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,物料在流化狀態下形成顆粒,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,普遍用于干燥、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干燥、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適用性。
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*一樣的過濾袋,每個過濾袋都裝在分隔的密閉過濾室內。空氣最后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態,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,將隨機的流態化改變為規則流,因而在工業上用于包衣作業。底噴工藝在1992年研制,是底噴技術中的一代。這種技術可保證較大的批量,提高了效率,而且次可以對粒徑小于50μm的顆粒進行包衣而不產生粘結。
底噴工藝裝置是由一個圓錐形的物料槽組成,料槽內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板,以分配隔圈內及隔圈外的氣流狀態。開口面積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。隔圈與篩板之間有一定的間距,以保證物料能順暢地從隔圈外流向隔圈內。隔圈內的物料由于進風氣流的推力,向擴展室內運動,當物料自身重力克服了越來越弱的推力后,落入隔圈外,形成了一個循環的流動狀態。
包衣液是通過安裝在篩板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內的顆粒時,在顆粒表面輔展、接合。當顆粒流化至擴展室時,包衣液中多余的水分被蒸發掉。有序的流化狀態,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
底噴流化床將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態不致發生粘結,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、微孔少而表面致密。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。
應用范圍
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。開機后,可提升轉盤,使得轉盤與料槽壁之間產生一個間隙,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,干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,保證了在同一機器內,可以出色地進行制粒、包衣及包裹敷層。
在切線噴射裝置中,物料的流化狀態接近于螺旋狀,這是由于三個力的作用導致的。轉盤轉動產生的離心力,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別在于一個速度可調的旋轉盤,轉盤與床體具備一窄縫。物料投入床內,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,其軌跡基本恒定。霧化器設置在床壁,并順著旋轉方向同向噴入。
2.制丸
離心床內物料所產生的物料自轉、公轉運動及相互摩擦作用,能生產出真球度高、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,方能得到重復性良好的工藝。
3.粒丸包衣
每個粉粒均勻附著包衣材料、及單個粉粒表面任一部分形成連續、厚薄一致的衣膜,是包衣成敗的關鍵。
4.制大顆粒
大部分中藥沖劑生產標準都沿襲搖擺制粒的指標,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。保持藥的粒度生產指標不變,又能采用符合GMP規范的生產裝備,選用離心流化床進行中藥顆粒劑,膠囊劑生產是行之有效的方法。
5.致密顆粒
沸騰制粒機、高速混合制粒機在片劑生產中的困難是片子強度低。而用于中藥顆粒劑生產,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、特別適合選用。
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、粒徑范圍分布集中、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,保證了物料在料槽內的流化狀態很強烈。入風氣流推動料槽內的物料向上運動,進入擴展室。由于擴展室的直徑比料槽直徑要大,空氣流速就比料槽內的空氣流速要低,擴展室內物料的流化狀態沒有料槽內的流化那么激烈。當物料自身重力克服了入風氣流自下而上的推力后,物料下落,回料料槽中,在整個生產過程中,物料在料槽及擴展室內來回運動。但流化狀態是不規則的,沒有受到嚴格的控制。
流化床是個的干燥設備。流化過程中顆粒懸浮在空氣中,顆粒表面與熱空氣*接觸,達到了的熱交換狀態。這保證了顆粒受熱均勻,多余水分能均勻地蒸發,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,以加快干燥速率。
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,噴槍的噴液范圍要符合物料流化時的范圍。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。
應用范圍:
⑴干燥:縮短時間、干燥均勻、適用于熱敏物質;
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,國內在消化吸收*的基礎上,先后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。