의약품 코팅 공정

코팅은 여러 산업에서 쓰이지만 의약품 코팅 공정은 의약품이라는 특성에 따라 약간 다르다.

 

1. 목적

1) 색상과 광택을 부여

: 같은 성분의 약들이 함량별로 회사별로 너무도 많아서 색깔을 각기 다르게 만들어 구분하곤하였는데, 최근 타르색소 제한으로 쓸 수 있는 색깔이 매우 줄었다. 안전하다고 평가되는 산화철류는 적색, 노란색,  흑색으로 몇가지 안된다..

 

2) 정제의 흐름성과 목넘김 향상

: 코팅 다음공정인 포장에서 정제를 병이나 PTP에 충전해야한다. 이 때 정제의 흐름성이 안좋으면 계수하기 어려워 정확한 수량을 충전하기 어렵다.

: 소아나 노인의 경우 정제를 삼키기 어려워하는 경우가 있는데, 목넘김에 특화된 코팅제를 사용하면 보다 쉽게 정제를 복용할 수 있게 해준다.

 

3) 용출 제어

: EC 등 물에 잘 녹지 않는 코팅제로 코팅하면 용출률을 낮춰서 코팅으로 서방화할 수 있다.

: 물에 녹는 유드라짓, 유기용매에 녹는 HPMCP를 사용하면 낮은 pH에서 녹지않는 코팅막을 형성하여, 위에서는 붕해되지 않고 장에서 붕해되는 장용정을 만들 수 있다.

 

4) 안정성 향상

: PVA는 수분 및 산소투과율이 HPMC보다 낮아서 주성분이 민감한 경우 코팅으로 안정성을 보다 향상시킬 수 있다.

: 최근 문제가 되기 시작했지만 독보적으로 사용되온 산화티탄은 차광력이 좋아서 빛에 민감한 주성분을 코팅으로 보호 할 수 있다.

 

2. 공정

코팅의 기본 메커니즘은 코팅제를 액체에 녹인 후, 그 용액을 미세하게 정제에 뿌리고 바로 말리는 것이다. 그렇게 미세한 코팅액 방울들이 정제에 붙어서 마르는 것을 많은 시간 반복하면, 미세한 점들이 모여서 막을 이룬다.이 막이  매끈하고 균일한 색상을 갖는 코팅이라고 부르는 것이다.

 

모든 제약사에서 가장 많이 사용되는 자동코팅기(팬코팅기)를 살펴보면 다음과 같다.

팬코팅기

팬코팅기를 정면에서 보았을때 단면도이다.

- 팬은 구멍이 매우 촘촘히 많이 나있어서 공기의 흐름은 원활하지만 정제가 빠져나가지는 않을 정도이다.

- 팬은 드럼세탁기처럼 시계방향으로 돌고, 초록색으로 표시된 정제(정제bed)는 원심력에의해 7~8시 방향에 모이게 된다.

 

<코팅 순서>

1) 급기와 배기를 가동시켜 목표하는 급기온도에 도달시킨다.

2) 정제를 코팅팬 안으로 투입시키고 코팅팬을 회전시켜 정제bed를 7~8시 방향으로 모은다.

(그럼 현재 공기의 흐름은 1에서 급기(뜨겁고 습기가 제거된 공기)가 나와 3정제bed를 통과하며 5배기로 빠져 나간다.)

3) 정제온도를 목표온도까지 도달시킨 후 4스프레이 노즐을 통해 코팅액을 분사한다.

4) 코팅액이 도달한 정제의 상태를 관찰하며 코팅이 이상없는지 확인하고, 코팅액이나 정제무게가 목표값에 도달하면 스프레이를 멈춘다.

5) 스프레이를 멈춘 후 일정시간 건조시켜 완전히 코팅액을 건조시키고, 급기 온도를 낮춰 정제를 냉각시키면 코팅 완료

 

<주의점, 기본원리>

- 배기가 급기보다 쎄야 코팅팬 안쪽이 음압이고, 이렇게 일정 수준 이상의 음압이 생겨야 코팅팬 내부에서 공기의 흐름이 일정한 방향성을 갖는다. 방향성이 없다면 와류가 생겨 코팅액 스프레이 방울이 일정하게 정제에 도달하는 것이 아니라 불규칙하게 도달하거나 또는 도달하지 않아 공정 손실이 발생한다.

- 생산 스케일이다보니 최소 100kg 이상의 정제를 팬에 넣고 돌리기 때문에 정제 자체의 무게도 무겁다. 따라서 코팅 초기에는 팬 회전 rpm을 낮게해서 정제 마손이나 파손을 최소화한다. 코팅이 어느정도 입혀져서 경도가 올라가면 그 후부터 본 회전 rpm으로 올려준다.(고rpm에서는 상관이 없는데, 저rpm에서는 정제bed가 일정하게 구르는 것이 아니라 멈췄다 굴렀다하는 주기를 갖게 된다. 이 때는 정제 투입량을 조절하거나 구르는 부분을 타겟으로 스프레이를 한다)

- 회전 rpm이 초기랑 중/후기가 다르다보니 정제 bed의 위치가 초기와 중/후기가 다르게 된다. 따라서 노즐 스프레이와 정제bed사이의 각도는 90도가 좋은데, 중간에 스프레이 각도를 변경하지 않는한 두 시점 모두 90도로 맞추기 어렵다. 따라서 코팅 시간이 긴 중/후기 회전rpm에서의 정제bed 위치를 타겟으로 스프레이 각도를 조정한다.

- 회전 rpm은 코팅균일성의 주요 변수이다. 회전 rpm이 빠를 수록 코팅은 균질하게 된다.

- 정제에 도달한 코팅액 방울이 다 말라야하는 시간은 정제가 정제bed표면으로 올라온 뒤 다시 정제bed속으로 들어가기 전까지이다. 이 전까지 건조가 안되면 정제bed속에서 정제끼리 달라붙어 코팅불량이 발생한다. 따라서 건조시간을 최대로 확보하기 위해서는 스프레이 타겟을 정제bed에서 정제가 올라오는 시점으로 할 수록 유리하다.

- 생산은 시간과의 싸움이다. 빨리 공정을 완료할 수록 공수가 줄고, 생산설비 활용효율도 높아진다. 따라서 품질이 확보되는 범위내에서는 공정은 빠르면 빠를수록 좋다. 코팅의 속도는 스프레이 분사량이다. 분사량이 높아지려면 건조가 그만큼 빨라야한다. 또한 같은 1L의 액체를 10m2에다 뿌리고 말리는 것보다 100m2에 뿌리고 말리는 것이 쉽듯이 팬 회전 rpm을 빨리해야 같은 부피의 액체를 맞이하는 면적값이 커진다.

결론적으로 속도를 빨리하자면 스프레이양↑, 급기온도↑, 급기양↑, 회전rpm↑이 이뤄져야한다.(일정 차압을 유지하려면 배기양 역시 ↑) 

그렇다고 무조건 빨리 할 수 없는 것이 다음과 같은 제한점이 있기 때문이다.(급기온도 상승에 따른 API 함량저하 우려, 회전 rpm 향상에 따른 정제파손 우려, 정제 cascading 손상?, 스프레이 과량에 따른 코팅트러블)

따라서 처음 공정 세팅시에는 정제bed 하단부의 정제성상을 지속적으로 살피면서 스프레이, 급기양, 급기온도를 올리면서 한계값을 찾는다.

 

 

*. 기타

프리믹스제품의 유용성

코팅의 중요한 공정은 코팅액 조제이다.

중요하기도 하고 은근 시간이 많이 소요되는 공정이기도 하다. 특히 HPMC 사용 제품은 거품을 가라앉히는 시간만 1~2시간이 걸린다. 그리고 직접 칭량한 폴리머, 가소제, 색소, 활택제 등을 순서에 따라 투입하고 교반시키며 균질하게 용액을 만들어야 하는데, 색소가 있는 제품의 경우에는 이 공정실수로 배치별 색상편차가 발생하기도 한다. 

이 때 고려할 수 있는 것이 프리믹스 제품이다.

 

프리믹스제품은 인스턴트 식품처럼 용매에 프리믹스 파우더만 넣고 교반하면 코팅액조제가 끝나게 해준다.

프리믹스 제공업자들은 전문설비 특히 밀류(제트밀, 볼밀 등)을 갖고 있어 보다 미세하고 균질하게 혼합한 파우더를 제공해줘 용액조제 시간을 단축시켜준다.

 

단점은 코팅재료를 각각 구매한것보다 비싸다는 것인데, 각 제품별, 회사별로 사정에 따라서 이익이 될 수도 있다.

공수절감을 통해 작업 capa가 1일 1배치이던것이 2배치로 된다던지, 색상트러블이 잦다던지 하는 경우에 고려할 수 있을 것이다.

또한 코팅전문업체이기 때문에 초기 공정파라메터 세팅이나 트러블슈팅에도 적극적으로 도와준다.