關于幹燥方式和幹燥設備的選型問題

發布時間:2018-08-07 浏覽次數:

目前的幹燥設備種類很多,給藥廠選擇幹燥方式創造了極大的空間,但恰恰因為可選空間大,藥廠在選擇幹燥設備時又容易限于無所适從的境地,不知道該選擇那一種幹燥方式和哪一種型号的幹燥設備。

  一、沸騰制粒.

  許多制粒設備都兼有幹燥的功能,所以制粒設備也多以幹燥設備廠制造。為用戶選型的方便,在此書中對制粒設備也有一些簡單介紹。流化床技術在制藥界廣泛運用于粉粒幹燥、造粒、冷卻。無論是基礎理論,還是工程運用,均已為人們熟知。已将流化床技術作為粉粒包衣、制丸,并開發了氣動旋轉流化床,噴動連續作業流化床等先進技術。目前國内已開發底噴流化床制粒包衣及側噴離心流化床制丸包衣,至今已在多家制藥廠得到運用。在中、西藥片劑生産中,混合與制粒是壓片前的重要工序,顆粒的質量是決定藥片質量的關鍵。

  制粒的基本任務是混合、制粒和幹燥。混合的目的,是将藥品的多種成份均勻地混合在一起,以滿足含量均勻性的要求。制粒是将混合後的藥粉制成均勻細小的球狀顆粒,使其具有良好的流動性,以滿足高速壓片對顆粒真球度及均勻性的嚴格要求。高質量的顆粒直徑應在20~80目之間呈正态分布,并含有一定量的細粉。 二、一步制粒. 一步制粒機是将物料輔料在密閉的容器中混合、制粒、沸騰幹燥一次完成,也是平時所說的制備顆粒要有三個步驟,在密閉容器中一次完成,叫一步法制粒。一步法制粒機是國外産物,自從70年初開始引進中國,在藥廠使用将近30年左右,到90年代初開始大量生産,此設備一般被用到新建的《GMP》标準的廠房中去。因為一步法制粒機是三合一機器,它把三種工藝參數集為一體,所以一開始操作此機器是有難度的。尤其是小廠技術力量比較薄弱,更是難以操作。一步法制粒機也是這樣,隻要在原來的制粒基礎上,改變處方,從小樣開始實驗。工藝參數據成熟了,再開始放中樣,直到車間大批量生産。

  一步法制粒機是利用潔淨的熱氣流把在密閉容器的物料及輔料從底部吹沸呈流化狀态(負壓)。物料輔料在容器内作無規則複雜的上下飄動,并在飄動中混合達到均勻狀态。然後噴入粘合劑使粉狀物料濕潤凝集,再經熱空氣幹燥,形成多孔狀顆粒。它是将傳統制粒中的混合,攪拌制粒、幹燥等多道制粒工序合并在同一容器中完成。在理想參數中完成作業,故稱一步法制粒。

  結構及操作特點: (1)一步法是由上、中、下三個筒體構成一個密閉容器,并且在筒體上有一特定的定向洩爆口,筒内萬一出現較大正壓,洩爆門将自動打開,洩爆物沿着洩爆通道排出室外。 (2)進排風管道内各安裝一個快速截止閥,一旦發生爆炸,進排風管道内的快速截止閥迅速關閉,強迫正壓隻能從洩爆口排出。 (3)上筒體内裝有捕集除塵裝置,通過氣缸的往複運動實現捕集袋的搖振除塵,捕集袋的材料為抗靜電滌綸布,在此布面中織有導電纖維,不易産生靜電,改善了靜電吸附粉塵現象。捕集袋采用整體吊裝的形式。安裝拆洗較為方便,且在袋架中裝有充氣密封圈,保證活動的捕集袋架能緊密的固定在筒壁上。并裝有防墜落裝置,保證設置與人員的安全。而國内多數制造廠則将捕集袋翻卷在筒體外,安裝與拆洗不方便。且難以達到《GMP》要求。 (4)下筒體的頂升托架采用套缸式,用雙大口徑氣缸實現升降,從而使三個筒體能完全密封。筒體的法蘭之間采用法蘭線與矽橡膠密封墊密封,無洩漏,可靠性高。并且在下筒體與托架的套缸型式中,裝有下充氣密封圈,保證活動的套缸能完全密封不洩漏。 (5)過濾加熱器,采用不鏽鋼制作,箱體外包鏡面或花紋不鏽鋼,過濾器為亞高效過濾器。 (6)風門采用進口伺服系統,使風門能按等百分比控制開啟度。改變了以往采用的傳統手動方式,從根本上保證了沸騰狀态的可控性。現場操作櫃采用全氣動方式,各種開關、按鈕、儀器儀表都為氣動元件,無電火花産生,适用于有溶劑的工藝操作。

  一步制粒形成的顆粒比其他方法做出來的顆粒要好,優點多。主要是顆粒比較松,呈多孔狀,且粒度分布均勻,一般在40~80目左右。沸騰制粒的優點多于其它制粒方法。如壓片成型、片重差異性、質量均勻性等都優于其它制粒方法。一步制粒省時、省工、省力、減輕勞動強度,完全可以避免環境與藥物的交叉污染。在沸騰制粒室中操作,絕對看不到粉塵飛揚,既能做到文明生産又符合《GMP》規範要求,而且還給企業帶來經濟效益,因此,沸騰制粒機是值得推廣的一種高新技術的制劑設備。

  企業選用沸騰制粒機,一定要掌握以下幾個關鍵事宜: (1)要設計與一步制粒相匹配的新處方,因為沸騰制粒工藝處方與傳統制粒處方不同,老處方用于沸騰制粒是絕對行不通的。處方更改不到位,是沸騰制粒機不能正常生産的主要原因之一。更改處方時要注意原料的理化、酸堿、溶解等物化性質。含量小可以用老工藝做,含量增大時,要根據它的水溶性來定,難溶于水要加些水溶性的輔料方可制粒。如質量輕、比重小則要加粘性強的輔料作粘合劑以便制粒順利進行,由于一步法粘合劑由噴-槍噴出,形成霧區,因此要求粘合劑要流動性好、粘度低、易霧化。國外一般用PVP流動性較為理想,成粘速度快,質量好。國内一般用混合漿,價格低,但不能保證藥物溶出速率。 (2)沸騰制粒機不能正常生産,未完全掌握操作技術、各種參數調節不當也是主要原因之一,如:投料量、物料細度控制、噴-槍高度控制、進料溫度控制及噴-槍霧度和速度等,都是成粒的直接影響因素。 (3)噴頭的改進。國内噴霧頭在使用中容易堵塞,因此,噴霧不好,覆蓋面不大。而國外噴頭有較理想的保護區,使用的噴頭在工作中永不堵塞,這種結構,制造單位可以參考,以便制作更好的噴頭為用戶服務。 三、制粒工藝 制粒工藝是國外首先開發成功的,用噴嘴噴入粘合劑粘結物料,物料在流化狀态下形成顆粒,根據不同的工藝需要,噴嘴的位置和噴霧方向也不同,一般有三種位置。切線噴霧,主要用于制丸、制粒、包衣及包裹敷層;底向上噴霧,主要用于性能良好的包衣及包裹敷層;頂向下噴霧,普遍用于幹燥、制粒及某些包衣。該系列設備是一種多用途的流化床制粒裝置,其設計是為了在同一設備中可進行幹燥、制粒、包衣、制丸及包裹敷層。 另外,還提供多種條件,物料輸送、控制系統、溶劑回收、現場清潔及除塵系統。保證了靈活性及優良的适用性。系統由幾個主要部分組成:空氣輸送系統、機身及鼓風機。空氣通過空氣輸送系統的各種處理進入機身。空氣輸送系統主要由下列部分構成:過濾器、加熱器、加濕器及除濕器。機身由多組件:進風管道、工藝主件及過濾室組成。這些組件都固定在兩邊的支撐柱上。進風空氣通過進風管進入機身,通過物料槽下面的篩網均勻分配氣流量。機身上部為過濾室,裝有兩個完全一樣的過濾袋,每個過濾袋都裝在分隔的密閉過濾室内。空氣最後通過過濾室離開機身。氣流量的調節是通過裝在鼓風機上部的出風風門來實現。這種“雙過濾室系統”保證了持續的流化狀态,因為當其中一個過濾袋清除吸附的粉塵時,另一個過濾袋可以通過所有的流化空氣。在清除吸附的粉塵時,一個密閉的出風風門阻止了氣體的流動,使得粉塵重新回到物料槽中。

(一)底噴工藝底噴流化床,是噴動床原理設計的制粒設備,常稱為底噴系統。 因在流化床中心形成上升區,而環隙形成下降區,類似噴泉狀,将随機的流态化改變為規則流,因而在工業上用于包衣作業。底噴工藝在1992年研制,是底噴技術中最先進的一代。這種專利技術可保證較大的批量,提高了效率,而且第一次可以對粒徑小于50μm的顆粒進行包衣而不産生粘結。底噴工藝裝置是由一個圓錐形的物料槽組成,料槽内部裝有一個兩邊開口的圓柱形隔圈,料槽底部裝有不同開口形狀的篩闆,以分配隔圈内及隔圈外的氣流狀态。開口面積最大的地方位于隔圈的正下方,這樣,流化的空氣大部分通向這一部位,有足夠的氣流保證物料的運動。隔圈與篩闆之間有一定的間距,以保證物料能順暢地從隔圈外流向隔圈内。隔圈内的物料由于進風氣流的推力,向擴展室内運動,當物料自身重力克服了越來越弱的推力後,落入隔圈外,形成了一個循環的流動狀态。包衣液是通過安裝在篩闆中心的氣動霧化噴嘴加入到系統中。噴嘴自下而上噴液,方向與物料運動方向相同。當霧化液滴接觸到隔圈内的顆粒時,在顆粒表面輔展、接合。當顆粒流化至擴展室時,包衣液中多餘的水分被蒸發掉。有序的流化狀态,使得包衣膜厚薄均勻連續,這在控釋制劑中是一個非常重要的因素。 (1)粉體包衣底噴流化床将流化及氣流輸送相結合,形成中心的上升區及環周的流化區。由于上升區的氣速較大,粉體處于高度分散狀态不緻發生粘結,因而,運用底噴流化床可進行粉體包衣。底噴床達到“噴泉”效果是滿足包衣的先決條件,對于粉末還應視物料的流動性、粉體大小、熱物理性能、合理地匹配上升區、流化區風量比例,才能良好的完成包衣操作。 (2)顆粒(丸)包衣顆粒劑或丸劑包衣主要由底噴流化床或側噴流化床來完成。用于包衣的顆粒應滿足基本條件有:一定的強度、表面積小、微孔少而表面緻密。因此,需進行包衣的顆粒、丸均應選用旋轉流化床進行丸、粒制備。應用範圍⑴高分子聚合材料的水溶劑或有機溶劑的普通薄膜包衣。⑵緩釋、控釋包衣。⑶腸溶包衣。⑷微細粒子的包衣(50μm或更小)。⑸活性藥物的包裹敷層。

(二)切線噴工藝切線噴裝置是由一個圓柱形物料槽及一個擴展室組成。 轉盤位于物料槽底部,靜止時,轉盤邊緣緊貼料槽壁。開機後,可提升轉盤,使得轉盤與料槽壁之間産生一個間隙,以便氣流通過。轉盤的高度可以調節,這樣在不改變進風氣體速度的情況下,就可以調節進入料槽的氣體量。這一關鍵的特性保證了在進行直接制丸或用粉末進行包裹敷層時,幹燥速率保持在較低的水平。而制粒或包衣時,要求能快速蒸發介質,這時保持空氣流速恒定時,調節轉盤高度,就可明顯地增加氣流量。這種靈活性,保證了在同一機器内,可以出色地進行制粒、包衣及包裹敷層。在切線噴射裝置中,物料的流化狀态接近于螺旋狀,這是由于三個力的作用導緻的。轉盤轉動産生的離心力,使得物料放射狀地向料槽壁方向運動。通過間隙進入的氣流推動物料向上運動,形成流化。物料自身的重力又會克服氣流的推動,重新落入轉盤中。液體或者粉末狀固體可以通過安裝在槽側壁上的霧化噴嘴加入,噴液方向與物料運動的方向相同,呈切線狀噴入。 1.側噴流化床處理過程離心流化床與常規流化床主要區别在于一個速度可調的旋轉盤,轉盤與床體具備一窄縫。物料投入床内,并受到三個力的作用:離心力、空氣的舉力及本身重力作用,呈螺旋的繩股狀運動。就單個粉粒而言,其軌迹基本恒定。霧化器設置在床壁,并順着旋轉方向同向噴入。 2.制丸離心床内物料所産生的物料自轉、公轉運動及相互摩擦作用,能生産出真球度高、表面光滑的藥丸。影響藥丸真球度的因素有噴液流量、風量大小、轉子轉速、霧粒大小及供粉速度。就某種藥丸而言,必須匹配好這些參數,方能得到重複性良好的工藝。 3.粒丸包衣每個粉粒均勻附着包衣材料、及單個粉粒表面任一部分形成連續、厚薄一緻的衣膜,是包衣成敗的關鍵。 4.制大顆粒大部分中藥沖劑生産标準都沿襲搖擺制粒的指标,基本在10~30目之間。按GMP所開發的新設備如沸騰制粒機粒度為10~65目,高速混合制粒粒度為20~80目。保持藥的粒度生産指标不變,又能采用符合GMP規範的生産裝備,選用離心流化床進行中藥顆粒劑,膠囊劑生産是行之有效的方法。 5.緻密顆粒沸騰制粒機、高速混合制粒機在片劑生産中最大的困難是片子強度低。而用于中藥顆粒劑生産,粒子較脆,包裝、計量困難,粉末較多、離心流化床成粒緊密,強度高、特别适合選用。 應用:⑴制粒:提高崩解、改善可壓性、增加密度、圓化顆粒表面;⑵制丸:增加密度、制球形顆粒、高效能藥丸、使顆粒表面光滑;⑶包裹敷層:溶液、混懸液包裹敷層、粉末包裹敷層、高效能藥丸、粒徑範圍分布集中、增加密度;⑷包衣:薄膜衣、腸溶衣、緩釋包衣、熱熔融包衣。

(三)頂噴工藝頂噴裝置是一個錐形的物料槽及擴展室組成。   由于物料槽是錐形的,槽壁有一定的角度,保證了物料在料槽内的流化狀态很強烈。入風氣流推動料槽内的物料向上運動,進入擴展室。由于擴展室的直徑比料槽直徑要大,空氣流速就比料槽内的空氣流速要低,擴展室内物料的流化狀态沒有料槽内的流化那麼激烈。當物料自身重力克服了入風氣流自下而上的推力後,物料下落,回料料槽中,在整個生産過程中,物料在料槽及擴展室内來回運動。但流化狀态是不規則的,沒有受到嚴格的控制。流化床是個極佳的幹燥設備。流化過程中顆粒懸浮在空氣中,顆粒表面與熱空氣完全接觸,達到了最佳的熱交換狀态。這保證了顆粒受熱均勻,多餘水分能均勻地蒸發,防止了局部過熱現象。在物料溫度稍超過室溫的情況下,可以使用較高的進風溫度,以加快幹燥速率。在制粒或包衣的過程中,液體通過氣動的霧化噴嘴加入到系統中,擴展室上有多個噴嘴安裝口,可調節噴嘴的高度。在制粒過程中,為了保證最終顆粒的粒度分布均一,噴-槍的噴液範圍要符合物料流化時的最大範圍。在包衣過程中,噴-槍的位置應調節到使噴液噴到被包物運動的最密集區,這樣,使得包衣液滴與被包顆粒之間的距離降到最小,以便液滴在顆粒表面能良好地輔展,形成均勻的薄膜。 應用範圍:⑴幹燥:縮短時間、幹燥均勻、适用于熱敏物質;⑵制粒:減少粉塵、提高流動性、避免分層、提高顆粒可壓性、改變堆密度、提高崩解、促進溶出、制速溶顆粒、改善分散性、提高孔隙率、促進表面活性劑分布均勻;⑶包衣:溫釋、熱熔融、掩味、抗潮解、抗氧化包衣、改善外觀。 近處來,國内在消化吸收國外技術的基礎上,先後開發出多種制粒設備,用以滿足制藥等行業各種制粒工藝的需要。 四、PGL型噴霧幹燥制粒機 噴霧幹燥制粒機是一種将噴霧幹燥技術與流化床制粒技術有機結合為一體的新型一步制粒設備。是間歇式操作方式。并能根據要求調整粒度。應用領域:醫藥:流浸膏、維生素、動物膠、植物膠、酵母、蛋白酶、脂肪酶、澱粉酶等。食品:奶蛋制品:奶油、富脂奶粉、代乳粉、蛋清黃等。食物植物汁:雞精、咖啡、速溶茶、魚豬肉蛋白質、土豆、大豆、花生蛋白質等。糖類:玉米、玉米澱粉、葡萄糖、果膠、山梨酸鉀、麥芽糖等。洗滌劑:乳化劑、增白劑、分散劑、蘇打粉、肥皂粉、普通洗衣粉、高效洗衣粉等。化工:染料、顔料、樹脂、白炭黑、陶瓷、農藥等。

  本機特點:⑴集混合、噴霧幹燥、制粒、顆粒包衣多功能于一體;⑵可進行微輔料、小劑量、低糖或無糖制劑的造粒;⑶制出的顆粒速溶、沖劑易于溶出、片劑易于崩解;⑷利用液态物料作為潤濕粘合劑、可節約大量酒精;⑸設備于封閉負壓工作,内表面光潔、無死角、符合“GMP”要求;⑹自動化程度得到進一步提高,操作簡便,可有效保障産品質量的穩定性;PGL型噴霧幹燥制粒機工藝流程。

  PGL型噴霧幹燥制粒機工藝流程簡圖1—控制櫃;2—送料車;3—主機;4—加熱器;5—過濾器;6—消音器;7—引風機五、一步制粒機本機主要用于醫藥、食品、化工等行業的粉末物料混合、幹燥、制粒、顆粒“頂噴”包衣等作業。如片劑顆粒、速溶飲料、調味品用顆粒。本機綜合國内外同類産品的應用情況設計的新型産品。 設備特點:⑴混合、制粒、幹燥一步法制粒;⑵雙捕集濾袋系統、清灰徹底;⑶多流體霧化器,确保成粒均勻,粉末含量極低;⑷按GMP規範設計、制造及工程配置布局。六、GFG型高效沸騰幹燥機本機用于制藥、化工、飼料、食品等領域、濕顆粒或粉狀物料幹燥,尤其可用于從GHL型濕法混合制粒機中生産的大顆粒、小塊狀、粘性、塊狀物料幹燥及磨芋,聚丙烯酰胺等幹燥時體積變化的物料等。 特點:⑴流化床為圓形結構避免了死角;⑵床内設置攪拌,避免了潮濕物料的團聚及幹燥過程中形成溝流;⑶内置布袋過濾器為抗靜電特種纖維材料,操作安全;⑷翻傾卸料,方便迅速徹底;⑸密封負壓操作,按GMP規範設計;⑹本機亦可按要求進行自動進出料設計制作;⑺幹燥速率快高、溫度均勻,每批幹燥時間一般均在20~30分鐘。

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