制粒機以其在制粒和包衣中的功能,已被廣泛用于固體制劑的研制和生產。它有三種制備方式:頂噴、底噴和切線噴入;頂噴主要用于制粒及顆粒包衣,底噴用于顆粒及片子的包衣,切線噴入用于顆粒及片子的包衣。目前國內陶粒砂設備生產廠家所擁有的大多是頂噴式制粒機,主要用于制粒,而有些廠家僅將其用來干燥,未能充分發揮它的作用,這主要是因為有許多因素影響一步制粒機的制粒。下面來說幾個可變因素。
在制粒過程中顆粒的形成通常分為三個階段,階段,粉末在沸騰狀態下圍繞著粘合劑液滴成核;第二階段,在熱空氣的干燥下,粘合劑濃度增加,液體橋梁的親合力漸漸變大和增強,使粉末結合在一起,轉變成顆粒;第三階段,隨著更多的粉末積聚成核,顆粒成長結合成團塊。在生產中通常僅包括成核的轉變階段,結合成團塊不是生產所需要的,因此應控制顆粒的成長速度、避免大團塊的產生。在此三個過程中,除產品本身的處方問題外,還有許多可變因素影響制粒過程,以下對這些因素逐一加以分析。
1、霧化空氣壓力
用于制粒機的噴嘴都是雙元的,即粘合劑通過蠕動泵壓出并在壓縮空氣的作用下霧化成液滴,顆粒大小與液滴大小成正比,因此,高的霧化空氣壓力將產生小的液滴,從而制得細的顆粒。在生產中可根據所需的顆粒大小,選定一定的霧化空氣壓力。
2、液體噴霧速度
在一定的霧化空氣壓力下,液體噴霧速度的改變也將影響液滴大小。噴霧速度增加,產生的液滴較大。伴隨著較大的液滴,較高的噴霧速率還將增加床內濕度,這也會影響顆粒大小,噴霧速度過快和床內濕度過高會導致顆粒迅速成長并易結成大的團塊。
3、流化空氣溫度和濕度
通常在較低的流化空氣溫度下,由于滯留時間增加,制得的顆粒平均粒徑較大,顆粒較緊并且容積密度較高,同時低的流化空氣溫度很易受氣候影響,空氣的濕度在一年四季中有顯著的變化,如果在冬天選擇的加工條件用于濕熱的夏天生產,則環境空氣加熱至50℃的干燥功能將被降低約25%的或更多。對于這種影響,一般可采取兩種方案來加以避免:一種方法是采用較高的流化空氣溫度,這是將氣候影響降低到最小程度的非常有效的方法,因此使用很普遍,但要確保比較高溫度對產品質量無影響。對于熱敏性產品,就不能通過提高溫度來減少空氣對干燥能力的影響,而應采取如下方法:預先將環境空氣冷卻使其含水量降低,即降低空氣的露點,然后再加熱至所需的進風溫度。
4、液化空氣速度
液化空氣速度的快慢將造成流化床內濕度的不同,速度較慢則床內溫度較高。當要確立一個生產過程時,流化速度盡量少變化,這樣易于控制顆粒的成長速度。
5、噴頭高度
噴頭高度主要影響顆粒大小的分布。為了使顆粒盡可能的均勻,噴霧面積能與濕床表面積一樣大,這可通過調節噴頭高度來完成,但不能太高或太低,太高會使粘合劑噴到壁上,太低會使噴濕的床表面積很小,局部過濕(由于高濃度的液體在小面積內)會使在制粒過程中產生過多的粗顆粒。
6、噴嘴尺寸
噴嘴孔徑的大小不會影響顆粒的大小,因為液滴的大小由壓縮空氣控制,但在生產中孔徑加以選擇,以適合于噴霧所用的粘合劑濃度。一般的生產廠家僅有一種噴嘴,也就是說噴嘴的孔徑已經確定,這是就必須選擇合適的粘合劑。粘度大的液體很難霧化,因此產生的顆粒較大,如果粘合劑溶液濃度對粘度影響很小,就可通過提高其濃度來減少加工時間。因此粘合劑的選擇對陶粒砂制粒機制粒的好壞有很大的影響,尤其是對濕、熱敏感的物料更是如此。還應注意的是,雖然粘合劑溶液濃度高可縮短加工時間,但是噴霧的時間也不能太短,必須大于使粘合劑和顆粒大小達到均勻分布所需的最短周期。