流化床制粒設(shè)備發(fā)展動(dòng)態(tài)

流體床制粒機(jī)發(fā)展動(dòng)態(tài)流化床制粒設(shè)備目前廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥生產(chǎn)過程中，優(yōu)點(diǎn)顯著，該方法是集混合、制粒、干燥甚至包衣在一個(gè)全封閉容器中進(jìn)行操作的技術(shù)，與其它濕法制粒相比，具有工藝簡(jiǎn)單、操作時(shí)間短、勞動(dòng)強(qiáng)度低等特點(diǎn)。目前流化床制粒技術(shù)正得到越來越廣泛的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的流化制粒機(jī)的差距也越來越小，這項(xiàng)技術(shù)對(duì)我國(guó)中藥生產(chǎn)現(xiàn)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(yīng)用現(xiàn)狀以及發(fā)展動(dòng)態(tài)。關(guān)鍵詞：流化床；制粒；動(dòng)態(tài)流化床基本原理在一個(gè)設(shè)備中，將顆粒物料堆放在分布板上，當(dāng)氣體由設(shè)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(chǎn)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(jìn)人干燥器，先落在分布板上，在熱氣流速度未足以使其運(yùn)動(dòng)時(shí)，物料顆粒雖與氣流接觸，但固體顆粒不發(fā)生相對(duì)位置的變動(dòng),此時(shí)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(dāng)通入的氣流速度進(jìn)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(yùn)動(dòng)，物料顆粒間相互碰撞、混合，床層高度上升,整個(gè)床層呈現(xiàn)出類似液體般的流態(tài)，當(dāng)顆粒懸浮起來時(shí)（即床展升高），這時(shí)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(duì)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(guān)，大致等于單位面積床層的實(shí)際重量，這時(shí)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(chǔ)上，氣流流速繼續(xù)增加，當(dāng)增大到超過C點(diǎn)，即表示氣流速度大于固體顆粒的沉降速度。這時(shí)，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(dāng)流速增加到某一數(shù)值，使流速對(duì)物料的阻力和物料的阻力的實(shí)際重量相平衡的流速，稱為“懸浮速度”、“最大流化速度”?！皫С鏊俣取?，當(dāng)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?；驹眍w粒的形成是當(dāng)黏合劑均勻噴于懸浮松散的物料時(shí)，粘合劑霧滴使接觸到的粉末潤(rùn)濕并聚結(jié)在自己周圍形成粒子核，同時(shí)再由繼續(xù)噴入的液滴落在粒子核表面產(chǎn)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(lián)結(jié)合，逐漸凝集長(zhǎng)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(jīng)過三個(gè)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(shí)物料中不再含有游離水分;隨后，進(jìn)入到溫度上升的第三階段，物料失去結(jié)合水。干燥時(shí)，進(jìn)風(fēng)溫度不宜過高，顆粒表面的溶媒過快蒸發(fā)，阻擋內(nèi)層溶媒向外擴(kuò)散，結(jié)果會(huì)產(chǎn)生大量外干內(nèi)濕的顆粒。溫度過低，干燥時(shí)間過長(zhǎng)，會(huì)產(chǎn)生很多細(xì)粉[6]。現(xiàn)代復(fù)合型流化床制粒技術(shù)機(jī)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(zhǎng)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(dāng)?shù)臄嚢琛⑥D(zhuǎn)動(dòng)、循環(huán)、噴霧、流化等條件，可以制備由輕質(zhì)不定形顆粒到重質(zhì)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(rùn)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(zhǎng)大所需的球形顆粒。

圖顆粒的生成過程示意圖1—輕質(zhì)粒子，不定形；2—重質(zhì)粒子，球形；3—包衣粒子，球形圖粒子的包衣結(jié)構(gòu)和聚合結(jié)構(gòu)流化床制粒設(shè)備常規(guī)的流化床設(shè)備通常由進(jìn)風(fēng)（熱風(fēng)）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(zhì)粒子，不定形；2—重質(zhì)粒子，球形；3—包衣粒子，球形圖粒子的包衣結(jié)構(gòu)和聚合結(jié)構(gòu)流化床制粒設(shè)備常規(guī)的流化床設(shè)備通常由進(jìn)風(fēng)（熱風(fēng)）系統(tǒng)、容器（盛裝物料和氣性質(zhì)流化床過程頂噴底噴切噴設(shè)備結(jié)構(gòu)錐形的物料槽及擴(kuò)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(nèi)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(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤與槽壁有一縫隙，操作時(shí)通過氣流，轉(zhuǎn)盤可

控制氣流流經(jīng)狀況，擴(kuò)展室側(cè)壁上的噴槍距離可調(diào)。的距離。噴槍裝在底部篩板上，可以是數(shù)只，槍頭朝上，自下而上噴液，噴液與物料運(yùn)動(dòng)的方向相冋以上下移動(dòng)，以改變縫隙大小調(diào)節(jié)進(jìn)氣量。霧化器設(shè)置在床壁，順著旋轉(zhuǎn)方向同向噴液。過程考慮321噴嘴檢修312放大結(jié)果323機(jī)械應(yīng)力321產(chǎn)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(shí)際沉積包衣量％）133基質(zhì)涂層能力213經(jīng)濟(jì)考慮機(jī)械高度/空間需求213裝備能力321裝備費(fèi)用321進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)典型的進(jìn)風(fēng)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(shè)備示意圖1一進(jìn)風(fēng)系統(tǒng);2一氣流加熱/除濕裝置;3一容器;4一空氣導(dǎo)流盤;5一噴霧系統(tǒng);6一噴嘴;7一捕塵袋;8一排風(fēng)風(fēng)機(jī);9一物料出口一般以室外空氣為進(jìn)風(fēng)風(fēng)源，所以進(jìn)風(fēng)空氣必須經(jīng)過除塵、除菌凈化才能與物料接觸。一般吸人的空氣先經(jīng)過初效（或中效）過濾器過濾，達(dá)到除塵、除菌要求（具體需經(jīng)過測(cè)定為準(zhǔn)）后的凈化空氣，進(jìn)人到加熱或冷卻單元。2.容器（包括腔體部分和空氣導(dǎo)流盤）由進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)得到適宜溫濕度的空氣，下一步就經(jīng)過空氣導(dǎo)流盤進(jìn)入到盛裝固體物料床的容器部分。進(jìn)風(fēng)管道內(nèi)的氣流必須均勻地通過空氣導(dǎo)流盤從容器底部吹入到盛裝物料的腔體內(nèi)，否則會(huì)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(xì)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(fēng)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(shè)計(jì)使氣流到達(dá)腔體上部時(shí)速率逐漸減慢，并且氣流在腔體中心部分運(yùn)動(dòng)速率最快，在側(cè)壁部分運(yùn)動(dòng)速率接近于零，因此較大的顆粒和運(yùn)動(dòng)到側(cè)壁附近的顆粒會(huì)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(shè)備的核心部分，操作人員既可以通過控制系統(tǒng)設(shè)定工藝參數(shù)，使制得顆粒的粒度、密度等性質(zhì)滿足要求，也可以通過觀察制粒過程中各項(xiàng)工藝參數(shù)變化，來確定各批次制粒工藝是否一致，以及流化床設(shè)備是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)等。近年來，為了發(fā)揮流化床制粒的優(yōu)勢(shì)，亦出現(xiàn)了一系列以流化床為母體的多功能復(fù)合型制粒設(shè)備。如攪拌流化制粒機(jī)、轉(zhuǎn)動(dòng)流化制粒機(jī)、攪拌轉(zhuǎn)動(dòng)流化制粒機(jī)等。與常規(guī)的流化床制粒設(shè)備相比，現(xiàn)代復(fù)合型流化床制粒設(shè)備最大的不同之處就是對(duì)空氣導(dǎo)流盤進(jìn)行了改進(jìn)，并在其上面安裝了其他制粒設(shè)備，如攪拌槳、切割刀等，從而綜合了各種制粒設(shè)備的功能特點(diǎn)。1.攪拌流化制粒機(jī)圓筒型容器底部固定有空氣導(dǎo)流盤，板上設(shè)有可開閉的通氣閥，空氣導(dǎo)流盤上部配置有攪拌槳，附近器壁上裝有切割刀，操作時(shí)與攪拌槳相呼應(yīng)，切割刀的上部安裝有噴霧裝置，容器頂部設(shè)有高壓逆洗式圓筒捕塵袋。本裝置在進(jìn)行混合時(shí)，需關(guān)閉空氣導(dǎo)流盤上的通氣閥，制粒時(shí)根據(jù)所要求制粒物粒度及密度選擇適當(dāng)?shù)臄嚢杷俣群退惋L(fēng)條件等，干燥時(shí)開通全部氣閥。所得粒提供給壓片或具備速溶性時(shí)，以流化操作為主制備輕質(zhì)顆粒;所得顆粒用于填裝硬膠囊或包衣時(shí)，以攪拌操作為主制備重質(zhì)顆粒。而本裝置應(yīng)用于包衣操作時(shí)，送風(fēng)、攪拌、噴霧包衣材料同時(shí)或交替進(jìn)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(zhuǎn)動(dòng)流化制粒機(jī)容器下部裝有旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)作用與通入空氣的吹動(dòng)下，沿流化床周邊以螺旋運(yùn)動(dòng)的方式旋轉(zhuǎn)，勃合液噴灑在物料之上，使其聚結(jié)成顆粒，再由于離心力作用使顆粒不斷沿光滑壁面滾動(dòng)，形成致密的球形顆粒。頂部旋風(fēng)分離器分離隨氣流帶出的粉塵。該設(shè)備的關(guān)鍵部分是轉(zhuǎn)盤，該結(jié)構(gòu)能給予粒子以強(qiáng)大的轉(zhuǎn)動(dòng)作用，使粒子沿流化床周邊作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。噴霧裝置則根據(jù).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(zhuǎn)動(dòng)流化床制粒機(jī)容器的下部裝有帶細(xì)孔的旋轉(zhuǎn)圓盤，其上部裝有能獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的攪拌槳和切割刀，上升氣流由轉(zhuǎn)盤上的通氣孔和轉(zhuǎn)盤外周邊的間隙進(jìn)人容器內(nèi)使床層流化，噴嘴安裝于流化層的上部或側(cè)面，容器頂部設(shè)有高壓逆洗式圓筒狀捕塵袋。該裝置綜合了攪拌、轉(zhuǎn)動(dòng)、流化制粒的優(yōu)點(diǎn)，具有在制粒程中不易出現(xiàn)結(jié)塊、噴霧效率高、制粒速度快等特點(diǎn)，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(zhuǎn)動(dòng)流化床制粒設(shè)備的四種不同功能示意圖(a)離心轉(zhuǎn)動(dòng);(b)懸浮運(yùn)動(dòng);(c)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng);(d)整粒作用[J].機(jī)電信息，2005,[2][J].機(jī)電信息，2005,2(16):13.流化床干燥設(shè)備現(xiàn)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(dá)到干燥。其采用對(duì)流方式干燥方式，氣固兩相大面積接觸，表現(xiàn)出料床溫差小、干燥速度快、成品含水均勻等沸騰干燥特點(diǎn)，廣泛適用于產(chǎn)量大的品種。流化床干燥設(shè)備應(yīng)用在制藥工業(yè)上常有臥式沸騰床干燥機(jī)、高效沸騰干燥機(jī)等。流化床包衣技術(shù)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(jìn)行濕熱交換。其中，流化狀態(tài)是由被流化物料的特性及設(shè)備的結(jié)構(gòu)而定，由于每種技術(shù)不同，其流化狀態(tài)也不同。常有3種噴霧技術(shù)進(jìn)行包衣，即頂噴(標(biāo)準(zhǔn)床)、底噴(Wurster)及側(cè)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(dá)顆粒表面的距離)，以減少熱空氣對(duì)液滴產(chǎn)生的噴霧干燥作用，使得液滴到到被包顆粒表面時(shí)，基本能保持其原有特性，以達(dá)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(shù)及設(shè)備的現(xiàn)狀分析除流化床技術(shù)有上述運(yùn)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(jī)中采用流化床對(duì)撞式氣流粉碎機(jī)型式，當(dāng)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(jìn)入流化床，被粉碎的粒子在高速噴射氣流交點(diǎn)碰撞，有文獻(xiàn)研究，該點(diǎn)位于流化床中心，是靠氣流對(duì)粒子的高速?zèng)_擊及粒子間的相互碰撞而使粒子粉碎，而并不與腔壁產(chǎn)生磨損影響，所以幾乎無磨損。其中，流化床對(duì)撞式氣流碎機(jī)的結(jié)構(gòu)之所以幾乎無磨損或?qū)Ρ诿嬲凑承?，是因?yàn)橥ㄟ^噴嘴的介質(zhì)只有氣流而不與物料同路進(jìn)粉碎室，從而避免了粒子在途中產(chǎn)生的撞擊、摩擦以及沾粘沉積，也避免了粒子對(duì)管道及噴嘴的磨損。流化床技術(shù)貫穿在氣流粉碎物料整個(gè)工藝過程，包括物料的輸送、分級(jí)及收集過