ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА МЯГКИХ ЖЕЛАТИНОВЫХ КАПСУЛ

Мягкие желатиновые капсулы — одна из лекарственных форм продуктов фармацевтической промышленности. Их также используют в косметологии, ветеринарии и пищевом производстве. Всем же знакомы витамины А, Е, Омега-3, рыбий жир в цветных прозрачных капсулах? Все эти препараты помещены в мягкий желатиновый корпус, которые перед другими видами оболочек имеют следующие преимущества:

Высокая точность дозирования внутреннего наполнения (активного компонента препарата).

Устойчивость к воздействию пищеварительных соков. В зависимости от того, в каком отделе ЖКТ должно произойти высвобождение лекарства, выпускают желатиновые капсулы, корпус которых растворяется либо в кишечнике (при этом он сохраняется в кислой среде желудка), либо в желудке под действием кислот.

Эффективное всасывание средства — оно хорошо и быстро усваивается организмом.

Подходящая для проглатывания целиком форма — мягкие капсулы проще проглатывать целыми за счет гладкой поверхности, а также округлой или овальной формы.

Из чего состоит мягкая капсула

Основной материал, применяемый для получения желатиновой капсулы — это желатин. Так называют белок — коллаген, который получают из соединительной ткани животных (свиной кожи, костей крупного рогатого скота, рыб). Это природный биополимер, из которого можно изготавливать мягкие и твердые оболочки для фармацевтических и косметических средств. Кроме желатина в состав капсул также входят вспомогательные компоненты.

Виды желатина

Мягкие капсулы, технология производства которых будет раскрыта ниже, изготавливаются из различных типов желатина. Они различаются вязкостью, прозрачностью, плотностью и температурой плавления. Вот список основных типов желатина, которые используются в качестве основы при изготовлении мягких капсул:

А — из свиной кожи и костной ткани. Отличается хорошей растворимостью в воде, имеет высокую вязкость. Подходит для изготовления капсул с водорастворимым наполнением.

В — из кожи и костей коров. У него меньшая вязкость, показатели прочности тоже ниже. Подходит для производства капсул с жирорастворимым наполнением.

С (AFS) — его получают не из тканей животных. Поэтому он является альтернативой для вегетарианцев. Такой желатин имеет низкие показатели прочности и мягкости. Поэтому, как и желатин типа В, его используют для изготовления капсул с жирорастворимым наполнением.

В зависимости от того, каким требованиям должен отвечать конечный продукт, технология производства может подразумевать использование одного или нескольких видов желатина. К примеру, существуют двухслойные оболочки, внешних слой которых состоит из желатина типа А, а внутренний — В.

Вспомогательные вещества

Чтобы придать оболочке дополнительные качества, в желатин добавляют вспомогательные вещества:

Консерванты. Обеспечивают длительное сохранение, как самой оболочки, так и ее наполнения.

Пластификаторы (обычно сорбит, глицерин). Делают массу более пластичной, эластичной, мягкой.

Пищевые красители. Позволяют придать оболочке желаемый цвет.

Замутнители. Придают непрозначность (при необходимости).

Вещества, препятствующие слишком быстрому растворению и преждевременному освобождению действующих компонентов. Обычно с этой целью в смесь добавляют целлюлозу или полимеры на основе акрила.

В состав желатиновой капсулы могут входить другие добавки. Все зависит от того, какими характеристиками она должна обладать.

Этапы производства

Технология производства мягких желатиновых капсул состоит из 6 основных этапов:

Приготовление желатиновой массы — это то, из чего будет состоять оболочка.

Подготовка наполнителя — это то, что будет находиться внутри желатинового корпуса.

Капсулирование — процесс заключения наполнителя в желатиновую капсулу.

Сушка — удаление избыточной влаги, чтобы прочность была выше, и препарат длительное время сохранял присущие для него характеристики.

Контроль качества и сортировка готовой продукции — этот этап позволяет выявить и своевременно убрать с производства капсулы с различными дефектами.

Полировка и упаковка — отполированные и помещенные в потребительскую упаковку капсулы готовы к продаже.

Далее в статье рассмотрим каждый из этапов изготовления мягких желатиновых капсул подробнее.

Подготовка желатиновой массы

Первый этап производства — приготовление желатина для капсул. Это делается одним из двух способов:

С набуханием. Гранулы заливают холодной водой (15–18 градусов) и оставляют на 1,5–2 часа, чтобы он набух. Затем его нагревают до 45–75 оС и добавляют дополнительные вещества — пищевые красители, консерванты, пластификаторы. Постоянно помешивая, поддерживают высокую температуру еще около 30 минут. Потом массу оставляют в реакторе примерно на 2 часа и подключают к нему на это время вакуумный насос, который должен удалять пузырьки воздуха. Затем ее подают в термостат, который поддерживает нужную температуру (50–60 оС) в течение 3 часов — это необходимо для стабилизации и достижения необходимой вязкости.

Без набухания. В реакторе нагревают воду до температуры 65–75 градусов и растворяют в ней консервирующие, пластифицирующие и другие добавки. Желатиновые гранулы кладут внутрь после выключения перемешивающего устройства. Готовую массу стабилизируют в термостате при 45–50 градусах на протяжении 2,5–3 часов. Перед капсулированием ее фильтруют через сито, также из нее удаляют пузырьки воздуха.

Первую технологию подготовки смеси используют при производстве капсул прессованием, или штамповкой. Подготовка массы, которая минует процесс набухания, нашла применение при изготовлении капсул капельным способом.

Подготовка наполнителя

Внутри мягких желатиновых капсул содержится жидкое или полужидкое наполнение. Обычно это масла или активные компоненты, растворенные в них — ретинол, витамин Е, рыбий жир. Также капсулы могут быть заполнены эмульсией — это капли жидкости, которые плавают в другой жидкости. Обычно эмульсия представляет собой масло, смешанное с водой или водным раствором. Иногда в качестве наполнения используется суспензия — это жидкость с взвешенными в ней твердыми частицами, которые не могут раствориться.

Наполнение должно иметь строго определенные показатели дисперсности. В противном случае желатиновые стенки капсулы могут раствориться и разрушиться. Для приготовления наполнителя требуются емкости с системой рециркуляции или мешалкой для поддержания его однородного состояния. При его подготовке прибегают к методам горячего или холодного растворения.

Капсулирование

Выделяют 3 основных метода, которыми располагает производство желатиновых капсул — технология прессования, погружения и капельный способ. Для получения мягких капсул используют только 2 из них — прессование и капельный метод, в то время как погружение (макание) нашло применение только при изготовлении твердых желатиновых оболочек.

Прессование (штамповка)

Данный метод основан на производстве желатиновых лент, из которых впоследствии штампуют капсулы. Особенностью полученных в процессе штампования оболочек является наличие горизонтального шва. Первые конструкции для штамповки представляли собой матрицы, размер которых был равен половине одной капсулы. Желатиновую ленту клали на разогретую матрицу, чтобы она размягчилась и равномерно распределилась внутри углублений, в которые закладывали лечебный или витаминный компонент. Все это накрывали второй лентой и матрицей — после соединения их отправляли под пресс.

Описанный способ, который называют матричным, не отличается высокой производительностью. Поэтому сегодня все чаще вместо горизонтального пресса применяют два противоположно вращающихся барабана, которые имеют технологические углубления. Вот как выглядит процесс капсулирования с использованием такой системы:

Через охлажденные ролики пропускается желатиновая масса для получения непрерывной ленты.

Две ленты перемещаются к барабанам, которые вращаются в противоположных направлениях (навстречу друг к другу). Они принимают форму капсульных половинок.

Когда две формы барабанов совмещаются, происходит их наполнение через отверстие в клиновидном устройстве.

Этот способ (его название — ротационно-матричный) подходит для производства мягких желатиновых капсул с жидким и пастообразным наполнением. Весь процесс их получения автоматизирован. Благодаря высокой скорости вращения барабанов производительность значительно выше — до 60 000 желатиновых капсул в час. Точность дозирования составляет +/– 1%.

Капельный метод

Капельный способ подходит для желатиновых капсул с жидким наполнением в виде жира или растворенных в нем веществ. Полученные таким способом оболочки отличаются от прочих отсутствием шва. Технология основана на формировании желатиновой капли с одновременным наполнением ее жидкостью — это возможно благодаря использованию пары концентрических форсунок.

Автоматический процесс производства желатиновых капсул по капельной технологии выглядит следующим образом:

Однородная желатиновая масса проходит по обогреваемой трубе в жихлерный узел — это коническая трубчатая форсунка.

Желатиновая масса подается из этой форсунки в таком количестве, чтобы получилась капля. В это же время в нее подается жидкий лекарственный состав (через специальный дозатор).

Работающий пульсатор заставляет каплю оторваться — в результате она попадает в охладитель, в качестве которого используется вазелиновое масло.

Капели остывают и в процессе круговой пульсации обретают форму правильного шара. В результате образуются идеально круглые желатиновые капсулы, которые отделяют от масла, очищают и сушат.

Капельная технология отличается малым расходом желатина, чистотой и точностью дозирования (+/– 3%). Ее производительность еще выше — она достигает 0,1 млн капсул в час. Данный способ применим только в случае, если наполнителем служит легколетучая жидкость, не содержащая воду. Максимальный объем наполнения составляет 0,3 мл. Масса капсулы при этом не должна превышать 0,02–0,6 г.

Это интересно! Капельный способ широко применяется в пищевой индустрии. Например, таким способом изготавливают искусственную икру — красную и черную.

Сушка

Для сохранения качества желатиновых капсул в течение длительного периода их подвергают сушке, которая направлена на удаление содержащейся в них воды. После инкапсуляции изделия отправляют в барабанные сушилки, в которых они обезжириваются с помощью ветоши и подсушиваются. Сушка в барабанах может быть полной или частичной.

При полной сушке из барабанов извлекают уже хорошо высушенные желатиновые капсулы, готовые к переходу на следующий этап производства. При частичной сушке их вынимают высушенными не до конца. Досушивание осуществляется в лотках, которые отправляют в помещение с автоматическим регулированием основных параметров воздуха — температуры, чистоты, относительной влажности и скорости перемещения воздушных потоков. Процесс полной сушки является наиболее эффективным, но более затратным.

Контроль качества и сортировка

Контроль качества — важный этап производства желатиновых капсул, при котором их проверяют на наличие дефектов с помощью специальных сортировочных машин. Они обнаруживают и удаляют поврежденные изделия в автоматическом режиме. Их использование более эффективно по сравнению с ручной сортировкой за счет высокой производительности и отсутствия ошибок, обусловленных присутствием человеческого фактора.

Основные критерии оценки качества мягких желатиновых капсул:

Целостность и правильность формы — не должно быть неправильно сформированных, поврежденных и сломанных капсул.

Однородность внутреннего содержимого — оно должно быть однородным, прозрачным или полупрозрачным.

Точность дозирования — можно оценить путем сравнения массы одной капсулы с номиналом.

Параметры желатиновой оболочки — толщина, вес, герметичность закрытия, уровень влажности.

Также фармацевтическая продукция в обязательном порядке проходит микробиологическое исследование — не допускается распространение препаратов, обсемененных спорами грибов, вирусами или бактериями. Если проверка показала, что капсулы соответствуют определенным требованиям, можно переходить к финальной стадии производства.

Полировка и упаковка

На данном этапе производства поверхность капсул подвергают финишной обработке, при которой с нее удаляются твердые включения, попавшие на нее в процессе изготовления. В результате им придаются такие характеристики, как гладкость и цвет. Затем их помещают в контурную ячейковую упаковку (блистер) или банку из стекла, пластика, других твердых материалов. В конце их упаковывают в картонную коробку, в которую также вкладывают инструкцию по применению препарата.

Для очищения используются специальные полировальные станки — некоторые из них также позволяют нанести на желатиновую поверхность уникальный знак. Готовые капсулы фасуют с помощью фармацевтического упаковочного оборудования. Для упаковки применяют материалы, которые защищают лекарственные препараты и биологически активные добавки к пище от механических повреждений и воздействия факторов окружающей среды.

Производство желатиновых капсул — сложный процесс, который требует создания определенных условий в производственном помещении и покупки специального оборудования. Однако современные технологии существенно его упрощают. Если в прошлом веке изготавливали только твердые обычные капсулы, то сегодня их ассортимент заметно расширился — кроме твердых производят мягкие капсулы, которые в зависимости от типа желатина являются кишечно- или желудочно-растворимыми, пролонгированными или нет. Также существуют капсулы для местного применения (перед использованием их вскрывают) или ректального введения. Все это существенно расширило возможности фармакологии, медицины и косметологии.