关于干燥方式和干燥设备的选型问题

发布时间:2018-08-07 浏览次数:

目前的干燥设备种类很多,给药厂选择干燥方式创造了极大的空间,但恰恰因为可选空间大,药厂在选择干燥设备时又容易限于无所适从的境地,不知道该选择那一种干燥方式和哪一种型号的干燥设备。

  一、沸腾制粒.

  许多制粒设备都兼有干燥的功能,所以制粒设备也多以干燥设备厂制造。为用户选型的方便,在此书中对制粒设备也有一些简单介绍。流化床技术在制药界广泛运用于粉粒干燥、造粒、冷却。无论是基础理论,还是工程运用,均已为人们熟知。已将流化床技术作为粉粒包衣、制丸,并开发了气动旋转流化床,喷动连续作业流化床等先进技术。目前国内已开发底喷流化床制粒包衣及侧喷离心流化床制丸包衣,至今已在多家制药厂得到运用。在中、西药片剂生产中,混合与制粒是压片前的重要工序,颗粒的质量是决定药片质量的关键。

  制粒的基本任务是混合、制粒和干燥。混合的目的,是将药品的多种成份均匀地混合在一起,以满足含量均匀性的要求。制粒是将混合后的药粉制成均匀细小的球状颗粒,使其具有良好的流动性,以满足高速压片对颗粒真球度及均匀性的严格要求。高质量的颗粒直径应在20~80目之间呈正态分布,并含有一定量的细粉。 二、一步制粒. 一步制粒机是将物料辅料在密闭的容器中混合、制粒、沸腾干燥一次完成,也是平时所说的制备颗粒要有三个步骤,在密闭容器中一次完成,叫一步法制粒。一步法制粒机是国外产物,自从70年初开始引进中国,在药厂使用将近30年左右,到90年代初开始大量生产,此设备一般被用到新建的《GMP》标准的厂房中去。因为一步法制粒机是三合一机器,它把三种工艺参数集为一体,所以一开始操作此机器是有难度的。尤其是小厂技术力量比较薄弱,更是难以操作。一步法制粒机也是这样,只要在原来的制粒基础上,改变处方,从小样开始实验。工艺参数据成熟了,再开始放中样,直到车间大批量生产。

  一步法制粒机是利用洁净的热气流把在密闭容器的物料及辅料从底部吹沸呈流化状态(负压)。物料辅料在容器内作无规则复杂的上下飘动,并在飘动中混合达到均匀状态。然后喷入粘合剂使粉状物料湿润凝集,再经热空气干燥,形成多孔状颗粒。它是将传统制粒中的混合,搅拌制粒、干燥等多道制粒工序合并在同一容器中完成。在理想参数中完成作业,故称一步法制粒。

  结构及操作特点: (1)一步法是由上、中、下三个筒体构成一个密闭容器,并且在筒体上有一特定的定向泄爆口,筒内万一出现较大正压,泄爆门将自动打开,泄爆物沿着泄爆通道排出室外。 (2)进排风管道内各安装一个快速截止阀,一旦发生爆炸,进排风管道内的快速截止阀迅速关闭,强迫正压只能从泄爆口排出。 (3)上筒体内装有捕集除尘装置,通过气缸的往复运动实现捕集袋的摇振除尘,捕集袋的材料为抗静电涤纶布,在此布面中织有导电纤维,不易产生静电,改善了静电吸附粉尘现象。捕集袋采用整体吊装的形式。安装拆洗较为方便,且在袋架中装有充气密封圈,保证活动的捕集袋架能紧密的固定在筒壁上。并装有防坠落装置,保证设置与人员的安全。而国内多数制造厂则将捕集袋翻卷在筒体外,安装与拆洗不方便。且难以达到《GMP》要求。 (4)下筒体的顶升托架采用套缸式,用双大口径气缸实现升降,从而使三个筒体能完全密封。筒体的法兰之间采用法兰线与硅橡胶密封垫密封,无泄漏,可靠性高。并且在下筒体与托架的套缸型式中,装有下充气密封圈,保证活动的套缸能完全密封不泄漏。 (5)过滤加热器,采用不锈钢制作,箱体外包镜面或花纹不锈钢,过滤器为亚高效过滤器。 (6)风门采用进口伺服系统,使风门能按等百分比控制开启度。改变了以往采用的传统手动方式,从根本上保证了沸腾状态的可控性。现场操作柜采用全气动方式,各种开关、按钮、仪器仪表都为气动元件,无电火花产生,适用于有溶剂的工艺操作。

  一步制粒形成的颗粒比其他方法做出来的颗粒要好,优点多。主要是颗粒比较松,呈多孔状,且粒度分布均匀,一般在40~80目左右。沸腾制粒的优点多于其它制粒方法。如压片成型、片重差异性、质量均匀性等都优于其它制粒方法。一步制粒省时、省工、省力、减轻劳动强度,完全可以避免环境与药物的交叉污染。在沸腾制粒室中操作,绝对看不到粉尘飞扬,既能做到文明生产又符合《GMP》规范要求,而且还给企业带来经济效益,因此,沸腾制粒机是值得推广的一种高新技术的制剂设备。

  企业选用沸腾制粒机,一定要掌握以下几个关键事宜: (1)要设计与一步制粒相匹配的新处方,因为沸腾制粒工艺处方与传统制粒处方不同,老处方用于沸腾制粒是绝对行不通的。处方更改不到位,是沸腾制粒机不能正常生产的主要原因之一。更改处方时要注意原料的理化、酸碱、溶解等物化性质。含量小可以用老工艺做,含量增大时,要根据它的水溶性来定,难溶于水要加些水溶性的辅料方可制粒。如质量轻、比重小则要加粘性强的辅料作粘合剂以便制粒顺利进行,由于一步法粘合剂由喷-枪喷出,形成雾区,因此要求粘合剂要流动性好、粘度低、易雾化。国外一般用PVP流动性较为理想,成粘速度快,质量好。国内一般用混合浆,价格低,但不能保证药物溶出速率。 (2)沸腾制粒机不能正常生产,未完全掌握操作技术、各种参数调节不当也是主要原因之一,如:投料量、物料细度控制、喷-枪高度控制、进料温度控制及喷-枪雾度和速度等,都是成粒的直接影响因素。 (3)喷头的改进。国内喷雾头在使用中容易堵塞,因此,喷雾不好,覆盖面不大。而国外喷头有较理想的保护区,使用的喷头在工作中永不堵塞,这种结构,制造单位可以参考,以便制作更好的喷头为用户服务。 三、制粒工艺 制粒工艺是国外首先开发成功的,用喷嘴喷入粘合剂粘结物料,物料在流化状态下形成颗粒,根据不同的工艺需要,喷嘴的位置和喷雾方向也不同,一般有三种位置。切线喷雾,主要用于制丸、制粒、包衣及包裹敷层;底向上喷雾,主要用于性能良好的包衣及包裹敷层;顶向下喷雾,普遍用于干燥、制粒及某些包衣。该系列设备是一种多用途的流化床制粒装置,其设计是为了在同一设备中可进行干燥、制粒、包衣、制丸及包裹敷层。 另外,还提供多种条件,物料输送、控制系统、溶剂回收、现场清洁及除尘系统。保证了灵活性及优良的适用性。系统由几个主要部分组成:空气输送系统、机身及鼓风机。空气通过空气输送系统的各种处理进入机身。空气输送系统主要由下列部分构成:过滤器、加热器、加湿器及除湿器。机身由多组件:进风管道、工艺主件及过滤室组成。这些组件都固定在两边的支撑柱上。进风空气通过进风管进入机身,通过物料槽下面的筛网均匀分配气流量。机身上部为过滤室,装有两个完全一样的过滤袋,每个过滤袋都装在分隔的密闭过滤室内。空气最后通过过滤室离开机身。气流量的调节是通过装在鼓风机上部的出风风门来实现。这种“双过滤室系统”保证了持续的流化状态,因为当其中一个过滤袋清除吸附的粉尘时,另一个过滤袋可以通过所有的流化空气。在清除吸附的粉尘时,一个密闭的出风风门阻止了气体的流动,使得粉尘重新回到物料槽中。

(一)底喷工艺底喷流化床,是喷动床原理设计的制粒设备,常称为底喷系统。 因在流化床中心形成上升区,而环隙形成下降区,类似喷泉状,将随机的流态化改变为规则流,因而在工业上用于包衣作业。底喷工艺在1992年研制,是底喷技术中最先进的一代。这种专利技术可保证较大的批量,提高了效率,而且第一次可以对粒径小于50μm的颗粒进行包衣而不产生粘结。底喷工艺装置是由一个圆锥形的物料槽组成,料槽内部装有一个两边开口的圆柱形隔圈,料槽底部装有不同开口形状的筛板,以分配隔圈内及隔圈外的气流状态。开口面积最大的地方位于隔圈的正下方,这样,流化的空气大部分通向这一部位,有足够的气流保证物料的运动。隔圈与筛板之间有一定的间距,以保证物料能顺畅地从隔圈外流向隔圈内。隔圈内的物料由于进风气流的推力,向扩展室内运动,当物料自身重力克服了越来越弱的推力后,落入隔圈外,形成了一个循环的流动状态。包衣液是通过安装在筛板中心的气动雾化喷嘴加入到系统中。喷嘴自下而上喷液,方向与物料运动方向相同。当雾化液滴接触到隔圈内的颗粒时,在颗粒表面辅展、接合。当颗粒流化至扩展室时,包衣液中多余的水分被蒸发掉。有序的流化状态,使得包衣膜厚薄均匀连续,这在控释制剂中是一个非常重要的因素。 (1)粉体包衣底喷流化床将流化及气流输送相结合,形成中心的上升区及环周的流化区。由于上升区的气速较大,粉体处于高度分散状态不致发生粘结,因而,运用底喷流化床可进行粉体包衣。底喷床达到“喷泉”效果是满足包衣的先决条件,对于粉末还应视物料的流动性、粉体大小、热物理性能、合理地匹配上升区、流化区风量比例,才能良好的完成包衣操作。 (2)颗粒(丸)包衣颗粒剂或丸剂包衣主要由底喷流化床或侧喷流化床来完成。用于包衣的颗粒应满足基本条件有:一定的强度、表面积小、微孔少而表面致密。因此,需进行包衣的颗粒、丸均应选用旋转流化床进行丸、粒制备。应用范围⑴高分子聚合材料的水溶剂或有机溶剂的普通薄膜包衣。⑵缓释、控释包衣。⑶肠溶包衣。⑷微细粒子的包衣(50μm或更小)。⑸活性药物的包裹敷层。

(二)切线喷工艺切线喷装置是由一个圆柱形物料槽及一个扩展室组成。 转盘位于物料槽底部,静止时,转盘边缘紧贴料槽壁。开机后,可提升转盘,使得转盘与料槽壁之间产生一个间隙,以便气流通过。转盘的高度可以调节,这样在不改变进风气体速度的情况下,就可以调节进入料槽的气体量。这一关键的特性保证了在进行直接制丸或用粉末进行包裹敷层时,干燥速率保持在较低的水平。而制粒或包衣时,要求能快速蒸发介质,这时保持空气流速恒定时,调节转盘高度,就可明显地增加气流量。这种灵活性,保证了在同一机器内,可以出色地进行制粒、包衣及包裹敷层。在切线喷射装置中,物料的流化状态接近于螺旋状,这是由于三个力的作用导致的。转盘转动产生的离心力,使得物料放射状地向料槽壁方向运动。通过间隙进入的气流推动物料向上运动,形成流化。物料自身的重力又会克服气流的推动,重新落入转盘中。液体或者粉末状固体可以通过安装在槽侧壁上的雾化喷嘴加入,喷液方向与物料运动的方向相同,呈切线状喷入。 1.侧喷流化床处理过程离心流化床与常规流化床主要区别在于一个速度可调的旋转盘,转盘与床体具备一窄缝。物料投入床内,并受到三个力的作用:离心力、空气的举力及本身重力作用,呈螺旋的绳股状运动。就单个粉粒而言,其轨迹基本恒定。雾化器设置在床壁,并顺着旋转方向同向喷入。 2.制丸离心床内物料所产生的物料自转、公转运动及相互摩擦作用,能生产出真球度高、表面光滑的药丸。影响药丸真球度的因素有喷液流量、风量大小、转子转速、雾粒大小及供粉速度。就某种药丸而言,必须匹配好这些参数,方能得到重复性良好的工艺。 3.粒丸包衣每个粉粒均匀附着包衣材料、及单个粉粒表面任一部分形成连续、厚薄一致的衣膜,是包衣成败的关键。 4.制大颗粒大部分中药冲剂生产标准都沿袭摇摆制粒的指标,基本在10~30目之间。按GMP所开发的新设备如沸腾制粒机粒度为10~65目,高速混合制粒粒度为20~80目。保持药的粒度生产指标不变,又能采用符合GMP规范的生产装备,选用离心流化床进行中药颗粒剂,胶囊剂生产是行之有效的方法。 5.致密颗粒沸腾制粒机、高速混合制粒机在片剂生产中最大的困难是片子强度低。而用于中药颗粒剂生产,粒子较脆,包装、计量困难,粉末较多、离心流化床成粒紧密,强度高、特别适合选用。 应用:⑴制粒:提高崩解、改善可压性、增加密度、圆化颗粒表面;⑵制丸:增加密度、制球形颗粒、高效能药丸、使颗粒表面光滑;⑶包裹敷层:溶液、混悬液包裹敷层、粉末包裹敷层、高效能药丸、粒径范围分布集中、增加密度;⑷包衣:薄膜衣、肠溶衣、缓释包衣、热熔融包衣。

(三)顶喷工艺顶喷装置是一个锥形的物料槽及扩展室组成。   由于物料槽是锥形的,槽壁有一定的角度,保证了物料在料槽内的流化状态很强烈。入风气流推动料槽内的物料向上运动,进入扩展室。由于扩展室的直径比料槽直径要大,空气流速就比料槽内的空气流速要低,扩展室内物料的流化状态没有料槽内的流化那么激烈。当物料自身重力克服了入风气流自下而上的推力后,物料下落,回料料槽中,在整个生产过程中,物料在料槽及扩展室内来回运动。但流化状态是不规则的,没有受到严格的控制。流化床是个极佳的干燥设备。流化过程中颗粒悬浮在空气中,颗粒表面与热空气完全接触,达到了最佳的热交换状态。这保证了颗粒受热均匀,多余水分能均匀地蒸发,防止了局部过热现象。在物料温度稍超过室温的情况下,可以使用较高的进风温度,以加快干燥速率。在制粒或包衣的过程中,液体通过气动的雾化喷嘴加入到系统中,扩展室上有多个喷嘴安装口,可调节喷嘴的高度。在制粒过程中,为了保证最终颗粒的粒度分布均一,喷-枪的喷液范围要符合物料流化时的最大范围。在包衣过程中,喷-枪的位置应调节到使喷液喷到被包物运动的最密集区,这样,使得包衣液滴与被包颗粒之间的距离降到最小,以便液滴在颗粒表面能良好地辅展,形成均匀的薄膜。 应用范围:⑴干燥:缩短时间、干燥均匀、适用于热敏物质;⑵制粒:减少粉尘、提高流动性、避免分层、提高颗粒可压性、改变堆密度、提高崩解、促进溶出、制速溶颗粒、改善分散性、提高孔隙率、促进表面活性剂分布均匀;⑶包衣:温释、热熔融、掩味、抗潮解、抗氧化包衣、改善外观。 近处来,国内在消化吸收国外技术的基础上,先后开发出多种制粒设备,用以满足制药等行业各种制粒工艺的需要。 四、PGL型喷雾干燥制粒机 喷雾干燥制粒机是一种将喷雾干燥技术与流化床制粒技术有机结合为一体的新型一步制粒设备。是间歇式操作方式。并能根据要求调整粒度。应用领域:医药:流浸膏、维生素、动物胶、植物胶、酵母、蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶等。食品:奶蛋制品:奶油、富脂奶粉、代乳粉、蛋清黄等。食物植物汁:鸡精、咖啡、速溶茶、鱼猪肉蛋白质、土豆、大豆、花生蛋白质等。糖类:玉米、玉米淀粉、葡萄糖、果胶、山梨酸钾、麦芽糖等。洗涤剂:乳化剂、增白剂、分散剂、苏打粉、肥皂粉、普通洗衣粉、高效洗衣粉等。化工:染料、颜料、树脂、白炭黑、陶瓷、农药等。

  本机特点:⑴集混合、喷雾干燥、制粒、颗粒包衣多功能于一体;⑵可进行微辅料、小剂量、低糖或无糖制剂的造粒;⑶制出的颗粒速溶、冲剂易于溶出、片剂易于崩解;⑷利用液态物料作为润湿粘合剂、可节约大量酒精;⑸设备于封闭负压工作,内表面光洁、无死角、符合“GMP”要求;⑹自动化程度得到进一步提高,操作简便,可有效保障产品质量的稳定性;PGL型喷雾干燥制粒机工艺流程。

  PGL型喷雾干燥制粒机工艺流程简图1—控制柜;2—送料车;3—主机;4—加热器;5—过滤器;6—消音器;7—引风机五、一步制粒机本机主要用于医药、食品、化工等行业的粉末物料混合、干燥、制粒、颗粒“顶喷”包衣等作业。如片剂颗粒、速溶饮料、调味品用颗粒。本机综合国内外同类产品的应用情况设计的新型产品。 设备特点:⑴混合、制粒、干燥一步法制粒;⑵双捕集滤袋系统、清灰彻底;⑶多流体雾化器,确保成粒均匀,粉末含量极低;⑷按GMP规范设计、制造及工程配置布局。六、GFG型高效沸腾干燥机本机用于制药、化工、饲料、食品等领域、湿颗粒或粉状物料干燥,尤其可用于从GHL型湿法混合制粒机中生产的大颗粒、小块状、粘性、块状物料干燥及磨芋,聚丙烯酰胺等干燥时体积变化的物料等。 特点:⑴流化床为圆形结构避免了死角;⑵床内设置搅拌,避免了潮湿物料的团聚及干燥过程中形成沟流;⑶内置布袋过滤器为抗静电特种纤维材料,操作安全;⑷翻倾卸料,方便迅速彻底;⑸密封负压操作,按GMP规范设计;⑹本机亦可按要求进行自动进出料设计制作;⑺干燥速率快高、温度均匀,每批干燥时间一般均在20~30分钟。

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