Máy đóng nang giúp đưa nguyên liệu dạng bột hoặc hạt vào vỏ nang cứng, hỗ trợ kiểm soát quá trình tạo viên và nâng cao hiệu quả sản xuất trong ngành dược phẩm, thực phẩm chức năng. Còn theo quy mô và nhu cầu sử dụng, doanh nghiệp có thể lựa chọn thiết bị thủ công, bán tự động hoặc tự động. Để hiểu rõ hơn về thiết bị này, hãy cùng HD VIETNAM tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các loại máy đóng viên nang hiện nay.
Cấu tạo chung của máy đóng nang
Máy đóng nang được cấu thành từ nhiều bộ phận phối hợp để thực hiện các công đoạn cấp vỏ nang, tách thân và nắp, định lượng nguyên liệu, nạp liệu, ghép nang và thu thành phẩm. Tùy thiết kế thủ công, bán tự động hay tự động, cấu tạo và mức độ tự động hóa của từng bộ phận sẽ có sự khác biệt. Tuy một hệ thống máy đóng nang tiêu chuẩn thường có các bộ phận cốt lõi sau:
- Bộ phận cấp vỏ nang:
Chứa và đưa nang rỗng vào khu vực xử lý. Với máy tự động, nang thường được cấp từ phễu và sắp xếp theo đúng chiều trước khi đưa vào khuôn.
- Cơ cấu định vị và tách nang:
Giữ nang đúng vị trí, đồng thời tách phần thân khỏi phần nắp để chuẩn bị nạp nguyên liệu. Tùy thiết kế, máy có thể sử dụng cơ cấu cơ khí hoặc hệ thống hút chân không.
Với một số thiết kế, cần cam hoặc cần gạt đẩy khuôn trong không gian rất hẹp, nên con lăn theo cam dùng ổ kim để chịu lực hướng tâm trong đường kính nhỏ. Với những cụm kiểu này, vòng bi đũa kim là loại cần đối chiếu khi thay thế, lưu ý nó chỉ chịu tải hướng tâm nên cần cơ cấu dẫn hướng đi kèm.
- Hệ thống định lượng và chiết rót:
Đo lường lượng nguyên liệu cần nạp vào từng thân nang. Cơ cấu phổ biến gồm phễu chứa, đĩa định lượng và chốt nén; một số dòng máy sử dụng phương pháp định lượng khác phù hợp với đặc tính nguyên liệu.
- Bộ phận ghép và khóa nang:
Đưa thân nang đã chứa nguyên liệu vào nắp, tạo thành viên nang hoàn chỉnh. Cơ cấu ghép cần phù hợp với kích thước nang để hạn chế tình trạng đóng không kín hoặc làm biến dạng vỏ.
- Khuôn và cơ cấu dẫn hướng:
Giữ nang tại các vị trí tương ứng, hỗ trợ căn chỉnh và di chuyển nang qua từng công đoạn. Với máy thủ công hoặc bán tự động, khuôn còn là bộ phận giúp người vận hành thực hiện thao tác nạp và ghép nang.
Ở các điểm đỡ trục nằm ngoài vùng sản phẩm nhưng thường xuyên bị lau bằng dung dịch sát khuẩn, gối INOX là phương án đồng bộ với thân máy inox, bề mặt ít kẽ hở hơn nên dễ làm sạch và không để lại vết gỉ trên khu vực sản xuất.
- Bộ phận xả thành phẩm:
Đưa viên nang đã đóng ra khỏi khuôn thông qua cơ cấu đẩy hoặc máng xả. Thành phẩm sau đó được thu gom hoặc chuyển sang công đoạn kiểm tra, làm sạch và đóng gói.
- Hệ thống kiểm tra, loại bỏ nang lỗi:
Được trang bị trên một số dòng máy để phát hiện hoặc loại bỏ nang không đạt điều kiện đã thiết lập. Chức năng và khả năng kiểm tra phụ thuộc vào cấu hình thiết bị.
- Hệ thống vệ sinh và hút bột thừa:
Hỗ trợ loại bỏ nguyên liệu dư tại các vị trí được thiết kế, giữ khu vực vận hành sạch hơn và góp phần hạn chế nguy cơ nhiễm chéo giữa các lô sản xuất.
Bột thuốc mịn bám vào mọi bề mặt, và mỗi lần đổi lô, thiết bị phải được tháo, lau hoặc rửa kỹ để tránh nhiễm chéo. Với các cụm quay đặt gần vùng bột và vùng vệ sinh, có thể cân nhắc vòng bi INOX để ổ trục không gỉ rồi lẫn tạp chất vào lô sau. Nên đối chiếu tải và tốc độ làm việc thực tế, vì vòng bi inox có giới hạn thấp hơn thép chrome.
- Hệ thống truyền động và điều khiển:
Điều phối chuyển động, trình tự hoạt động và các thông số vận hành. Máy tự động có thể sử dụng PLC, màn hình cảm ứng cùng các cơ cấu truyền động; máy thủ công chủ yếu dựa vào thao tác trực tiếp của người dùng.
Bàn xoay mang khuôn nang phải dừng và quay lại đúng vị trí ở mỗi trạm, nên trục dẫn động chịu chu kỳ khởi động, dừng lặp đi lặp lại. Nếu ổ trục bắt đầu rơ hoặc phát tiếng ồn, độ lệch tâm dù rất nhỏ cũng đủ làm thân nang không khớp với nắp. Vì vậy cụm trục chính và trục truyền động thường dùng vòng bi cầu có độ rơ được kiểm soát, và nên kiểm tra định kỳ cùng lịch bảo trì..
Nguyên lý hoạt động của máy đóng nang
Quy trình vận hành cơ bản gồm các bước sau:
- Cấp vỏ nang: Nang rỗng được đưa vào phễu hoặc đặt lên khuôn, tùy loại máy. Với hệ thống tự động, cơ cấu cấp liệu sẽ sắp xếp nang theo đúng hướng trước khi chuyển đến vị trí xử lý.
- Định vị và tách nang: Máy giữ nang tại khuôn, sau đó tách phần thân khỏi phần nắp. Một số dòng máy sử dụng hệ thống hút chân không để thực hiện thao tác này, giúp chuẩn bị thân nang cho công đoạn nạp nguyên liệu.
- Định lượng nguyên liệu: Nguyên liệu phù hợp với thiết kế máy, thường là bột hoặc hạt, được đưa đến bộ phận định lượng. Cơ cấu định lượng xác định lượng nguyên liệu cần nạp vào từng nang; với hệ thống sử dụng đĩa định lượng và chốt nén, nguyên liệu được định hình trong các lỗ định lượng trước khi chuyển vào thân nang.
- Chiết rót vào thân nang: Lượng nguyên liệu đã định lượng được đưa vào phần thân nang đang giữ cố định trên khuôn. Độ đồng đều của lượng nạp phụ thuộc vào cơ cấu định lượng, đặc tính nguyên liệu và thông số vận hành.
- Kiểm tra và loại bỏ nang lỗi: Trên những máy có chức năng kiểm tra tự động, các nang không đáp ứng điều kiện đã thiết lập có thể được tách khỏi dây chuyền. Công đoạn này giúp hạn chế nang lỗi đi tiếp đến khâu hoàn thiện, nhưng phạm vi phát hiện phụ thuộc vào cấu hình thiết bị.
- Ghép và khóa nang: Sau khi nạp liệu, thân nang được ghép với phần nắp tương ứng bằng cơ cấu đóng nang. Hai phần cần được căn chỉnh đúng để hạn chế tình trạng lỏng nắp, đóng không kín hoặc biến dạng vỏ nang.
- Xả và thu gom thành phẩm: Viên nang hoàn chỉnh được đẩy ra khỏi khuôn qua máng xả hoặc chuyển đến bộ phận thu gom. Tùy dây chuyền, thành phẩm có thể tiếp tục qua công đoạn đánh bóng, kiểm tra chất lượng và đóng gói.
- Vệ sinh thiết bị: Bột thừa được loại bỏ tại các vị trí được thiết kế, sau đó máy được vệ sinh theo quy trình phù hợp. Khi chuyển đổi giữa các loại nguyên liệu hoặc lô sản xuất, cần thực hiện đầy đủ các yêu cầu vệ sinh nhằm hạn chế nguy cơ nhiễm chéo.
Phân loại các dòng máy đóng viên nang phổ biến hiện nay
Máy đóng viên nang được chia thành nhiều dòng dựa trên phương thức vận hành, cấu tạo và dạng nang cần sản xuất. Trong đó, hai tiêu chí quan trọng nhất là mức độ tự động hóa và loại viên nang thành phẩm. Phân biệt đúng từng nhóm máy giúp cơ sở sản xuất xác định thiết bị phù hợp với nguyên liệu, sản lượng và yêu cầu kỹ thuật.
1. Phân loại theo cơ chế vận hành
Máy đóng nang thủ công
Máy đóng nang thủ công sử dụng khuôn và thao tác trực tiếp của người vận hành để đặt vỏ nang, nạp nguyên liệu và ghép thân với nắp. Thiết bị thường có kết cấu đơn giản, kích thước gọn và không yêu cầu hệ thống điều khiển tự động. Một số mẫu được thiết kế để xử lý 100 viên mỗi lần, chẳng hạn model TS-100M sử dụng nang cỡ 00.
Dòng máy này phù hợp với nhu cầu nghiên cứu, làm mẫu hoặc sản xuất quy mô nhỏ. Năng suất thực tế phụ thuộc vào thời gian thao tác, kỹ năng người dùng và đặc tính nguyên liệu.
Máy đóng nang bán tự động
Máy đóng nang bán tự động kết hợp thao tác thủ công với các cơ cấu hỗ trợ bằng điện, khí nén hoặc hệ thống cơ khí. Tùy thiết kế, thiết bị có thể hỗ trợ tách nang, định lượng, nạp nguyên liệu hoặc ghép nang, trong khi người vận hành vẫn đảm nhiệm một số bước cấp liệu và chuyển khuôn.
So với máy thủ công, dòng bán tự động giúp giảm bớt thao tác lặp lại và có thể cải thiện năng suất. Đây là lựa chọn đáng cân nhắc đối với các cơ sở sản xuất quy mô nhỏ và vừa cần tăng sản lượng nhưng chưa cần đầu tư dây chuyền tự động hoàn toàn.
Máy đóng nang tự động
Máy đóng nang tự động thực hiện liên tiếp các công đoạn cấp vỏ nang, định vị, tách thân và nắp, định lượng nguyên liệu, chiết rót, ghép nang và xả thành phẩm. Tùy model, máy còn có thể tích hợp hệ thống kiểm tra nang lỗi, hút bột thừa hoặc kết nối với thiết bị xử lý sau đóng nang.
Các dòng máy như NJP-200, NJP-400, NJP-800 và NJP-1200 là ví dụ về máy đóng nang cứng tự động với mức năng suất khác nhau. Thiết bị phù hợp với nhà máy có nhu cầu sản xuất lớn, yêu cầu vận hành liên tục và kiểm soát quy trình chặt chẽ.
Khi lựa chọn, cần đối chiếu năng suất công bố, loại nguyên liệu tương thích, độ chính xác định lượng và các tính năng thực tế của từng model. Máy tự động không mặc nhiên đáp ứng mọi yêu cầu GMP nếu chưa được đánh giá theo cấu hình và điều kiện sử dụng cụ thể.
2. Phân loại theo dạng vỏ nang và sản phẩm
Máy đóng viên nang cứng
Máy đóng nang cứng dùng để nạp nguyên liệu vào vỏ nang gồm hai phần riêng biệt là thân và nắp. Vỏ nang thường được làm từ gelatin hoặc vật liệu thay thế như HPMC. Nguyên liệu có thể là bột, hạt hoặc pellet nếu phù hợp với cơ cấu định lượng của máy.
Dòng thiết bị này có đủ phiên bản thủ công, bán tự động và tự động. Kích thước nang tương thích phụ thuộc vào thiết kế máy và bộ khuôn; một số model hỗ trợ các cỡ từ 00# đến 5#, nhưng cần kiểm tra thông số của từng thiết bị trước khi sử dụng.
Máy đóng nang cứng được ứng dụng trong sản xuất dược phẩm, thực phẩm chức năng và các sản phẩm được bào chế dưới dạng nang cứng. Khi lựa chọn, cần quan tâm đến đặc tính nguyên liệu, lượng nạp, kích thước nang và yêu cầu về độ đồng đều của thành phẩm.
Máy sản xuất viên nang mềm
Máy sản xuất viên nang mềm có nguyên lý khác với máy đóng nang cứng. Thiết bị tạo vỏ nang từ vật liệu phù hợp, định lượng phần nhân rồi ép kín và tạo hình viên nang trong cùng quy trình. Phần nhân có thể là dầu, dung dịch hoặc hỗn hợp dạng sệt đáp ứng yêu cầu công nghệ.
Dòng máy này thường được sử dụng trong sản xuất dược phẩm và các sản phẩm bổ sung ở dạng nang mềm. Năng suất, kích thước viên và loại công thức có thể xử lý phụ thuộc vào model, hệ thống định lượng và cấu hình tạo hình.
Máy nang mềm không thể thay thế trực tiếp máy đóng nang cứng vì hai loại thiết bị khác nhau về cấu tạo, nguyên lý và quy trình sản xuất. Do đó, cần xác định dạng thành phẩm ngay từ đầu để lựa chọn công nghệ phù hợp.
Mong rằng những thông tin trên đã giúp bạn hiểu rõ hơn về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các dòng máy đóng viên nang phổ biến hiện nay. Tùy vào quy mô sản xuất, đặc tính nguyên liệu và dạng nang cần tạo thành, bạn nên lựa chọn thiết bị có thông số kỹ thuật phù hợp để đảm bảo hiệu quả vận hành và chất lượng thành phẩm.
