喷雾干燥技术在固体制剂生产中的应用

喷雾干燥机技术是用喷雾的方法，使物料以雾滴状态分散于热气流中，物料与热气体充分接触，在瞬间完成传热和传质的过程，使溶剂迅速蒸发为气体，达到干燥的目的。喷雾干燥技术在制药行业中应用广泛，在固体制剂领域，常用于高热敏性药品和料液浓缩过程中易分解药品的干燥。所得产品粒度细小、均匀，流动性和速溶性好。 　　喷雾干燥机的特点及分类 　　喷雾干燥机是将溶液或悬浮液直接干燥为固体颗粒的干燥设备，可省去蒸发、结晶、分离及粉碎等单元操作，可连续、自动化生产，操作稳定。采用这种干燥方法，喷雾干燥机中气固两相接触表面积大，干燥时间短，一般为5～30s，适宜于干燥热敏性物料。干燥所得产品性能良好，可获得30～50mm的微粒，产品流动性和速溶性好。缺点是干燥器的体积大，传热系数低，导致热效率低，动力消耗大。 　　喷雾干燥机的分类方法很多，按气液流向可分为并流式、逆流式和混流式；按雾化器的安装方式可分为上喷下式、下喷上式；按雾化器的结构可分为离心式、压力式和气流式；按加热气体是否循环可分为开放式、部分循环式和密闭式。 　　喷雾干燥机的基本流程（密闭式） 　　料液通过雾化器雾化，分散为细小雾滴进入干燥腔，同时，加热气体经鼓风机送入加热器升温，然后进入干燥腔。料液雾滴与热气体在干燥腔内充分混合、接触。雾滴瞬间蒸发为气体，物料干燥成细小的颗粒。混合的气固两相被引风机吸入旋风分离器分离，固体物料沉降到底部收集器，气相被引送至粉尘过滤器，捕集逃逸的物料。过滤气相经冷凝器冷凝后，携带的溶剂变成液体，可收集套用，作为载体的气体经干燥后在系统中循环使用。流程图如下： 　　固体制剂的工艺要求 　　固体制剂种类繁多，工艺要求也千差万别，在喷雾干燥机设计制造的过程中，最好针对不同的品种做不同的设计，以达到设备和工艺相适应的最佳状态。固体制剂生产用喷雾干燥机应满足下列要求： 　　洁净要求 　　原料药生产的主要工序需要在十万级的洁净环境中进行，喷雾干燥就是质量控制的重要工序。喷雾干燥机接触物料的部分要采用不锈钢材质，对于酸腐蚀性较强的物料最好选用316L不锈钢。干燥腔、旋风分离器、过滤器等直接接触物料的部件，应内壁光滑，无死角，易于拆卸，方便清洗。喷雾干燥机往往体系庞大，因此不能整体都放在洁净区域，经常只将收集物料的部分放在洁净区，这就要求系统密闭性能好，以防外部污染系统。 　　避免粘壁 　　粘壁现象是妨碍喷雾干燥机正常操作的一个突出问题，固体制剂（特别是中药）的喷雾干燥过程尤为明显。物料粘壁不仅不利于收集操作，而且随着时间的延长，敏感的粘壁物料会变质成为不合格物料。从工艺角度出发，解决手段包括选用合适的溶剂，增加辅料，改变工艺参数，但是这些方法可调节的余地不是很大，因此必须从设备的角度寻求根本的解决方案。国内外专家对干燥过程中的粘壁和结块问题进行了研究，认为造成粘壁的主要原因是壁温。以下列举了防止粘壁的五种可能途径： 　　■采用夹壁干燥塔，其间用空气冷却，使壁温保持在50℃以下； 　　■通过塔壁旋气片切向引入二次空气冷却塔壁； 　　■塔内近壁处安装由一排喷嘴组成的气扫帚，并使之沿塔壁缓慢转动； 　　■塔壁增加气锤，通过气锤的敲击，强制使粘壁物料脱离； 　　■增加加工的精度，塔内壁抛光也可以减轻粘壁。 　　自控性能 　　喷雾干燥机是连续生产过程，其密闭循环系统的控制点包括：进料浓度、进料速度、进风速度、进风温度、系统压力、各部件压差、气体纯度检测等，依靠传统的手动调节非常困难。一套好的自控系统，可以使整个喷雾干燥系统运转顺畅，降低产品的不合格率，减少安全隐患。 　　喷雾干燥机干燥效果 　　原料药还需要进一步完成制剂工艺，在提高制剂效果和最终药品的服用吸收效果方面，对喷雾干燥产品的物理性质提出不同的要求。首先，水分含量是干燥产品的第一指标，要控制在一定的范围。其次，药物的分装一般按照体积来控制装量，这就要求产品的堆密度稳定，产品的流动性要好。口服冲剂则往往要求速溶性。改变雾化的分散度或适当改变操作条件以控制干燥速率，可以制得具有不同堆密度的产品，但变化的幅度有限。在改善物性方面值得一提的一种技术是泡沫喷雾干燥，即将进料液体先泡沫化后再行喷雾干燥。该方法最初是为提高热效率而提出的，后来用以调整产品的物性。现已证明，泡沫喷雾干燥制得的产品粒径大、多孔、多凹陷、表面粗糙，具有良好的速溶性。另外，口服原料药还会有一些特殊的要求，比如颗粒形状等。一般来说，通过改变雾化方式可以得到不同形状的颗粒。原料药厂家在选择喷雾干燥机之前，最好在设备制造企业的协助下，进行参数优化的实验，以确定最佳的参数组合，确保喷出药品的干燥效果。 　　保护措施 　　药品的特殊性对设备的保护设计也提出了更高的要求。用有机溶剂溶解的物料，在喷雾干燥机干燥时要求整个系统必须满足防爆要求。在电机、仪表、控制阀等配件设计时都要选择防爆型。另外，为防止溶剂和空气混合为爆炸气体，系统必须采用密闭循环系统，载体要选用惰性气体，如氮气等。除此之外，一些易氧化物料的干燥，也要采用以氮气为载体的密闭循环系统。 　　环境保护 　　喷雾干燥机干燥的产品为细粒子，为适应环保的要求，只用旋风分离器分离产品、净化尾气是不够的，一般还要用袋式除尘器净化，使尾气含尘量低于50mg/nm3气体；或选用湿式洗涤器，将尾气含尘量降到15～35mg/nm3气体。采用氮气做载体时，系统要注意密闭，排气口要引到室外。 　　降低成本 　　热空气进口温度在并流操作时为250～500℃，逆流操作时为200～300℃，雾化干燥后出口温度一般控制在60～100℃。喷雾干燥的热利用率较低，工业规模的喷雾干燥器，热效率一般为30%～50%。国外带有废热回收的喷雾干燥机，热效率可达到70%，但该设备只有在生产能力大于100kg（水）/h时才有经济意义。但在用到氮气载体和有机溶剂时，采用密闭循环系统，可使氮气循环使用，溶剂冷凝套用，从而有效地降低了生产成本。 · 行业聚焦：      摘　要　圆筒混合机的作用是将配好的混合料混匀、润湿、制粒,使之达到成分均匀、水分适中、透气性良好的要求。为实现烧结原料的组分混合均匀,取得最佳制粒效果,本文从混合机内的物料运动规律入手,得出一混和二混最佳参数的选择办法。 　　关键词　圆筒混合机　物料状态　运动规律 　　1 　前　言 　　混合设备是烧结厂主要设备之一,设置在配料设备与烧结机之间,为烧结机提供均匀适合的烧结混合料。目前广泛使用的是圆筒混合机,根据原料性质的不同,烧结厂的混合作业分为一次混合和二次混合。一次混合主要目的是混匀和润湿;混合机广义上分为粉粒体混合混合机和流体混合机，狭义上通常指用于粉粒体混合的机械。流体混合设备通常称为搅拌机、分散机、乳化机等。 　　粉粒体混合机一般分为三种混合机理： 　　扩散混合、对流混合和剪切混合。每种型式的混合机会同时出现以上三种混合机理，但总是只有一种机理起主要作用。 　　与流体搅拌相比，粉粒体混合不具有自身扩散的性质，因而必须施加外力才能强制流动。 　　影响混合机混合的因素目前国内市场需要的常规干燥设备，以及国际市场需要的主要干燥设备，我国基本都能自己制造，这表明，我国干燥设备以进口为主的历史已经结束。但还存在一些问题和隐忧。存在的问题据中国通用机械干燥设备行业协会预测，今后几年，我国化工行业干燥设备需求量将达到3000台（套）左右；制药用干燥设备年需求量将达到3000台（套）左右；农林、粮食、轻工等行业用烘干设备年需求量预计将达到5000台（套）左右。目前，我国干燥设备在国内市场占有率已达80％以上。 　　预计"十五"期间，国产干燥设备在国内市场占有率将达粉体干燥设备粉粒体过程处理，是指生产中工艺物料是粉粒状及其混合物的、且以物理变化为主的诸多单元操作，包括造粒、分级、粉碎机、除尘（布袋除尘器）、过滤、离心分离、沉淀、干燥机、结晶、输送（振动输送机）、混合机、给料（定量给料机）、包装等操作过程。其装置称为过程处理装置。因主要用于反应合成后的生产流程，故亦称为后处理或后处理技术。（这些粉体干燥设备都离不开干式变压器）。 　　粉体干燥设前，工作环境非常差，大量粉尘飞扬。而且由于在实际生产过程中生产不间断，每次加料的工作量较大，如采用2立方捏合机，实际每次加料10-20包。如果人工加料，工作量就非常大，而且加料时间长，由于粉尘飞扬，对员工的健康也不利。 解决方案采用我公司生产的HVCP560型真空输送设备（配置PTFE密封DN300耐高温蝶阀） 解决问题针对客户提出的要求，我公司设计的真空输送设备完全解决了这些问题，达到了客户的最初设计目标。１、大容量容器，每个循环输送一包白炭黑（20kg包）２、带配重的吸料头，一个工人解决加料的全部过程，简单快捷（平均每次加料20min）３、整体设备维护简单，从安装到目前，只更换很少的易损件

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