流化床制粒設備發(fā)展動態(tài)

流體床制粒機發(fā)展動態(tài)流化床制粒設備目前廣泛應用于醫(yī)藥生產過程中，優(yōu)點顯著，該方法是集混合、制粒、干燥甚至包衣在一個全封閉容器中進行操作的技術，與其它濕法制粒相比，具有工藝簡單、操作時間短、勞動強度低等特點。目前流化床制粒技術正得到越來越廣泛的應用，國內外生產的流化制粒機的差距也越來越小，這項技術對我國中藥生產現代化的發(fā)展意義重大。本文介從流化床制粒的原理入手，介紹了流化床的應用現狀以及發(fā)展動態(tài)。關鍵詞：流化床；制粒；動態(tài)流化床基本原理在一個設備中，將顆粒物料堆放在分布板上，當氣體由設備下部通入床層，隨氣流速度加大到某種程度，固體顆粒在床層上產沸騰狀態(tài)，這狀態(tài)稱流態(tài)化，而這床層也稱流化床。由于固體顆粒物料的不同特性，以及床層和氣流速度等因素不同，床層可存在三種形態(tài)：V<:死床減憶床 直忙反V<:死床減憶床 直忙反圖流化床的三種床層形態(tài)第一階段-固定床階段濕物料進人干燥器，先落在分布板上，在熱氣流速度未足以使其運動時，物料顆粒雖與氣流接觸，但固體顆粒不發(fā)生相對位置的變動,此時稱為固定床階段，固定床為流化過程的第一階段。第二階段-硫化床階段當通入的氣流速度進一步增大，增大到足以把物料顆粒吹起，使顆粒懸浮在氣流中自由運動，物料顆粒間相互碰撞、混合，床層高度上升,整個床層呈現出類似液體般的流態(tài)，當顆粒懸浮起來時（即床展升高），這時再增加流速，床層壓力降亦保持不變，原因是物料的顆粒間空隙率增加了，流體的壓力降只是消耗在對抗顆粒的重量，把它托起來不讓床層高度下降的原因所致。說明了床層的壓力降與流速增大無關，大致等于單位面積床層的實際重量，這時稱為流化床階段。第三階段一一氣流輸送階段若在上述的基礎上，氣流流速繼續(xù)增加，當增大到超過C點，即表示氣流速度大于固體顆粒的沉降速度。這時，床層高度大于容器高度，固體顆粒則被氣流帶走，床層物料減少，空隙度增加，床層壓力減少。這種當流速增加到某一數值，使流速對物料的阻力和物料的阻力的實際重量相平衡的流速，稱為“懸浮速度”、“最大流化速度”。“帶出速度”，當氣流速度稍高于“帶出速度”，被干燥的物料則被氣流帶走，這一階段為氣流輸送階段。流化床制粒基本原理顆粒的形成是當黏合劑均勻噴于懸浮松散的物料時，粘合劑霧滴使接觸到的粉末潤濕并聚結在自己周圍形成粒子核，同時再由繼續(xù)噴入的液滴落在粒子核表面產生黏合架橋，使粒子核與粒子核之間、粒子核與粒子之間相互交聯結合，逐漸凝集長大成較大顆粒3]liTK 聚集圖流化床制粒原理示意圖1．3流化床干燥流化床干燥過程中溫度通常經過三個階段的變化:干燥的第一階段，物料溫度由室溫逐步被加熱到熱空氣的濕球溫度;第二階段，物料保持熱空氣的濕球溫度不變，直至物料水分含量降至臨界濕度，此時物料中不再含有游離水分;隨后，進入到溫度上升的第三階段，物料失去結合水。干燥時，進風溫度不宜過高，顆粒表面的溶媒過快蒸發(fā)，阻擋內層溶媒向外擴散，結果會產生大量外干內濕的顆粒。溫度過低，干燥時間過長，會產生很多細粉[6]?，F代復合型流化床制粒技術機理1．2．1凝聚制粒加入容器的藥物粉末（一次粒子）在流化過程了，與噴霧的黏合液接觸之后凝聚，逐漸長大成所需的顆粒（二次凝聚粒子），這種粒子松軟、不規(guī)則。選擇適當的攪拌、轉動、循環(huán)、噴霧、流化等條件，可以制備由輕質不定形顆粒到重質球形顆粒的任意粒子。1．2．2包衣制粒以粉體的一次粒子作為核心粒子，其表面被噴霧黏合液潤濕后與其他粉末接觸，粉末黏附于顆粒表面形成粉末包衣顆粒，包衣顆粒的表面再次與噴霧液及粉末接觸，層層包粉逐漸長大所需的球形顆粒。

圖顆粒的生成過程示意圖1—輕質粒子，不定形；2—重質粒子，球形；3—包衣粒子，球形圖粒子的包衣結構和聚合結構流化床制粒設備常規(guī)的流化床設備通常由進風（熱風）系統(tǒng)、容器（盛裝物料和氣流膨脹）圖顆粒的生成過程示意圖1—輕質粒子，不定形；2—重質粒子，球形；3—包衣粒子，球形圖粒子的包衣結構和聚合結構流化床制粒設備常規(guī)的流化床設備通常由進風（熱風）系統(tǒng)、容器（盛裝物料和氣性質流化床過程頂噴底噴切噴設備結構錐形的物料槽及擴展室組成。料槽底部裝有不同開口形狀的篩板以圓錐形物料槽，內部有兩邊開口的圓柱型隔環(huán)，料槽底部裝有不同開孔形狀的篩板。隔環(huán)與篩板之間有一定圓柱形物料槽，底部帶有可變速的旋轉盤，轉盤與槽壁有一縫隙，操作時通過氣流，轉盤可

控制氣流流經狀況，擴展室側壁上的噴槍距離可調。的距離。噴槍裝在底部篩板上，可以是數只，槍頭朝上，自下而上噴液，噴液與物料運動的方向相冋以上下移動，以改變縫隙大小調節(jié)進氣量。霧化器設置在床壁，順著旋轉方向同向噴液。過程考慮321噴嘴檢修312放大結果323機械應力321產品考慮薄膜/表面形態(tài)133包衣/涂層的均勻性（活性組分分布）233包衣效率（實際沉積包衣量％）133基質涂層能力213經濟考慮機械高度/空間需求213裝備能力321裝備費用321進風系統(tǒng)典型的進風系統(tǒng)包括空氣過濾單元、加熱單元、冷卻單元和除濕單元。由于圖流化床制粒設備示意圖1一進風系統(tǒng);2一氣流加熱/除濕裝置;3一容器;4一空氣導流盤;5一噴霧系統(tǒng);6一噴嘴;7一捕塵袋;8一排風風機;9一物料出口一般以室外空氣為進風風源，所以進風空氣必須經過除塵、除菌凈化才能與物料接觸。一般吸人的空氣先經過初效（或中效）過濾器過濾，達到除塵、除菌要求（具體需經過測定為準）后的凈化空氣，進人到加熱或冷卻單元。2.容器（包括腔體部分和空氣導流盤）由進風系統(tǒng)得到適宜溫濕度的空氣，下一步就經過空氣導流盤進入到盛裝固體物料床的容器部分。進風管道內的氣流必須均勻地通過空氣導流盤從容器底部吹入到盛裝物料的腔體內，否則會引發(fā)不均勻的流化狀態(tài)。噴霧系統(tǒng)霧化是通過氣流將液體高度分散為細小液滴的過程，目的在于增加液體與固體物料的接觸面積。雙路噴槍是目前最為常見的噴槍，其中一路為黏合劑管路另一路為霧化壓縮空氣管路。。排風系統(tǒng)穿過物料床的空氣在排出前需與固體顆粒分離，固氣分離通常由兩部分功能區(qū)完成:腔體分離區(qū)和捕塵袋。.腔體倒錐形的設計使氣流到達腔體上部時速率逐漸減慢，并且氣流在腔體中心部分運動速率最快，在側壁部分運動速率接近于零，因此較大的顆粒和運動到側壁附近的顆粒會回落到流化床底部。隨氣流上升到腔體頂部的顆粒被捕塵袋阻擋下來?？刂葡到y(tǒng)控制系統(tǒng)是流化床制粒設備的核心部分，操作人員既可以通過控制系統(tǒng)設定工藝參數，使制得顆粒的粒度、密度等性質滿足要求，也可以通過觀察制粒過程中各項工藝參數變化，來確定各批次制粒工藝是否一致，以及流化床設備是否正常運轉等。近年來，為了發(fā)揮流化床制粒的優(yōu)勢，亦出現了一系列以流化床為母體的多功能復合型制粒設備。如攪拌流化制粒機、轉動流化制粒機、攪拌轉動流化制粒機等。與常規(guī)的流化床制粒設備相比，現代復合型流化床制粒設備最大的不同之處就是對空氣導流盤進行了改進，并在其上面安裝了其他制粒設備，如攪拌槳、切割刀等，從而綜合了各種制粒設備的功能特點。1.攪拌流化制粒機圓筒型容器底部固定有空氣導流盤，板上設有可開閉的通氣閥，空氣導流盤上部配置有攪拌槳，附近器壁上裝有切割刀，操作時與攪拌槳相呼應，切割刀的上部安裝有噴霧裝置，容器頂部設有高壓逆洗式圓筒捕塵袋。本裝置在進行混合時，需關閉空氣導流盤上的通氣閥，制粒時根據所要求制粒物粒度及密度選擇適當的攪拌速度和送風條件等，干燥時開通全部氣閥。所得粒提供給壓片或具備速溶性時，以流化操作為主制備輕質顆粒;所得顆粒用于填裝硬膠囊或包衣時，以攪拌操作為主制備重質顆粒。而本裝置應用于包衣操作時，送風、攪拌、噴霧包衣材料同時或交替進行，防止顆粒與顆粒間的粘連，可適用于腸溶性、緩釋性等顆粒的包衣。轉動流化制粒機容器下部裝有旋轉的圓盤，從其外周邊通人流化空氣。流化態(tài)的物料粉末在圓盤的旋轉作用與通入空氣的吹動下，沿流化床周邊以螺旋運動的方式旋轉，勃合液噴灑在物料之上，使其聚結成顆粒，再由于離心力作用使顆粒不斷沿光滑壁面滾動，形成致密的球形顆粒。頂部旋風分離器分離隨氣流帶出的粉塵。該設備的關鍵部分是轉盤，該結構能給予粒子以強大的轉動作用，使粒子沿流化床周邊作旋轉運動。噴霧裝置則根據.需要可安裝于流化床的頂部或流化床中部和下部的切線方向。

攪拌轉動流化床制粒機容器的下部裝有帶細孔的旋轉圓盤，其上部裝有能獨立旋轉的攪拌槳和切割刀，上升氣流由轉盤上的通氣孔和轉盤外周邊的間隙進人容器內使床層流化，噴嘴安裝于流化層的上部或側面，容器頂部設有高壓逆洗式圓筒狀捕塵袋。該裝置綜合了攪拌、轉動、流化制粒的優(yōu)點，具有在制粒程中不易出現結塊、噴霧效率高、制粒速度快等特點，可用于顆粒制備、顆粒包衣、顆粒修飾和球形化顆粒制備等。⑷ ⑹ (c) ⑷ ⑹ (c) ⑷圖攪拌轉動流化床制粒設備的四種不同功能示意圖(a)離心轉動;(b)懸浮運動;(c)旋轉運動;(d)整粒作用[J].機電信息，2005,[2][J].機電信息，2005,2(16):13.流化床干燥設備現狀的分析流化床干燥又稱沸騰干燥，其利用熱空氣流使?jié)耦w粒懸浮，流態(tài)化的沸騰使物料熱交換，把水分帶走達到干燥。其采用對流方式干燥方式，氣固兩相大面積接觸，表現出料床溫差小、干燥速度快、成品含水均勻等沸騰干燥特點，廣泛適用于產量大的品種。流化床干燥設備應用在制藥工業(yè)上常有臥式沸騰床干燥機、高效沸騰干燥機等。流化床包衣技術特性的分析流化床包衣是在流化過程中，所有的顆粒都懸浮在流化氣流中，表面完全暴露，可以噴射各種包衣液，并進行濕熱交換。其中，流化狀態(tài)是由被流化物料的特性及設備的結構而定，由于每種技術不同，其流化狀態(tài)也不同。常有3種噴霧技術進行包衣，即頂噴(標準床)、底噴(Wurster)及側噴(Rotor)3種形式，為了使衣膜均勻連續(xù)，盡量做到減少液滴的行程(即液滴從噴頭出口到達顆粒表面的距離)，以減少熱空氣對液滴產生的噴霧干燥作用，使得液滴到到被包顆粒表面時，基本能保持其原有特性，以達到均一性、理想鋪展性和衣膜的均勻連續(xù)性。流化床粉碎技術及設備的現狀分析除流化床技術有上述運用外，流化床近年被用于氣流超微粉碎上。在氣流超微粉碎主機中采用流化床對撞式氣流粉碎機型式，當物料送入粉碎室，氣流(可以惰性氣體，也可以是空氣)通過噴嘴進入流化床，被粉碎的粒子在高速噴射氣流交點碰撞，有文獻研究，該點位于流化床中心，是靠氣流對粒子的高速沖擊及粒子間的相互碰撞而使粒子粉碎，而并不與腔壁產生磨損影響，所以幾乎無磨損。其中，流化床對撞式氣流碎機的結構之所以幾乎無磨損或對壁面沾粘小，是因為通過噴嘴的介質只有氣流而不與物料同路進粉碎室，從而避免了粒子在途中產生的撞擊、摩擦以及沾粘沉積，也避免了粒子對管道及噴嘴的磨損。流化床技術貫穿在氣流粉碎物料整個工藝過程，包括物料的輸送、分級及收集過