CN109531857B - 一种透明质酸或其盐颗粒的制备方法及所得产品 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种透明质酸或其盐颗粒的制备方法及所得产品，本发明所述的透明质酸颗粒制备方法为干法制粒法，将透明质酸或其盐粉末在不使用粘合剂的情况下经干法辊压造粒法辊压、粉碎、精细制粒、筛分、出料即得透明质酸或其盐颗粒。本发明产品具有堆积密度大、吸湿性弱、流动性好、稳定性好等特点，在使用过程中具有易于溶解、添加方便、减少了粉尘浪费和污染、长期储存和运输粉化率低等优点。本发明制备方法操作简单、需要的设备少、不需加粘合剂和辅料，对透明质酸或其盐的结构、性质无影响，可工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种透明质酸或其盐颗粒的制备方法，具体涉及一种采用干法辊压造粒工艺制备流动性好、堆积密度大、吸湿率低的透明质酸或其盐颗粒的方法及所得产品，属于透明质酸造粒技术领域。
背景技术
透明质酸(hyaluronic acid，HA)是一种酸性黏多糖，是由N-乙酰氨基葡糖和D-葡糖醛酸双糖重复单位通过β-(1→4)糖苷键和β-(1→3)糖苷键构成的无分支高分子糖胺聚糖，是天然的保湿因子，其水溶液具有粘度高、成膜性和润滑性等特点，因此广泛用于医药、化妆品、食品等领域，分子量一般为105－107Da（道尔顿）。
市面上常见的透明质酸或其盐原料产品均为白色或类白色的粉末，流动性差、容易扬尘、吸湿性强、对保存条件要求较高，且溶解时不宜分散、容易形成块状增加溶解难度。因此，为了改善透明质酸或其盐的外观形态并克服上述缺陷，需要经过一个重要的工序--制粒处理，经过制粒处理后，可进行下道工序压片、胶囊填充或以颗粒形式进行直接包装。
常用的制粒工艺有4 种：老式湿法制粒法、湿法混合制粒法、一步沸腾制粒法、干法制粒法。前3种制粒工艺中都有加湿和干燥工序，生产过程中粉尘大，废气排放污染环境，干燥工序还需要投入锅炉蒸汽设施，总的来说工艺步骤繁琐，设备投入较大。不仅如此，透明质酸或其盐是一种粘多糖，具有特殊的化学性质，比如对热敏感、吸水性强、水溶性好，因此，前3种制粒工艺中的加热加湿的步骤会使透明质酸或其盐吸水溶解，改变产品状态，给透明质酸颗粒的制备造成困难，而且会导致产品发生水解降解，影响产品的性能。相对而言，干法制粒无须加热和加湿步骤，避免了这些制粒方法带来的缺陷。
目前，大部分报道都是透明质酸或其盐作为产品的一部分进行统一的制粒处理，即透明质酸或其盐与其他成分混合进行制粒。例如，专利CN106807332A公开了一种新型的透明质酸修饰的多级纳米颗粒及其制备与应用，其中透明质酸钠只是作为辅料，对纳米颗粒起到保护作用。CN106727432A公开了一种类普鲁士蓝纳米颗粒及其制备方法与应用中，透明质酸钠也是作为一种有机高分子保护剂。这些方法中，透明质酸或其盐与其他成分一起混合进行造粒，需要加入粘结剂使颗粒形成，且造粒工艺都没有详细描述。还有报道通过化学交联的方式形成颗粒，例如专利CN101264348A（一种透明质酸钠凝胶颗粒的制备工艺）和CN101626754B（一种化学交联的透明质酸水凝胶纳米颗粒及其制备方法）都是将透明质酸钠与交联剂进行交联反应得到凝胶颗粒。这种化学交联的制粒方法仅适合于某些特定的场合，适用范围窄。
目前，干法造粒在对固体粉末进行造粒时，通常需要加入粘结剂或相同作用的辅料，而粘合剂或辅料的加入会对产品的纯度、溶解性等造成影响，如果不加入粘结剂，则无法形成颗粒或者形成的颗粒稳定性差，在外力作用下容易分散成粉，不利于储存和运输，使用时容易形成粉尘。并且为了满足透明质酸的使用要求，所得的透明质酸或其盐颗粒需要满足流动性、堆积密度、吸湿性和溶解速度的要求，这就对造粒工艺提出更高的要求。目前，未见对透明质酸或其盐纯品粉末进行造粒的详细报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种透明质酸或其盐颗粒的制备方法，该方法采用干法辊压造粒法将透明质酸或其盐纯品制成颗粒，通过控制原料的干燥失重率，不加入粘合剂也得到了稳定性好、粉化率低、堆积密度大、流动性好、吸湿率低的颗粒，克服了现有技术中干法辊压造粒需要加入粘结剂的技术偏见。
本发明的另一目的是提供采用该特殊方法得到的透明质酸或其盐颗粒，该颗粒具有稳定性好、粉化率低、堆积密度大、流动性好、吸湿率低等特点，在使用过程中具有添加方便、易于溶解、不成块、不易分散粉化的优点，对保存条件要求低，减少了粉尘浪费和污染，在日化领域中具有很好的应用。
本发明采用干法制粒法来制备透明质酸或其盐颗粒。干法制粒省略了加湿干燥工序，省去了传统湿法制粒中混合制软材、干燥的过程，缩短了工艺路线和生产周期，节约了成本；整个过程可控制粉尘飞扬，减少粉料和能源的浪费；造粒后可改善物料外观和流动性，成品粒度均匀，堆积密度増加，便于贮存和运输。干法制粒法尤其适用于热敏性、遇水易分解物质的制粒，透明质酸或其盐本身具有热敏性、遇水易溶解等特性，因此透明质酸或其盐颗粒的制备适合用干法制粒法。干法制粒法分为重压法和辊压法两种，重压法能耗高、效率低，辊压法具有更高的生产能力，能够精确地控制操作参数，因此本发明使用干法辊压法。
本发明具体技术方案如下：
一种透明质酸或其盐颗粒的制备方法，该方法包括以下步骤：以干燥失重率为3-20 wt%的透明质酸或其盐为原料，在不使用粘结剂的情况下通过干法辊压造粒法直接将透明质酸或其盐制成颗粒。
进一步的，上述方法中，所述干燥失重率指的是透明质酸或其盐干燥后损失的质量与干燥前质量的比值。干法制粒利用物料本身的结晶水，通过机械的挤压对粉体粒子进行压缩、成型、破碎和筛选，因此粉末原料的干燥失重率对制粒收率和颗粒产品的品质影响很大。尤其是，在研究时意外的发现，当控制合适的干燥失重率时，在不加入粘结剂或相同作用的辅料的情况下就能制成品质较优的颗粒，节省了粘结剂类辅料的使用，也避免了粘结剂类辅料对产品性能的影响。优选的，透明质酸或其盐原料的干燥失重率为5~18 wt%。本发明通过调整原料的干燥失重率，以透明质酸或其盐为唯一原料即可实现造粒，不需要加入粘结剂或相同作用的其他辅料，产品纯度高。
进一步的，干法压辊造粒法采用现有干法压辊造粒系统即可实现，例如可以采用辊压式干法制粒机，该设备带有自动上料系统、干法制粒系统和两级筛分系统。其工作原理为：透明质酸或其盐利用本身的结晶水，在不加入粘结剂的情况下被压辊挤压成薄片，随后通过破碎机构破碎、整粒、过筛，制成规定大小的、均匀的产品颗粒。
进一步的，上述方法中，造粒所用的透明质酸或其盐原料的粒径小于0.25mm，即能够通过60目筛。造粒所用的原料粉末粒径不能过大，过大在造粒过程中容易颗粒不均匀、成粒率低。
进一步的，干法辊压造粒时，原料透明质酸或其盐按照30~80 r/min的进料速度送入压辊中。压辊的转速为4~12 r/min。压辊的压力为5~15 Mpa。原料的进料速度、压辊的转速和压力对颗粒的堆积密度、休止角、吸湿率均有影响，优选的，原料透明质酸或其盐按照40~70 r/min的进料速度送入压辊中，压辊的转速为5~9 r/min，压辊的压力为8~12 Mpa。
进一步的，本发明方法适合于任意分子量的透明质酸或其盐，经试验验证，重均分子量范围在3000~3000000 Da的透明质酸或其盐均可以采用本发明方法得到性能好的颗粒。可根据需求，制备不同分子量要求的透明质酸或其盐颗粒。
进一步的，本发明所述的透明质酸盐可以是现有技术报道的任意透明质酸盐，例如透明质酸钠、透明质酸钾、透明质酸锌、透明质酸钙、透明质酸镁等中的一种或多种。
进一步的，步骤（3）中，粗颗粒经精细制粒后，选用10目~60目中任意两级筛网对所得颗粒进行筛分，得到所需粒度的透明质酸或其盐颗粒。根据产品粒径需求，选择符合要求的筛网孔径进行筛分即可。经试验验证，本发明方法可以根据需求制备得到粒径在10目~60目之间的任意粒径范围的颗粒。
本发明方法可以以透明质酸或其盐作为唯一原料进行造粒，得到的透明质酸或其盐颗粒纯度高，不含粘合剂及其他辅料，稳定性好、粉化率低、流动性好、吸湿率低、堆积密度高，具有保存条件要求低、添加方便、易于溶解、不成块、不易分散粉化、减少了粉尘浪费和污染等优点，也在本发明保护范围之内。
本发明采用干法制粒法制备透明质酸或其盐颗粒，通过控制原料的干燥失重率，使透明质酸或其盐粉末本身具有合适粘性，在不加入粘合剂和其他辅料的情况下可成功造粒，克服了干法造粒需要加入粘合剂的技术偏见，不加粘合剂和辅料对透明质酸或其盐的结构、性质无影响，更好发挥了透明质酸或其盐保水保湿、成膜、润滑的优良性能。此外，经过长期深入的研究和分析，最终获得了适宜的进料速度、压辊压力、压辊转速等工艺参数，通过制粒过程，能够有效改善产品的性状和流动性，使获得的透明质酸或其盐颗粒具有外型美观、堆积密度大、吸湿性弱、流动性好、颗粒稳定性好、粉化率低、便于运输和贮存等特点，在使用过程中具有添加方便、易于溶解、不成块、不易分散粉化、减少了粉尘浪费和污染的优点。且操作简单、需要的设备少，适合于大规模生产使用。
具体实施方式
下面结合具体实施例、对比例和实验例，进一步详细说明本发明，但是本领域技术人员应该理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。
下述实施例中，所用透明质酸或其盐的分子量为重均分子量，干燥失重率是指原料（透明质酸或其盐）在110℃条件下干燥15 min后损失的质量/原始质量。颗粒收率为所得颗粒质量/原料总质量。
下述实施例中，所用透明质酸或其盐均为华熙福瑞达生物医药有限公司生产。各实施例和对比例所用的透明质酸或其盐原料的情况如下表1所示。
实施例1
将透明质酸钠粉末（原料1）过60目振荡筛。将筛下的粉末投入干法制粒机进行制粒。制粒条件设定为：进料速度40 r/min，压辊转速5 r/min，压辊压力12 MPa，精细制粒速度80 rpm，筛分系统设定粒径为10目和40目。筛下的粉末按此进料速度送入压辊中，压成薄片，再经粉碎成粗颗粒，所得粗颗粒经精细制粒和两级筛分后，出料即得透明质酸钠颗粒。
实施例2
将透明质酸钠粉末（原料1）过60目振荡筛。将筛下的粉末投入干法制粒机进行制粒。制粒条件设定为：进料速度80 r/min，压辊转速12 r /min，压辊压力15 MPa，精细制粒速度80 rpm，筛分系统设定粒径为10目和40目。筛下的粉末按此进料速度送入压辊中，压成薄片，再经粉碎成粗颗粒，所得粗颗粒经精细制粒和两级筛分后，出料即得透明质酸钠颗粒。
实施例3
将透明质酸钠粉末（原料1）过60目振荡筛。将筛下的粉末投入干法制粒机进行制粒。制粒条件设定为：进料速度30 r/min，压辊转速4 r/min，压辊压力5 MPa，精细制粒速度80 rpm，筛分系统设定粒径为10目和40目。筛下的粉末按此进料速度送入压辊中，压成薄片，再经粉碎成粗颗粒，所得粗颗粒经精细制粒和两级筛分后，出料即得透明质酸钠颗粒。
实施例4
将透明质酸钠粉末（原料1）过60目振荡筛。将筛下的粉末投入干法制粒机进行制粒。制粒条件设定为：进料速度70 r/min，压辊转速9 r/min，压辊压力10 MPa，精细制粒速度80 rpm，筛分系统设定粒径为10目和40目。筛下的粉末按此进料速度送入压辊中，压成薄片，再经粉碎成粗颗粒，所得粗颗粒经精细制粒和两级筛分后，出料即得透明质酸钠颗粒。
实施例5
将透明质酸钠粉末（原料1）过60目振荡筛。将筛下的粉末投入干法制粒机进行制粒。制粒条件设定为：进料速度50 r/min，压辊转速5 r/min，压辊压力10 MPa，精细制粒速度80 rpm，筛分系统设定粒径为20目和40目。筛下的粉末按此进料速度送入压辊中，压成薄片，再经粉碎成粗颗粒，所得粗颗粒经精细制粒和两级筛分后，出料即得透明质酸钠颗粒。
实施例6
将透明质酸钾粉末（原料2）过60目振荡筛。将筛下的粉末投入干法制粒机进行制粒。制粒条件设定为：进料速度60 r/min，压辊转速6 r/min，压辊压力10 MPa，精细制粒速度80 rpm，筛分系统设定粒径为20目和60目。筛下的粉末按此进料速度送入压辊中，压成薄片，再经粉碎成粗颗粒，所得粗颗粒经精细制粒和两级筛分后，出料即得透明质酸钾颗粒。
实施例7
将透明质酸锌粉末（原料3）过60目振荡筛。将筛下的粉末投入干法制粒机进行制粒。制粒条件设定为：进料速度70 r/min，压辊转速6 r/min，压辊压力8 MPa，精细制粒速度80 rpm，筛分系统设定粒径为10目和40目。筛下的粉末按此进料速度送入压辊中，压成薄片，再经粉碎成粗颗粒，所得粗颗粒经精细制粒和两级筛分后，出料即得透明质酸锌颗粒。
实施例8
将透明质酸钙粉末（原料4）过60目振荡筛。将筛下的粉末投入干法制粒机进行制粒。制粒条件设定为：进料速度80 r/min，压辊转速8 r/min，压辊压力9 MPa，精细制粒速度80 rpm，筛分系统设定粒径为10目和60目。筛下的粉末按此进料速度送入压辊中，压成薄片，再经粉碎成粗颗粒，所得粗颗粒经精细制粒和两级筛分后，出料即得透明质酸钙颗粒。
实施例9
将透明质酸镁粉末（原料5）过60目振荡筛。将筛下的粉末投入干法制粒机进行制粒。制粒条件设定为：进料速度60 r/min，压辊转速5 r/min，压辊压力11 MPa，精细制粒速度80 rpm，筛分系统设定粒径为10目和20目。筛下的粉末按此进料速度送入压辊中，压成薄片，再经粉碎成粗颗粒，所得粗颗粒经精细制粒和两级筛分后，出料即得透明质酸钠颗粒。
实施例10
将透明质酸钠粉末（原料6）过60目振荡筛。将筛下的粉末投入干法制粒机进行制粒。制粒条件设定为：进料速度40 r/min，压辊转速7 r/min，压辊压力10 MPa，精细制粒速度80 rpm，筛分系统设定粒径为20目和40目。筛下的粉末按此进料速度送入压辊中，压成薄片，再经粉碎成粗颗粒，所得粗颗粒经精细制粒和两级筛分后，出料即得透明质酸钠颗粒。
实施例11
按照实施例1的方法制备透明质酸钠颗粒，不同的是：所用透明质酸钠粉末为原料7。
实施例12
按照实施例1的方法制备透明质酸钠颗粒，不同的是：所用透明质酸钠粉末为原料8。
对比例1
按照实施例1的方法制备透明质酸钠颗粒，不同的是：进料速度为20 r/min。所得透明质酸钠颗粒的收率低，且耗时长。
对比例2
按照实施例1的方法制备透明质酸钠颗粒，不同的是：制粒条件设定为：进料速度100 r/min，压辊转速5 r/min，压辊压力16 MPa。
对比例3
按照实施例1的方法制备透明质酸钠颗粒，不同的是：压辊转速为2 r/min。
对比例4
按照实施例1的方法制备透明质酸钠颗粒，不同的是：制粒条件设定为：进料速度40 r/min，压辊转速15 r/min，压辊压力18 MPa。
对比例5
按照实施例1的方法制备透明质酸钠颗粒，不同的是：压辊压力为3 Mpa。
对比例6
按照实施例1的方法制备透明质酸钠颗粒，不同的是：所用透明质酸钠粉末为原料9。
由于原料本身干燥失重较高，因此吸湿率检测无明显意义。
对比例7
按照实施例1的方法制备透明质酸钠颗粒，不同的是：所用透明质酸钠粉末为原料9，其中混入10%糊精（作为粘结剂）。由于原料本身干燥失重较高，因此吸湿率检测无明显意义。
对比例8
按照实施例1的方法制备透明质酸钠颗粒，不同的是：所用透明质酸钠粉末为原料10。由于原料本身干燥失重较高，因此吸湿率检测无明显意义。
对上述实施例和对比例得到的透明质酸盐颗粒的堆积密度、吸湿率、休止角、溶解时间和颗粒粉化率进行测定，方法如下：
（1）堆积密度测定：取一支10 ml的比色管，先称空白W0，加入样品后，墩到与5 ml刻线齐平位置，称重即得W1。计算公式：堆积密度=（W1-W0）/5。
（2）吸湿性测定：称取制备得到的颗粒1 g，平铺于称量瓶中，精密称定原始样品质量。将称量瓶敞口置于恒温恒湿箱中，条件为：温度为25℃，相对湿度为65%，于不同时间间隔称量样品质量，按如下公式计算24小时的吸湿率。
吸湿率＝（吸湿后颗粒质量-吸湿前颗粒质量）/吸湿前颗粒质量×100%。
（3）休止角测定：取50 g制备得到的透明质酸盐颗粒，从上部漏斗慢慢加入，使样品经过漏斗的缓冲逐渐堆积在底盘上，形成锥体，直至得到最高的锥体为止。测定锥体的高H，按式计算休止角:α＝arctg(H/R)，其中，α为休止角，R为底盘半径。
（4）颗粒粉化率测定：取500 g制备得到透明质酸盐颗粒，装入粉化仪的回转箱内，盖紧箱盖，开动机器，使箱体回转10 min (500 r·/min-1)。停止后取出试样，用规定筛孔的筛子在振筛机上筛1 min，称取筛上物的重量，重复实验2次，测定结果的平均值。
式中：W为样品粉化率；m为回转后筛上物重量，g。
(5)溶解时间测定：准确称量各颗粒样品1.0 g，分别加入至500 ml纯化水中，搅拌转速稳定在200 r/min，完全加入后开始计时，搅拌至完全溶解。记录样品完全溶解时间。平行测定两次，取平均值。同时记录样品溶解后的澄清度。
上述实施例和对比例的所得产品的性能如下表2所示。
通过以上实验数据，总结各工艺条件对本发明透明质酸或其盐颗粒性能的影响，结果如下：
1、制粒条件对颗粒收率的影响
透明质酸或其盐粉末原料经过制粒工序之后，呈现白色或类白色颗粒状，成为透明质酸或其盐颗粒。从上表2实施例1~12和对比例1~5的制粒条件和收率数据可以看出，实施例1~12的颗粒收率明显高于制粒条件不合适的对比例1~5。因此，本发明透明质酸或其盐粉末经干法制粒，并结合适宜的制粒条件，所得颗粒的收率均较高。
2、制粒条件对颗粒产品性能的影响
从表2中实施例1~12和对比例1~5数据可以看出，透明质酸或其盐原料1-6制成颗粒后，颗粒比原料1~6具有较大的堆积密度，且吸湿性明显降低，实施例所得颗粒的休止角明显减小，说明流动性明显增加；各实施例的粉化率均低于5%，说明颗粒稳定性好，不易分散成粉，便于贮存和运输。因此，本发明采用干法制粒方法制备的透明质酸或其盐颗粒具有堆积密度大、吸湿性弱、流动性好、稳定性好、粉化率低、便于运输和贮存、易于溶解等特点。且在不使用粘结剂的情况下，按照符合本发明要求的制粒工艺对各透明质酸或其盐原料进行制粒，均可以得到流动性、吸湿性、堆积密度及成粉率均满足使用要求的颗粒产品。
另外，从原料1、实施例1~5和对比例1~5的溶解数据可以看出，制粒后的颗粒产品溶解时间明显短于原料1，因此，本发明所得透明质酸或其盐颗粒具有易于溶解的优点，在其应用于化妆品配方、滴眼液制剂乃至注射用制剂中时更为省时方便。
3、原料干燥失重对颗粒产品性能的影响
从实施例1-12看，在原料干燥失重率低于20%时，透明质酸盐自身不加粘结剂即可形成颗粒，颗粒收率、粉化率、堆积密度、吸湿性、流动性、溶解时间均满足需求，而从对比例6和8看，当原料干燥失重率高于20%时，虽然不加粘结剂也能成粒，颗粒收率与实施例类似，但是所得颗粒的堆积密度、溶解性明显低于实施例产品，且粉化率明显升高，颗粒稳定性较差。从对比例7看，原料9中加入适量粘合剂，在与对比例6和实施例1相同的制粒条件下，得到的颗粒收率、粉化率与实施例1相近，堆积密度也能达到实施例1相当的水平，但是溶解性却明显差于实施例1。这是因为粘结剂的加入使得透明质酸钠的颗粒溶解困难，且溶液呈现浑浊，影响产品在使用过程中的体验。
由于透明质酸性质原因，透明质酸或其盐的粉末干燥失重低于3%很难达到，也无法分析。因此，原料粉末的干燥失重在3%-20%范围时，在合适的制粒条件下，不添加粘结剂得到的透明质酸或其盐颗粒的品质更优。
综合上述实验结果可知，本发明得到的透明质酸或其盐的颗粒呈颗粒状，无粉尘，有效避免了粉尘污染和物料浪费的问题；堆积密度大，占体小，稳定性好，不易破碎粉化，方便储存和携带；吸湿性差，不易变质；流动性好，易于分散，在水中易溶解，使用方便。另外，本发明所述的制备方法即干法制粒，有效改善了透明质酸或其盐粉体的外观、吸湿性和流动性，且工艺步骤简单，生产效率高，能够产业化。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种透明质酸或其盐颗粒的制备方法，其特征是：以干燥失重率为3-20 wt%的透明质酸或其盐为唯一原料，在不使用粘结剂的情况下通过干法辊压造粒法直接将透明质酸或其盐制成颗粒；透明质酸或其盐的重均分子量为3000~3000000 Da；干法辊压造粒法中，压辊的转速为4~12 r/min，压辊的压力为5~15 MP a，透明质酸或其盐按照30~80 r/min的进料速度送入压辊中。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：造粒所用的透明质酸或其盐原料的粒径小于0.25 mm；透明质酸或其盐原料的干燥失重率为5~18 wt%。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是包括以下步骤：
（1）将透明质酸或其盐粉末过60目筛，收集筛下粉末；
（2）将筛下粉末用压辊压成薄片，再经粉碎成粗颗粒；
（3）将粗颗粒经精细制粒和两级筛分后，得透明质酸或其盐颗粒。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：压辊的转速为5~9 r/min；压辊的压力为8~12 MP a。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：透明质酸或其盐按照40~70r/min的进料速度送入压辊中。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征是：粗颗粒经精细制粒后，选用10目~60目中任意两级筛网对所得颗粒进行筛分，得到所需粒度的透明质酸或其盐颗粒。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的制备方法，其特征是：所得透明质酸或其盐颗粒的粒径在10目~60目之间。
8.按照权利要求1-7中任一项所述的透明质酸或其盐颗粒的制备方法制得的透明质酸或其盐颗粒。
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