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制粒、包衣的微观粒子作用机理、及操作要点
来源:扬州日发干燥工程有限公司  |  日期: 2014-11-24 8:33:23

干燥设备【摘要】  介绍制粒、包衣的微观粒子的组合机理,提出操作要点
【关键词】 流化制粒机1   流化包衣机   操作技术   干燥  赖氨酸造粒
序论
    流化技术也称沸腾技术1,本文为表述及研究的方便,将物料的气流和机械作用规则运动状态也作为“流化”状态研究。本文的流化技术可以理解为流化技术与其它技术的组合技术。
流化技术本就是很好的干燥技术、筛选技术、混合技术。配上气流、物料的规则运动,不同方向上液体(或母液)喷入技术,就能实现一机式。这类技术对风量、床体尺寸、风温、液珠直径、喷量等参数设计要求较高,操作条件要求也较高3,流化床技术已从单纯的流化床干燥发展到流化床制粒、包衣、流化床混合及流化床粉碎。
研究物料微观粒子的组合状态和作用机理,才能更好解决具体物料制粒包衣3操作时出现的不良问题。
  粒子制粒的微观原理
  根据微观粒子的大小及与所喷液体的大小、种类、作用状态,配以图例加以分析。
  先举湿颗粒模型,最后再举统一的干燥模型。按种类作相关的摘录和表述、提议。
微观原理一:粉末粒子和分散液滴的作用机理。
粉末粒子粒径一般小于80目,液滴直径一般在5-100μm之间。

一、粒子不规则团聚图例:

 

所喷液体与固体粉末不溶,则依靠粘结剂的作用,将多个小粒子黏结在一起,成长为大颗粒,常应用于松散和速溶颗粒、湿法制粒机。
固体粉末与所喷液体有相溶作用,可以依靠相邻粒子在润湿后互相溶合,成长为大颗粒,常存在于结晶颗粒之间。
利用润湿剂引发粉末单个粒子之间的亲和力,将多个粒子黏合在一起,在各种制粒机中均有应用。
这三种作用机理常同时存在,以一种为主。
    为在最短时间内得到最大最均匀的颗粒,使用气流力的操作要点:
适当的粘结力,粘结力太大会使颗粒过硬,粘结力太小,会使颗粒松散。粘结力通过粘结剂、润湿剂、物料本身的特性来调配。
液滴液径均匀,液滴严重不均匀,会使颗粒大小悬殊。液滴均匀性通常通过雾化空气在喷嘴面上的喷速和雾化压力来控制。适当的雾化空气压力常在0.1-0.4MPa之间。
针对物料吸湿具体特性,采用适当的液滴大小,液滴过大,单个液滴团聚的粒子过多,并不易干燥成粒均匀,液滴过小,会使液滴来不及团聚足够粒子就干燥掉。液滴的大小通过喷雾量和雾化压力、尺寸控制。
适当的液滴铺展时间,风温过高及液滴过小,均会造成液滴铺展时间不够,产生单个液滴团聚的粒子不多,造成颗粒过松和过小、长大不快的现象。
    在流化床中,由于喷入液体的原因,就需要一定的风温,将喷入液体中的湿份及时蒸发掉,不然物料的流化状态会逐渐消失直至“死床”,破坏制粒操作。但风温过高,也会造成所喷液体的“喷雾干燥”现象,降低造粒效果。进风的温度与物料的耐温性及液体的喷入速度有相互关系,一般物料耐温高、物料吸湿快时,采用高一些的进风温度,相反采用低一些的进风温度。常用进风温度在40-120℃之间,物料层的降温在20-60℃之间。
让同样大小的液滴能够更快更均匀团聚更多的粒子,同时让小颗粒有多倍的机会接触液滴,就能提高造粒效果。

使用机械力或机械力和气流力同时作用时,操作要点:
同上,只有机械力作用时,有适当的粘结力,粘性过大会造成过热,过小颗粒松散。
物料层具有良好的搅拌,运动状态越“三维”化,制粒越快。
软材湿度适当,太软会造成粘壁、粘刀、粘筛,太干会造成颗粒松散及造不成粒,适当的湿度,才能得到最好的“可塑性”。
在机械力的作用下,保持颗粒软材的“可塑性”越大,得到规则颗粒的可能性越大。作用力越大,颗粒也越紧实。
比如典型的“麻花”状运动状态,得到球形颗粒的效果就比较好。螺旋挤出机,得到粒子就比较密实。
二、粒子规则团聚状态
    这种原理得到的颗粒比粒子不规则团聚得到的粒子外形圆,在气流力的作用下,结构均为多孔状,但堆密度提高,约提高10-30%。在气流和机械力的作用下,便可以粉末直接造丸,需要颗粒有可塑性,其塑造模型见上面所述塑造状态一。
    由于形成的小颗粒规则运动的原因,液滴比不规则运动能团聚更多的颗粒,所以相比之下,所需粘结剂更少,同样能耗也更少,经过淀粉造粒试验证明:能节省30-50%粘结剂。
这种操作状态对操作条件要求更严,风量、喷量、风温有一平衡点,失去平衡,就不能得到合格外形的颗粒或颗粒严重不均匀。调节各参数就能得到不同外形和堆密度的产品。
粉末粒子的粒径小一些时,得到好的表面光洁度、规则性、密实度的可能越大。 
    常应用于颗粒规则旋转运动的场合。
微观原理二: 粉末粒子和母液滴(溶液、悬浮液、融液)
将这种微观原理分为两种状态来看,一种为粉末粒子粒径约等于液滴直径,一种为液滴直径小于粒子直径。
一、粉末粒子粒径约等于液滴直径
粉末粒子直径一般在80-120目之间,液滴直径一般10-200μm。可以多层包覆。
    常应用于粉末包衣及包覆制粒(丸),操作要点:
    保证液滴包覆在晶种表面之后,能及时干燥,不然粒子之间会相互粘结,破坏单层包覆的效果,常用进风温度在80-160℃之间。
    多层包覆时,粒子会慢慢长大,粒子长大后如液滴直径不变应用第二种模型,如两者直径仍差不多,还应用此模型。
   二、粒子直径大于液滴直径
   粒子直径一般在0.3—5mm之间,液滴直径一般5-60μm。可以多层包覆。
    常应用于颗粒包衣及包覆制粒(丸),操作要点:
保证液滴粘结在晶种表面之后,能及时干燥,不然粒子之间会相互粘结,破坏包覆的效果,常用进风温度在35-200℃之间。包衣常用温度在35-60℃之间,包层常用温度在70-200℃之间。包衣时,物料层温度能保持在包材能塑化的温度即可,包层时物料层温度常保持在物料能耐受的温度即可。
在喷液的过程中,尽量让颗粒有同等的机会与液滴接触,方法一是让颗粒在床内呈现规则性的如循环运动、环状运动、及规则运动与不规则运动相组合。
   微观原理三:大晶种,补充小粒子和粘结剂时作用机理
这种原理常应用在空白颗粒剂包药粉的工序中。
操作要点:
  间隔喷雾量适当,过多易软化晶种,直至破坏晶种。
每次撒粉量适当,过少,颗粒太湿,过多,易造成二次晶种,每次加粉量宁少勿多。
  各种颗粒结构及模型图例
不规则多孔性颗粒
结束语
  在流化制粒包衣设备迅速发展的今天,经常会有一些特殊的物料碰到制粒(丸)、包衣时的难题,唯有不断总结,大胆设想、改革,才能出现一流的生产线和设备,中国也会一定充满自信展示出我们流化制粒包衣的生产技术。
  我们怀着以上的愿望,摘录并提出制粒包衣的各种新旧模型,供讨论并请指教。
参考文献:
1徐连英  侯世祥 中药制药工艺技术解析  人民卫生出版社 2003
2中国轻工业出版社    喷雾干燥实用技术大全  刘广文编 ISBN7-5019-3310-3/TS.1988   2001年10月第一次印刷  52元
3陈林书     制粒(丸)技术原理、设备的研究总结    制药工程设计  2007-1-30
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