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：     干燥技术有很宽的服务领域。面对众多的产业、理化性质各不相同的物料、产品质量及其他方面千差万别的要求,干燥技术是一门跨行业、跨学科、具有实验科学性质的技术。   通常,在干燥技术的开发及应用中需要具备三个方面的知识和技术。第一是需要了解被干燥物料的理化性质和产品的使用特点。第二是要熟悉传递工程的原理,即传质、传热、流体力学和空气动力学等能量传递的原理。第三要有实施的手段,即能够进行干燥流程、主要设备、电气仪表控制等方面的工程设计。显然,这三方面的知识和技术不属于一个学科领域。而在实践中,这三方面的知识和技术又缺一不可。所以干燥技术是一门跨行超细粉碎机是将大尺寸的固体原料粉碎至要求尺寸的机械。根据被碎料或碎制料的尺寸可将粉碎机区分为粗碎机、中碎机、细磨机、超细磨机。 　　在粉碎过程中施加于固体的外力有压轧、剪断、冲击、研磨四种。压轧主要用在粗、中碎，适用于硬质料和大块料的破碎；剪断主要用在细碎，适于韧性物料的粉碎；冲击主要用在中碎、细磨、超细磨，适于脆性物料的粉碎；研磨主要在细磨、超细磨，适于小块及细颗粒的粉碎。 　　在传统的粉碎行业里，对于普通的粉碎机械来讲，已经没什么科技含量。而对于超细物质的粉碎必要求生锥形混合机工作原理 　　DSH系列混合机筒内两只非对称螺旋自转将物料向上提升，转臂慢速公转运动；使螺旋外的物料，不同程度进入螺柱，从而达到全圆周方位物料的不断更新扩散，被提到上部的两股物料再向中心凹穴汇合，形成一股向下的物料流，补充了底部的空缺，从而形成对流循环的三重混合效果。 　　锥形混合机适用范围 　　DSH锥形混合机广泛用于化工、农药、染料、食品、饲料、建材、稀土等粉体与粉体（固—液）的混合。该机对混合物料适应性广，对热敏性物料不会产生过热，对颗粒物料不会压馈和磨碎，对比重悬殊和粒度不同的物料混合不会产生分屑离析现象。 　　锥形混实木地板通常采用硬阔叶树村，中、高档实本地板主要采用优质进口材。比较合理的生产方式是先将原木在产地加工成地板坯半成品，并进行板端蜡封，以防止端裂，然后销往地板加工厂进行人工干燥后，再加工为成品地板。 　　人工干燥是确保实木地板质量的重要环节。干燥的目的主要是使木地板形体稳定，使其在以后的使用过程中不再发生收缩、湿胀和变形，同时也提高实木地板的加工性能、使用性能和耐久性能。干燥质量的关键是终含水率必须达到略低于使用环境的平衡含水率。在我国南方约为10％～12％，北方约为8％～10％，西北地区约为6％～8％，而且必须干透，并确保不翘、不裂和干燥应力基本解除。 　　干燥质量和干燥成本在一任何的维护。当购买这种干燥机时，生产商告诉Napier说过滤器至少可以用一年。到了一年的时候，一名Parker公司的服务工程师拜访了他们的工厂并检查了这些过滤器的状况。这些过滤器几乎还是全新的状态，于是这位服务工程师对管理人员说他估计这些过滤器的寿命还可以有好几年。 　　根据Napier的经验，这种新型的膜式干燥机用于解决压缩空气管道中的水分问题，自从安装之后，公司就再没有因为生锈的事烦恼过。因为不必修理转轴和空气压缩机而省下的钱和时间可以用于过滤器上。杜绝了转轴的生锈问题也帮助提高了产品的精度。事实上，这种干燥机不需电力和维护使得它的运行成本可以保持在一个比较低的水平上。

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