身的爽滑性、顆粒形式及休止角不同，在同樣計量孔、充填桿預調位置深度和充填桿壓力條件下所產(chǎn)生的膠囊充填裝量也略有不同。可根據(jù)不同充填物在一定參數(shù)選定時，得到經(jīng)驗數(shù)據(jù)，經(jīng)驗數(shù)據(jù)可作試驗并按下公式計算而得：ψ= W/0.785kψρλD2h 筆者經(jīng)過多年數(shù)據(jù)的統(tǒng)計計算可得到表2中的參考物料的充填系數(shù)ψ，可以看到，當物料內添加3%～5%的硬脂酸鎂類潤滑劑后，其爽滑性增加。然后當參考選用上述物料的充填系數(shù)ψ后，可根據(jù)所稱重的每粒膠囊凈重后再反復用公式校驗修正。表2 物料參考充填系數(shù)ψ

物料的大致狀況

可以看到，當物料混合越均勻，就越能真實反映充填物料的松密度，相應的充填裝量精度也越高。

4、充填桿壓力影響系數(shù)λ

一般同型號和同一制造商的膠囊充填機的充填桿沖力是一定的，但近期為了適應中藥膠囊生產(chǎn)，瑞安飛云機械廠的膠囊充填機采用增大力矩的充填桿沖力解決了中藥膠囊的粘度和大裝量的要求。為了討論膠囊充填裝量精度方便，在此引入充填桿壓力影響系數(shù)λ，對采用增大力矩的充填桿沖力的膠囊充填機來說，充填桿壓力影響系數(shù)λ可取1.02-1.06，而一般的膠囊充填機λ取1。

二、充填物料對膠囊充填機的影響

1、充填物料的流動性

充填物料的流動性也指爽滑性，充填物料品種常有粉劑和顆粒劑等，充填物料的流動性好壞將直接影響膠囊裝量精度的控制。充填的粉劑或顆粒劑的休止角、松密度、粒度分布性及含水量都直接影響其流動性。

一般來說，當充填的粉劑或顆粒劑堆積時，其顆粒劑休止角比粉劑休止角小，故顆粒劑的流動性好，膠囊充填的裝量精度易于控制。而松密度是指粉劑或顆粒劑單位容積的重量，在充填過程中表現(xiàn)為單位容積的重量較大，流動性則好，也易于控制膠囊充填的裝量精度；反之，單位容積的重量較小，流動性則差，也難以控制膠囊充填的裝量精度。在膠囊充填的實踐中，當充填藥品的松密度在500mg/ml以上時，表現(xiàn)為易于控制膠囊充填的裝量精度，而當充填藥品的松密度在450mg/ml以下時，表現(xiàn)為較難以控制膠囊充填的裝量精度。