HPC 羟丙纤维素

日本曹达股份有限公司

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序言

CELNY是环氧丙烷与纤维素经反应生成的羟丙基醚。 通常被称作HPC（羟丙纤维素），1971年被载入日本药典。2005年8月被指定为食品添加物，在多个领域中的应用备受瞩目。

作为食品添加物并没有使用标准，表示名称为“羟丙纤维素”或“HPC” 。

● 制作方法

木浆

添加环氧丙烷

羟丙纤维素

结构式中的R：代表H或{-CH2-CH(CH3)-O}mH基，m为1以上的整数

* CELNY是白色~带黄白色的无味的粉末。

● 主要特点

1. CELNY在室温下可溶于水和主要的极性有机溶剂。 2. 可根据用途和处方选择相应的聚合度（粘度）。

3. CELNY具有化学惰性，与其他成分几乎不会发生反应。

● 主要用途

在医药品领域中，羟丙纤维素作为片剂和颗粒剂的粘合剂与包衣剂被广泛使用。

在食品领域，基于其特点，它作为增稠剂、稳定剂、凝胶化剂、施胶剂、乳化剂、分散剂、粘合剂和成膜剂的使用被人们寄予厚望。

● CELNY的类型汇总

根据粘度（分子量）的不同，CELNY分为五种类型。（其粒形分为普通型和微粉型两种）

类型

粘度（mPa·s）成膜剂 粘合剂

各种增稠性

在20℃条件下，2%CELNY水溶液的粘度

● 粒度分布

针对不同用途，我们设计了两种粒径的CELNY。

一般来说，普通型需溶解使用，微粉型则适用于以粉末形式混合。

CELNY L微粉CELNY L

网眼：u

● 物理化学性质

1. 假比重：0.5~0.6g/ml 2. 热稳定性：开始变色的温度 195~210℃ 真比重：1.2224 碳化温度 260~275℃

● 粉体特性 ● 软化温度

密度 压缩度 休止角 崩溃角 差角 抹角 粒径

疏松 % 度 度 度 度 um

L 0.38 0.48 21.7 50.5 16.8

33.3 63.4 82.3

L微粉0.35 0.47 25.5 41.1 20.5 20.7 64.7 60.0

型号

软化温度/℃ 第一

第二

第三

（g·cc） 振实

以日本工业规格JIS K-7196“通过热可塑性塑料薄膜或薄片的热机械分析进行的软化温度试验”的结果为依据。但为避免低温的一端发生蠕变而造成影响，我们选用了5mN的输入电压针。

● 溶解特性

HPC易溶于无水低级乙醇和极性溶剂，生成透明的、稳定的溶液。

不溶于苯、二甲苯、四氯化碳、脂肪族烃等物质。 * 在100g溶剂中的溶解量

● 溶解方法

配制2%的CELNY水溶液的溶解步骤 1. 搅拌法（使用CELNY-L）

① 在容器中注入适量的20~30℃的水。

② 将称量好的CELNY倒入水中。*必须首先将水注入。

但是，在溶解大量CELNY时，需一边搅拌一边缓缓加入CELNY，尽量避免出现结块。 ③ 强力搅拌约两小时使之溶解。

①注入水后加入CELNY ③搅拌60分钟后：仍有部分未溶解②搅拌30分钟后

④搅拌120分钟后：溶解

2. 混合搅拌法（使用CELNY-L）

① 在其中一个容器中倒入适量的CELNY。

② 用另一个容器称量出预计使用量的水，将其中一部分水注入盛有CELNY的容器。 ③ 用玻璃棒等工具充分搅拌使之混合。（约15分钟后水与CELNY充分混合为糊状物） ④ 将剩余的水注入此容器并搅拌约60分钟使之溶解。

①倒入2%的CELNY后注入少量的水 ③注入剩余的水 ②搅拌15分钟

④搅拌60分钟后：溶解

3. 加温法（使用CELNY-M：溶解粘度较高的CELNY时效果较好） ① 将所需水量的1/2~1/3加温至80℃左右。 ② 边搅拌边加入CELNY。

*在这个温度下CELNY并不溶解，而是分散在水中。（参照下页图2） ③ 在CELNY分散均匀呈浆状时注入剩余的水。

④ 将液体温度保持在40℃以下，整体搅拌使CELNY均匀溶解。

①在1/2量的温水（80℃）中掺入CELNY③注入剩余的水（注入后温度为50℃）

②搅拌10分钟后：均匀分散（温度为65℃）

④搅拌60分钟后：溶解（温度为37℃）

● 粘度与浓度的关系

<水溶液的粘度>

CELNY的水溶液为透明稳定的溶液，如图2所示，其粘度随着温度的升高而降低，温度升至45℃以上时粘度急剧下降。这是由溶解度的界限引起的，此过程是完全可逆的。

图1 浓度与粘度的关系图2 温度与粘度的关系

粘度（mPa·s）

水溶液浓度（%）

粘度（mPa·s）

温度（℃）

<乙醇溶液的粘度>

无水乙醇溶液的浓度与粘度的关系与水溶液相似。

虽然无水乙醇溶液的粘度也会随温度的升高而逐渐降低，但与水溶液不同的是，它并不会出现因凝胶化从而导致黏度急剧下降的情况。

图3 浓度与粘度的关系图4 温度与粘度的关系

粘度（mPa·s）

乙醇溶液浓度（%）

粘度（mPa·s）

温度（℃）

● 在各种条件下的稳定性

<平衡水分含有率>

时间变化以及相对湿度与吸湿率的关系分别如图5和图6所示。吸湿率指的是用称量瓶精确地称量出在100~105℃下干燥至衡重的HPC，将其放置在相对湿度恒定（50%RH和80%RH）的25℃的环境中，数日后的重量增加率。

图5 搁置天数与吸湿率的关系图6 相对湿度与吸湿率的关系

吸湿率（%）

图7 CELNY水溶液的粘度随PH的变化图8 紫外线照射条件下CELNY水溶液粘度随时间的变化

在20℃条件下将2%的SL、2%的L、1%的M和0.5%的H分别溶解在PH1~PH11的水溶液中时它们的粘度变化。

吸湿率（%）

搁置天数（天）

粘度（mPa·s）

相对湿度（%）

将2%的L、M、H水溶液在20℃下用紫外线灯（波长2537A、槽内温度25~30℃、装置：弗罗因德产业生产的Life Tester LT-6）照射30天，在20℃条件下测定它们各自的粘度变化。

粘度（mPa·s）

经过天数（天）

● 安全性

急性毒性（一次性服用/口服/小白鼠）：LD50＞5g/kg体重 重复服用毒性（13周/混合饵料/小白鼠）：并未出现因为重复服用引起的不良反应

● 使用CELNY制作片剂

在片剂制作中加入一定比例的CELNY可以充分提高片剂的硬度并降低其磨损度。这里介绍一下在典型的“湿法制粒”和“直接压片”方法中使用CELNY制成的片剂的特性。

CELNY片剂检测 No.1 <湿法制粒（不含主要成分）>

1. 制作方法

将赋形剂以粉末形式混合，再将CELNY溶于水或乙醇等溶剂生成的溶液以喷雾的方式喷在粉末上实现制粒。最后将制成的颗粒放入压片机中进行压片。 制粒机：SPIRA-A-FLOW（弗罗因德产业） 制粒法：将8%的HPC水溶液喷雾在乳糖上 压片机：菊水立式成型机 No 6B-2 压片法：在制粒品中添加1%的糖酯（润滑剂）（上下杵：8mmφ 压片压力：600~700Kg

重量：180~185mg/片）

2. 片剂组成

表1 片剂组成 * 片剂压片压力=600 Kg/cm2 值：wt.%

片剂组成No.

粘合剂：CELNY-L

98.01.0

96.03.0

5.0

0.0

赋形剂：乳糖润滑剂：蔗糖脂肪酸酯（*1）（*1）型号 S-370F 3. 片剂性质测定方法

① 硬度：片剂20片，ERWEKA硬度计【ERWEKA公司/TBH28型号】 ② 磨损度：片剂20片，磨损度试验器【萱垣医理科工业（股）】 ③ 崩解时间：片剂6片，崩解试验器【富山产业（股）/NT-2型号】

崩解时间是指6片片剂在38℃的水温下全部崩解所需的时间。 4. 结果

表2 片剂性质

片剂组成CELNY-L添加量（wt.%）硬度（kg）10.010.9磨损度（%）

图1 硬度

磨损度（%）

硬度（kg）

CELNY添加量（%）

图2 磨损度

崩解时间（分）

图3 崩解时间

12.619.0

崩解时间（分）13.017.0

CELNY添加量（%）CELNY添加量（%）

CELNY片剂检测 No.2 <湿法制粒（抗坏血酸）>

1. 制作方法

将主要成分与赋形剂以粉末形式混合，再将CELNY溶于水或乙醇等溶剂生成的溶液以喷雾的方式喷在粉末上实现制粒。最后将制成的颗粒用压片机压片。

一般来说，与直接压片法相比，这种方法具有较强的粘合力，可以制成硬度较高的片剂。

制粒机：SPIRA-A-FLOW（弗罗因德产业）

制粒法：将8%的HPC水溶液喷雾在抗坏血酸（50%）、乳糖（30%）和玉米淀粉（20%）

的混合粉末上

压片机：菊水立式成型机 No 6B-2 压片法：在制粒品中添加1%的糖酯（润滑剂）（上下杵：8mmφ 压片压力：600~700Kg

重量：180~185mg/片）

2. 片剂组成（本试验添加了大剂量的通常难以制成片剂的抗坏血酸，以获取检测数据） 表1 片剂组成 * 片剂压片压力=600~700 Kg/cm2 ；片剂重量=180~185mg/片）

片剂组成No.（wt%）主要成分：抗坏血酸赋形剂：乳糖赋形剂：玉米淀粉粘合剂：CELNY-L

1.0

50.030.020.01.5

50.030.020.03.0

50.030.020.05.0

润滑剂：蔗糖脂肪酸酯（*1）（*1）型号 S-370F 3. 片剂性质测定方法

① 硬度：片剂20片，ERWEKA硬度计【ERWEKA公司/TBH28型号】 ② 磨损度：片剂20片，磨损度试验器【萱垣医理科工业（股）】 ③ 崩解时间：片剂6片，崩解试验器【富山产业（股）/NT-2型号】

崩解时间是指6片片剂在38℃的水温下全部崩解所需的时间。 4. 结果

表2 片剂性质

片剂组成CELNY-L添加量（wt.%）硬度（kg）

11.1

磨损度（%）崩解时间（分）10.013.0

图1 硬度

崩解时间（分）

硬度（kg）

CELNY添加量（%）

图2 崩解时间

CELNY添加量（%）

CELNY片剂检测 No.3 <直接压片（抗坏血酸）>

1. 制作方法

将主要成分、赋形剂、润滑剂和CELNY（微粉）以粉末形式混合，用压片机整理并压片。 压片机：菊水立式成型机 No 6B-2 压片法：在制粒品中添加2%的糖酯（润滑剂）（上下杵：8mmφ 压片压力：600~700Kg

重量：180~185mg/片）

2. 片剂组成

表1 片剂组成 * 片剂压片压力=600~700 Kg/cm2 ；片剂重量=180~185mg/片）

片剂组成No.（wt.%）主要成分：抗坏血酸赋形剂：乳糖赋形剂：玉米淀粉粘合剂：CELNY-L微粉

1.0

10.051.634.43.0

10.050.433.65.0

润滑剂：蔗糖脂肪酸酯（*1）（*1）类型 S-370F 3. 片剂性质测定方法

① 硬度：片剂20片，ERWEKA硬度计【ERWEKA公司/TBH28型号】 ② 磨损度：片剂20片，磨损度试验器【萱垣医理科工业（股）】 ③ 崩解时间：片剂6片，崩解试验器【富山产业（股）/NT-2型号】

崩解时间是指6片片剂在38℃的水温下全部崩解所需的时间。 4. 结果

表2 片剂性质

片剂组成CELNY-L添加量（wt.%）硬度（kg） 磨损度（%） 崩解时间（分）

图1 硬度

磨损度（%）

硬度（kg）

CELNY添加量（%）图3 崩解时间

崩解时间（分）

CELNY添加量（%）

图2 磨损度

CELNY添加量（%）

● 使用CELNY制作片剂

作为健康食品素材的葡萄糖胺和胶原难以制成片剂，现在我们以这两种物质为主要成分来进行片剂检测。

<湿法制粒（葡萄糖胺、胶原）>

1. 制作方法

①将葡萄糖胺或胶原与赋形剂分别称量后共同放入球磨机，在无球状态下混合15分钟，再使用流化床制粒机制粒。

②将制粒品用30mesh的筛子过滤后加入润滑剂，再共同放入球磨机，在无球状态下混合30分钟。

③将简易振子附在压片机的粉体供给器上加振压片。 制粒机：SPIRA-A-FLOW（弗罗因德产业）

制粒法：将8%的CELNY水溶液喷雾制粒

压片机：菊水立式成型机 No 6B-2 压片法：在制粒品中添加1%的糖酯（润滑剂）（上下杵：8mmφ 压片压力：600~700Kg

重量：180~185mg/片）

2. 片剂性质测定方法

① 硬度：片剂20片，ERWEKA硬度计【ERWEKA公司/TBH28型号】 ② 磨损度：片剂20片，磨损度试验器【萱垣医理科工业（股）】 ③ 崩解时间：片剂6片，崩解试验器【富山产业（股）/NT-2型号】

崩解时间是指6片片剂在38℃的水温下全部崩解所需的时间。

3. 结果（葡萄糖胺） 表1 片剂的组成和性质 No.

主要成分 葡萄糖胺

性质检测结果 润滑剂

CELNY

乳糖 玉米淀粉糖酯硬度（kg（%5 3 2

赋形剂

（胶原）

表2 片剂的组成和性质 No.

赋形剂 性质检测结果 主要成分 润滑剂

CELNY

胶原 乳糖 玉米淀粉糖酯硬度（kg%）崩解时间（分）

42 45

附录-1

● CELNY的粘度值（对盐类）

CELNY-L（5%）粘度

粘度（mPa·s）

粘度（mPa·s）

食盐浓度（wt.%）

测定条件：B型粘度计、60rpm CELNY-L 5% 20℃

CELNY-M（2%）粘度

食盐浓度（wt.%）

测定条件：B型粘度计、60rpm CELNY-M 2% 20℃

● CELNY的粘度值（对糖类）

CELNY-L（5%）粘度

粘度（mPa·s）

蔗糖浓度（wt.%）

测定条件：B型粘度计、60rpm CELNY-L 5% 20℃

CELNY-L（5%）粘度

粘度（mPa·s）

脱脂牛奶浓度（wt.%）

测定条件：B型粘度计、60rpm CELNY-L 5% 20℃

粘度（mPa·s）

醋酸浓度（wt.%）

测定条件：B型粘度计、60rpm CELNY-M 2% 20℃ 粘度（mPa·s）

蔗糖浓度（wt.%）

测定条件：B型粘度计、60rpm CELNY-M 2% 20℃

CELNY-M（2%）粘度

● CELNY的粘度值（对蛋白） ● CELNY的粘度值（对酸）

CELNY-L（5%）粘度

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/049h.html