流化床制粒设备发展动态

流体床制粒机发展动态流化床制粒设备目前广泛应用于医药生产过程中，优点显著，该方法是集混合、制粒、干燥甚至包衣在一个全封闭容器中进行操作的技术，与其它湿法制粒相比，具有工艺简单、操作时间短、劳动强度低等特点。目前流化床制粒技术正得到越来越广泛的应用，国内外生产的流化制粒机的差距也越来越小，这项技术对我国中药生产现代化的发展意义重大。本文介从流化床制粒的原理入手，介绍了流化床的应用现状以及发展动态。关键词：流化床；制粒；动态流化床基本原理在一个设备中，将颗粒物料堆放在分布板上，当气体由设备下部通入床层，随气流速度加大到某种程度，固体颗粒在床层上产沸腾状态，这状态称流态化，而这床层也称流化床。由于固体颗粒物料的不同特性，以及床层和气流速度等因素不同，床层可存在三种形态：V<:死床减忆床 直忙反V<:死床减忆床 直忙反图流化床的三种床层形态第一阶段-固定床阶段湿物料进人干燥器，先落在分布板上，在热气流速度未足以使其运动时，物料颗粒虽与气流接触，但固体颗粒不发生相对位置的变动,此时称为固定床阶段，固定床为流化过程的第一阶段。第二阶段-硫化床阶段当通入的气流速度进一步增大，增大到足以把物料颗粒吹起，使颗粒悬浮在气流中自由运动，物料颗粒间相互碰撞、混合，床层高度上升,整个床层呈现出类似液体般的流态，当颗粒悬浮起来时（即床展升高），这时再增加流速，床层压力降亦保持不变，原因是物料的颗粒间空隙率增加了，流体的压力降只是消耗在对抗颗粒的重量，把它托起来不让床层高度下降的原因所致。说明了床层的压力降与流速增大无关，大致等于单位面积床层的实际重量，这时称为流化床阶段。第三阶段一一气流输送阶段若在上述的基础上，气流流速继续增加，当增大到超过C点，即表示气流速度大于固体颗粒的沉降速度。这时，床层高度大于容器高度，固体颗粒则被气流带走，床层物料减少，空隙度增加，床层压力减少。这种当流速增加到某一数值，使流速对物料的阻力和物料的阻力的实际重量相平衡的流速，称为“悬浮速度”、“最大流化速度”。“带出速度”，当气流速度稍高于“带出速度”，被干燥的物料则被气流带走，这一阶段为气流输送阶段。流化床制粒基本原理颗粒的形成是当黏合剂均匀喷于悬浮松散的物料时，粘合剂雾滴使接触到的粉末润湿并聚结在自己周围形成粒子核，同时再由继续喷入的液滴落在粒子核表面产生黏合架桥，使粒子核与粒子核之间、粒子核与粒子之间相互交联结合，逐渐凝集长大成较大颗粒3]liTK 聚集图流化床制粒原理示意图1．3流化床干燥流化床干燥过程中温度通常经过三个阶段的变化:干燥的第一阶段，物料温度由室温逐步被加热到热空气的湿球温度;第二阶段，物料保持热空气的湿球温度不变，直至物料水分含量降至临界湿度，此时物料中不再含有游离水分;随后，进入到温度上升的第三阶段，物料失去结合水。干燥时，进风温度不宜过高，颗粒表面的溶媒过快蒸发，阻挡内层溶媒向外扩散，结果会产生大量外干内湿的颗粒。温度过低，干燥时间过长，会产生很多细粉[6]。现代复合型流化床制粒技术机理1．2．1凝聚制粒加入容器的药物粉末（一次粒子）在流化过程了，与喷雾的黏合液接触之后凝聚，逐渐长大成所需的颗粒（二次凝聚粒子），这种粒子松软、不规则。选择适当的搅拌、转动、循环、喷雾、流化等条件，可以制备由轻质不定形颗粒到重质球形颗粒的任意粒子。1．2．2包衣制粒以粉体的一次粒子作为核心粒子，其表面被喷雾黏合液润湿后与其他粉末接触，粉末黏附于颗粒表面形成粉末包衣颗粒，包衣颗粒的表面再次与喷雾液及粉末接触，层层包粉逐渐长大所需的球形颗粒。

图颗粒的生成过程示意图1—轻质粒子，不定形；2—重质粒子，球形；3—包衣粒子，球形图粒子的包衣结构和聚合结构流化床制粒设备常规的流化床设备通常由进风（热风）系统、容器（盛装物料和气流膨胀）图颗粒的生成过程示意图1—轻质粒子，不定形；2—重质粒子，球形；3—包衣粒子，球形图粒子的包衣结构和聚合结构流化床制粒设备常规的流化床设备通常由进风（热风）系统、容器（盛装物料和气性质流化床过程顶喷底喷切喷设备结构锥形的物料槽及扩展室组成。料槽底部装有不同开口形状的筛板以圆锥形物料槽，内部有两边开口的圆柱型隔环，料槽底部装有不同开孔形状的筛板。隔环与筛板之间有一定圆柱形物料槽，底部带有可变速的旋转盘，转盘与槽壁有一缝隙，操作时通过气流，转盘可

控制气流流经状况，扩展室侧壁上的喷枪距离可调。的距离。喷枪装在底部筛板上，可以是数只，枪头朝上，自下而上喷液，喷液与物料运动的方向相冋以上下移动，以改变缝隙大小调节进气量。雾化器设置在床壁，顺着旋转方向同向喷液。过程考虑321喷嘴检修312放大结果323机械应力321产品考虑薄膜/表面形态133包衣/涂层的均匀性（活性组分分布）233包衣效率（实际沉积包衣量％）133基质涂层能力213经济考虑机械高度/空间需求213装备能力321装备费用321进风系统典型的进风系统包括空气过滤单元、加热单元、冷却单元和除湿单元。由于图流化床制粒设备示意图1一进风系统;2一气流加热/除湿装置;3一容器;4一空气导流盘;5一喷雾系统;6一喷嘴;7一捕尘袋;8一排风风机;9一物料出口一般以室外空气为进风风源，所以进风空气必须经过除尘、除菌净化才能与物料接触。一般吸人的空气先经过初效（或中效）过滤器过滤，达到除尘、除菌要求（具体需经过测定为准）后的净化空气，进人到加热或冷却单元。2.容器（包括腔体部分和空气导流盘）由进风系统得到适宜温湿度的空气，下一步就经过空气导流盘进入到盛装固体物料床的容器部分。进风管道内的气流必须均匀地通过空气导流盘从容器底部吹入到盛装物料的腔体内，否则会引发不均匀的流化状态。喷雾系统雾化是通过气流将液体高度分散为细小液滴的过程，目的在于增加液体与固体物料的接触面积。双路喷枪是目前最为常见的喷枪，其中一路为黏合剂管路另一路为雾化压缩空气管路。。排风系统穿过物料床的空气在排出前需与固体颗粒分离，固气分离通常由两部分功能区完成:腔体分离区和捕尘袋。.腔体倒锥形的设计使气流到达腔体上部时速率逐渐减慢，并且气流在腔体中心部分运动速率最快，在侧壁部分运动速率接近于零，因此较大的颗粒和运动到侧壁附近的颗粒会回落到流化床底部。随气流上升到腔体顶部的颗粒被捕尘袋阻挡下来。控制系统控制系统是流化床制粒设备的核心部分，操作人员既可以通过控制系统设定工艺参数，使制得颗粒的粒度、密度等性质满足要求，也可以通过观察制粒过程中各项工艺参数变化，来确定各批次制粒工艺是否一致，以及流化床设备是否正常运转等。近年来，为了发挥流化床制粒的优势，亦出现了一系列以流化床为母体的多功能复合型制粒设备。如搅拌流化制粒机、转动流化制粒机、搅拌转动流化制粒机等。与常规的流化床制粒设备相比，现代复合型流化床制粒设备最大的不同之处就是对空气导流盘进行了改进，并在其上面安装了其他制粒设备，如搅拌桨、切割刀等，从而综合了各种制粒设备的功能特点。1.搅拌流化制粒机圆筒型容器底部固定有空气导流盘，板上设有可开闭的通气阀，空气导流盘上部配置有搅拌桨，附近器壁上装有切割刀，操作时与搅拌桨相呼应，切割刀的上部安装有喷雾装置，容器顶部设有高压逆洗式圆筒捕尘袋。本装置在进行混合时，需关闭空气导流盘上的通气阀，制粒时根据所要求制粒物粒度及密度选择适当的搅拌速度和送风条件等，干燥时开通全部气阀。所得粒提供给压片或具备速溶性时，以流化操作为主制备轻质颗粒;所得颗粒用于填装硬胶囊或包衣时，以搅拌操作为主制备重质颗粒。而本装置应用于包衣操作时，送风、搅拌、喷雾包衣材料同时或交替进行，防止颗粒与颗粒间的粘连，可适用于肠溶性、缓释性等颗粒的包衣。转动流化制粒机容器下部装有旋转的圆盘，从其外周边通人流化空气。流化态的物料粉末在圆盘的旋转作用与通入空气的吹动下，沿流化床周边以螺旋运动的方式旋转，勃合液喷洒在物料之上，使其聚结成颗粒，再由于离心力作用使颗粒不断沿光滑壁面滚动，形成致密的球形颗粒。顶部旋风分离器分离随气流带出的粉尘。该设备的关键部分是转盘，该结构能给予粒子以强大的转动作用，使粒子沿流化床周边作旋转运动。喷雾装置则根据.需要可安装于流化床的顶部或流化床中部和下部的切线方向。

搅拌转动流化床制粒机容器的下部装有带细孔的旋转圆盘，其上部装有能独立旋转的搅拌桨和切割刀，上升气流由转盘上的通气孔和转盘外周边的间隙进人容器内使床层流化，喷嘴安装于流化层的上部或侧面，容器顶部设有高压逆洗式圆筒状捕尘袋。该装置综合了搅拌、转动、流化制粒的优点，具有在制粒程中不易出现结块、喷雾效率高、制粒速度快等特点，可用于颗粒制备、颗粒包衣、颗粒修饰和球形化颗粒制备等。⑷ ⑹ (c) ⑷ ⑹ (c) ⑷图搅拌转动流化床制粒设备的四种不同功能示意图(a)离心转动;(b)悬浮运动;(c)旋转运动;(d)整粒作用[J].机电信息，2005,[2][J].机电信息，2005,2(16):13.流化床干燥设备现状的分析流化床干燥又称沸腾干燥，其利用热空气流使湿颗粒悬浮，流态化的沸腾使物料热交换，把水分带走达到干燥。其采用对流方式干燥方式，气固两相大面积接触，表现出料床温差小、干燥速度快、成品含水均匀等沸腾干燥特点，广泛适用于产量大的品种。流化床干燥设备应用在制药工业上常有卧式沸腾床干燥机、高效沸腾干燥机等。流化床包衣技术特性的分析流化床包衣是在流化过程中，所有的颗粒都悬浮在流化气流中，表面完全暴露，可以喷射各种包衣液，并进行湿热交换。其中，流化状态是由被流化物料的特性及设备的结构而定，由于每种技术不同，其流化状态也不同。常有3种喷雾技术进行包衣，即顶喷(标准床)、底喷(Wurster)及侧喷(Rotor)3种形式，为了使衣膜均匀连续，尽量做到减少液滴的行程(即液滴从喷头出口到达颗粒表面的距离)，以减少热空气对液滴产生的喷雾干燥作用，使得液滴到到被包颗粒表面时，基本能保持其原有特性，以达到均一性、理想铺展性和衣膜的均匀连续性。流化床粉碎技术及设备的现状分析除流化床技术有上述运用外，流化床近年被用于气流超微粉碎上。在气流超微粉碎主机中采用流化床对撞式气流粉碎机型式，当物料送入粉碎室，气流(可以惰性气体，也可以是空气)通过喷嘴进入流化床，被粉碎的粒子在高速喷射气流交点碰撞，有文献研究，该点位于流化床中心，是靠气流对粒子的高速冲击及粒子间的相互碰撞而使粒子粉碎，而并不与腔壁产生磨损影响，所以几乎无磨损。其中，流化床对撞式气流碎机的结构之所以几乎无磨损或对壁面沾粘小，是因为通过喷嘴的介质只有气流而不与物料同路进粉碎室，从而避免了粒子在途中产生的撞击、摩擦以及沾粘沉积，也避免了粒子对管道及喷嘴的磨损。流化床技术贯穿在气流粉碎物料整个工艺过程，包括物料的输送、分级及收集过