流化床制粒技术介绍综述

  流化风量是指进入容器的空气量,应处于一个使物料呈理想流化状态的值。喷浆制粒时,若风量适宜,物料处于很好的流化状态,热交换处于平衡状态,有利于制粒。风量过大,粘合剂水分挥发过快,粘合力减弱,同时粘合剂雾滴也不能与物料充分接触,使颗粒粒度分布宽,细粉多,风量过低时,粘合剂中的溶媒不能及时挥去,物料细粉之间过分粘连,若不及时加大风量,会出现粒径很大的大颗粒,进而形成一个大团块,造成塌床,在工业生产里这是很严重的事故。在制粒过程中,过滤袋上有时会吸附很多物料的粉末,造成实际流化风量的减小,应适当增加流化风量。

  b .使生产在密封环境中进行,不但可防止外界对药物的污染,而且可减少操作人员同具有刺激性或毒性药物和辅料接触的机会,更符合GMP 规范要求。

  此外,流化床还能制得多层和多相的功能性粒子,对人们展示出无穷的魅力。4 流化床制粒的影响因素

  流化床制粒也称一步制粒法,是将常规湿法制粒的混合、制粒、干燥3 个步骤在密闭容器内一次完成的方法。1959 年,美国威斯康星州的Wurster 博士首先提出流化床制粒技术,随后该技术快速地发展,并大范围的使用在制药、食品及化工工业。我国于上世纪80 年代相继从Aeromatec 公司、德国Glaft 公司、日本友谊株式会社引进流化床制粒设备。近年来,由于医药行业面临的GMP认证,流化床在我国药厂已得到普遍应用。我公司将从流化床制粒的原理和优点、流化床类型的选择、流化床制粒过程中设备参数、工艺参数、处方参数对制粒的影响等方面做综述。

  摘要:目的:介绍流化床制粒特点、制粒过程中各因素对制粒的影响及操作中有可能会出现的问题。方法:将近十几年来国内外的有关文献近20 篇分类、整理并结合作者真实的操作中的体会进行综述。结果与结论:与其他制粒方式相比,流化床制粒具有制得的颗粒粒度均匀、流动性、压缩成形性好,组分中含量非常低的药物在颗粒中分布更均匀,节约生产时间,更符合GMP 规范的要求等优点。制粒过程中需对设备参数、进口温度、流化风量、粘合剂的性质和物料的性质等综合考虑。

  在流化床制粒机中,压缩空气和粘合剂溶液按特殊的比例由喷嘴雾化并喷至流化床层上正处于流化状态的物料粉末上。首先液滴使接触到的粉末润湿并聚结在其周围形成粒子核,同时再由继续喷入的液滴落在粒子核表面上产生粘合架桥作用,使粒子核与粒子核之间、粒子核与粒子之间相互结合,逐渐形成较大的颗粒。干燥后,粉末间的液体桥变成固体桥,即得外形圆整的多孔颗粒。因流化床制粒全过程不受外界的力的作用,仅受床内气流影响,故制得的颗粒密度小,粒子强度低,但颗粒的粒度均匀,流动性、压缩成形性好。

  使用顶喷流化床时,喷嘴的位置会影响喷雾均匀性和物料的润湿程度,为使粒径分布尽可能窄,应尽量调整喷雾面积与湿床表面积一样大。如果位置太高,液滴从喷嘴到达物料的距离较长,增加了液相介质的挥发,造成物料不能润湿完全,使颗粒中细粉增多,呈现喷雾干燥现象。喷嘴位置太低,粘合剂雾化后不能与物料充分接触,所得颗粒粒度不均匀,而且喷嘴前缘有可能会出现喷射障碍。使用转动切喷流化床制粒时,混合器的构造对制粒也会产生特别大的影响。国外报道曾比较了2 种不一样的形状叶轮的混合器对制粒的影响,在相同的条件下,参比混合器导致很多湿物料粘附在器壁上,而另一种混合器则无此现象。此外,喷枪的种类(单气流、双气流、高速飞轮和高压无气喷枪等)、过滤袋材质对颗粒质量也有一定影响。。

  流化床制粒是一个复杂的过程,受到很多因素的影响,可归纳为设备因素、工艺因素、处方因素等。设备因素与制粒机的构造有关,工艺因素与实际的操作条件紧密关联,处方因素则与制粒材料和粘合剂的种类与浓度有关。

  在流化床制粒机中,空气分流板及容器均对粒子的运动产生一定的影响。其中容器的材料和形状对粒子运动的影响更大。不但要保证物料粉末能达到很好的流化状态,也要使物料不与容器的器壁发生粘附,否则制粒过程中会产生大量细粉。现在容器的材料有多种,主要为含碳量低的不锈钢(sus304),形状基本为下窄上宽的圆柱体或圆锥体,大部分流化床的生产厂商都对筒体采取了抛光处理。在制粒过程中,空气分流板上会放置1 一2 层(180目左右) 的不锈钢筛网,不但起到承载物料的作用,在某些特定的程度上也减弱了空气分流板对粒子运动的影响。甚至有早期的国外文献报道空气分流板对粒子运动基本没影响。

  进口温度要控制在适当范围。制粒时若粘合剂的溶媒为水,根据物料性质和所需颗粒大小,进温度一般设定在25 一55 ℃范围内,有实验证明:相同物料,当进口温度由25 ℃升至55 ℃时,所得颗粒粒径由450um 降为240 um。若粘合剂的溶媒为有机溶剂如乙醇等,进口温度应稍低,一般在25 一40 ℃范围内。温度过低,溶剂不能及时挥去而使粉末过度润湿,部分物料粉末会粘附在器壁上不能流化,易引起粒子间粘连而起团。温度过高,进气温度过高,可导致粘合液雾滴被过早干燥而不能有效制粒,还可能会导致一些温度敏感型物料性质的变化。干燥时,进口温度一般设为60 ℃左右。温度过高,颗粒表面的溶媒过快蒸发,阻挡内层溶媒向外扩散,结果会产生大量外干内湿的颗粒。温度过低,干燥时间过长,会产生很多细粉。

  流化床制粒设备有空气压缩系统、加热系统、喷雾系统及控制管理系统等组成。主要结构由容器、空气分流板、喷嘴、过滤袋、空气进出口、物料排出口等组成。按其喷液方式的不同分为3 类:顶喷流化床、转动切喷流化床、底喷流化床。流化床制粒一般选择顶喷流化床。近年来,为了发挥流化床制粒的优势,亦出现了一系列以流化床为母体的多功能复合型制粒设备。如我公司新推出的多功能流化床、搅拌流化制粒机、转动流化制粒机、搅拌转动流化制粒机等。现我们仅就流化床制粒进行探讨。3 流化床制粒的优点尽管流化床制粒受到诸多因素影响,但与其他制粒方式相比,该技术仍具有很多优点。a .物料的干混、湿混、搅拌、颗粒成型、干燥都在同一台流化床设备内完成,减少了大量的操作环节,节约了生产时间。