流化床包衣机


blueski推荐 [2016/7/28]
出处:baidu
作者:不详
 

流化床包衣机是由一种制剂工业上的干燥装置改进产生,流化床有返混流,活塞流,振动,接触式,多层流化床等种类;流化床主要装置为分开启式和封闭循环式。流化床使用雾化操作系统及包衣方式使制粒,制微丸,包衣工序和干燥工序在流化床中一次完成,降低了能耗。

一、流化床的种类  流化床设备(fluiding equipment)在制剂工业上作为干燥装置已使用了多年,随着流化床设备的改进,流化设备越来越多地用于工业化制粒、制备微丸以及包衣、混合等操作,这些改进使流化床设备适合多方面的用途,不仅降低了能耗并改进了产品性能。现将各类改进型流化床介绍如下:

返混流流化床

返混流流化床运用于物料在初始状态不能流化,而在干燥器中放置短暂时间后,就可以流化(如颗粒去除表面液体后)的物料,物料在流化床中的状态保持远低于流化点,使物料分布于床面以获得适宜流化,并设计成使固体达到全部混合(返混流,图15-14),物料通过流化床是均匀浸入流化层中的加热表面,这样可改进热效率和装置性能,其流化床截面可采用长方形或圆形。

活塞流流化床
 
该流化床适用于可直接流化物料,借助流化床中挡板设计,限制固相在水平方向混和,从而达到活塞流
(图15—15),固相停留时间变得狭窄。当固相通过床层时,挥发物含量和温度变化均匀,并使固相与进入气体接近平衡点。按照床的形状和尺寸。活塞流可由不同方式形成,在长方形截面床中,挡板常排成使固相在两侧面间来回流动;在圆形截面床内,挡板是螺旋型;在深床层的较小圆形截面床层中,挡板呈辐射状。
 
振动流化床

该设计商品名为Vibro-Fluidizer,基本上属于活塞流型(图15—16),它专用于粒度分布宽,流化困难,粒子形状极度不规则或需较低流化速度,以防磨损的产品。该装置在低于200mm高的浅床层中操作,与无振动床层(床层高度可以是1500mm)相比,每单位床层面积产品的停留时间短,具有抗压力震动特征,需要洁净操作环境。

 

接触式流化床

该流化床是一台长方形截面的流化干燥器(图15—17),它结合返混和活塞流技术,其中旋转式分布器使湿物料均匀分布于返混段中,装有浸没于流化层中的接触式加热表面,以提供大部分能量,因此,它能使温度下降,气量减少,特别适合热敏性产品的干燥,紧接的活塞流段可用于最终干燥和冷却。接触式流化床与无传热面流化床,二级闪蒸 - 流化床干燥器或旋转式干燥器相比,具有设计紧凑、热效率高、低气体通量等特点。

多层流化床

该种流化床包含2个或2个以上叠放的流化床(图15一18),上层(返混式活塞流)用作预干燥器、下层(活塞流)是最终干燥器,干燥气体与固体物料逆流通过,离开下层的气体(有一定的温度)将热传递给上层,且每层皆设有浸没加热面,这种设计产生低的气体通量和较高热效率。
流化床作为干燥物料的主要装置分开启式和封闭循环式,见图15—19。
二、流化床雾化操作系统及包衣方式  较早开发的流化床仅仅用于湿物料的干燥和混合,无喷雾装置,随着喷雾干燥技术和新制剂及新剂型的不断发展,在流化床内设置喷雾构件后,使制粒、制微丸、包衣工序和干燥工序在流化床中一次完成,图15—20为典型的流化床喷雾制粒、丸装置。
 
喷雾方法
在流化床制粒或制微丸及包衣过程中,应根据物料的性能和计划中产品质量来选择喷雾方法。目前流化床喷雾方法有三种,即顶端式喷雾、切线式喷雾和底端式喷雾,见图15—21。
(1)顶端式喷雾  大多数在流化中凝聚的产品都用本法,生产的颗粒以多孔性表面和间隙性空洞为其特点,堆密度较小,是增加难溶性药物溶出度的有效方法,因为颗粒或微丸易吸收液体,崩解较快,如中药浸出液的干燥和制粒。
(2)切线式喷雾  它利用转盘旋转产生的离心力,获得高强度的混合作用,与流化床的干燥效率相结合,从而生产出堆密度较高,但仍有少量间隙和空洞的产品,颗粒硬度较大,不易破碎,且接近球形,是制备微丸的常用方法。
(3)底端式喷雾  是把喷嘴设置在气流分布板中心处的导流筒内,流化颗粒、微丸或片剂在导流筒内接受粘合剂或包衣溶液。是目前最常用的微丸包衣方式,优点包衣效率高,微丸不易粘连。信宜特已研发出导流筒内外风量可在线调节,喷雾装置可在线清理的改进流化床,大大提高流化床微丸包衣的可控性。
 以上三种喷雾方法均可供流化床进行颗粒、微丸制备及其包衣,然而片剂包衣仅限于底喷式。流化床制粒包衣工艺过程的核心是液体的喷雾系统,在几乎所有流化床设备中,喷嘴的作用是双重的,即制粒和包衣。液体在低压下通过一个孔口喷出并由气流将之雾化,这种喷嘴能产生较小的液滴,对于颗粒或微丸的包衣来说,是一个优点,但随之带来的是蒸发面增加,小液滴在向前运动的过程中迅速转变成固态浓缩物,其粘滞度也随之增大,如果喷雾速度、溶液浓度和流化温度配合不当,则有些小液滴在与颗粒或微丸表面接触时,不能均匀地铺展,形成不太完整的薄膜或使颗粒、微丸成形不均匀,甚至形成粘合剂或包衣材料自身干燥成颗粒或微丸,导致产品质量不稳定或不合格。如果雾化溶液的溶剂蒸发热低,这个问题就会变得更为严重。一些喷雾常用溶剂及其蒸发热见表15—2。
表15—2常见溶剂的蒸发热
溶剂
沸点,℃
密度,g/cm
蒸发热,kJ/ml
丙酮
甲醇
乙醇
异丙醇
56.2
65.0
78.5
82.4
100.0
0.790
O.791
0.789
O.786
1.000
O.451
0.970
0.694
0.552
2.261
在顶端式喷雾制粒和包衣中,颗粒、微丸的流动最为杂乱无章,且粘合剂或包衣液喷洒方向对着蒸发介质,液滴的自身干燥也最为严重,损耗亦大,制粒及包衣效果较差,产品质量不够稳定,尽管如此,相当数量的制粒、制丸和包衣过程仍然以顶端喷雾方式进行,这是由于其具备二大优点,其一是生产规模远大于其它方法,其二是结构比较简单,操作方便。一个生产规模的顶喷制粒、包衣设备,只需一个喷嘴和一个泵,与之相比,其余的两种喷雾方式一般都采用多个喷嘴和泵。这样在生产操作时前者需要考虑的变量参数就少得多,清洗周期亦短。
(二)主要工艺参数  在流化床制粒或制丸过程中,颗粒或微丸的生长可分为三个阶段:成核、层积和成粒(丸),若工艺参数不合理时,颗粒或微丸可能合并成大的凝聚体,这是在制粒、丸过程中应避免的,有效的避免途径是主要工艺参数的优化和确定。
(1)干燥速率  是影响颗粒性状的重要因素之一,进口气流温度高,干燥速度快,就能够使用较快的喷雾速率,并能减轻因环境空气湿度的变化导致的干燥能力的变化。但在引入高温气流时,喷雾液中直接蒸发的溶剂增加,润湿及渗透粉末的粘合剂溶液相对减少,成品密度下降,易脆碎,粒度变小,反之,温度过低时,粘合剂溶液蒸发过慢,很快就达到或超过临界含液量控制点,破坏流化状态,形成较大的凝聚体,导致产品返工。
(2)静床深度(h)  是指物料装入床内后占有的高度,它的大小取决于机械设计的生产量。一般情况下,≥150mm,因为过小就难以取得适当的流化状态,或者气流直接穿透物料层,不能形成流化状态。在确认静床深度时,必须考虑到物料的性状,如密度、粉末的粗细、亲水性和亲脂性等影响因素。
(3)气流速度  一般情况下,气流速度是根据静床深度和物料性质确定,适宜的气流速度有利于建立起良好的流化状态。
(4)喷液速率  是根据物料装量和性状,以及引入气流的温度来选择的,使之让物料接近临界含液量,保持良好的湿润状态。这又取决于喷雾因素、干燥因素和流化因素之间在整个制粒、丸过程中的良好动态平衡。
在流化床包衣过程中,喷液速率造成的影响要比制粒、丸过程更为复杂。在制粒、丸过程中,喷液速率一般只受干燥能力的限制,而在包衣过程中,喷液速率不仅受到干燥能力的限制,且更可能受到所喷液体的性质和施行包衣所用时间的影响。在包衣过程,要求引入气流有较高的温度以满足水分或溶剂蒸发的需要,小液滴向前运动一段尽可能短的路程就能接触到颗粒、丸,只有在上述条件下,制得的包衣产品才能保持释药速率的重现性。另外。颗粒、丸必须迅速地通过包衣区,否则就会发生局部过度润湿而粘连成聚集体,因此,如果采用顶端喷雾则有一定的不足,因为液滴运程太长。可选用其它二种喷雾装置,且以多喷嘴为好,因为液滴分散度比单喷嘴大,造成局部过度润湿的情况也较少发生。