流化床制粒影响因素的探讨

流化床制粒影响因素的探讨

[关键词]：流化床,制粒,影响因素

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流化床制粒（fluidized bed granulation）又称沸腾制粒，指利用气流使粉末物料悬浮呈沸腾状，再喷入雾状粘合剂使粉末结合成粒，最后得到干燥的颗粒。在此过程中，物料的混合、制粒、干燥同时完成，因此又称一步制粒。1964年Scott等将Wurster方法作了改进并应用于医药工业。我国于1980年引进沸腾制粒、包衣设备，可取代传统湿法制粒。

1 流化床的结构和作用原理

流化床制粒机由容器、筛板、喷嘴、捕集袋、空气进出口、物料进出口等部分组成。经净化的空气加热后通过筛板进入容器，加热物料并使其呈流态化。此时粘合剂以雾状喷入，使物料粉末聚结成粒子核，进而形成颗粒，同步干燥，得到多孔性、表面积较大的柔软颗粒。

2 流化床制粒的优点

与挤出制粒相比，流化床制粒有以下优点： (1)混合、制粒、干燥一次完成，生产工艺简单、自动化程度高；(2)所得颗粒圆整、均匀，溶解性能好；(3)颗粒的流动性和可压性好，压片时片重波动

幅度小，所得片剂崩解性能好、外观质量佳；(4) 颗粒间较少或几不发生可溶性成分迁移，减小了由此造成片剂含量不均匀的可能性；(5)在密闭容器内操作，无粉尘飞扬，符合GMP要求。流化床适于中成药，尤其是浸膏量大、辅料相对较少的中药颗粒的制备，及对湿和热敏感的药物制粒。

3 影响流化床制粒的因素

3.1 制粒材料

用亲水性材料制粒时，粉末与粘合剂互溶，易凝集成粒，故适宜采用流化床制粒。而疏水性材料的粉粒需藉粘合剂的架桥作用才能黏结在一起，溶剂蒸发后，形成颗粒。无论是亲水性还是疏水性材料，粉末粒度必须达到80目以上，否则制得的颗粒有色斑或粒径偏大，分布不均匀，从而影响药物的溶出和吸收。通过进料前将原辅料在机外预混可改善制粒效果。

吸湿性材料黏性强、流动性差、引湿性强，在贮存过程中易吸潮，若用以制粒则受热时会使其中易溶成分溶解导致物料软化结块，未喷雾即出现粘筛和大面积结块，沸腾几乎停止(又称塌床）。因此，在制粒前应先进行干燥。经喷雾干燥的浸膏粉粒松散均匀、含水量低、流动性好，易于“流化”，是目前最佳沸腾制粒粉料。对于黏性特别大和引湿性强的浸膏粉，可制成浓缩流浸膏作为粘合剂喷雾，以其它黏性不大的原、辅料做颗粒母核。吸湿性较差(如淀粉)

的材料成粒较困难，如以水为粘合剂，制得的淀粉颗粒细小，且较松

散；改用淀粉浆或糊精浆等黏度较大的溶液作粘合剂，可制得较大粒径的颗粒。

若中药浸膏粉与辅料的密度相差较大，则沸腾时从下至上的物料密度逐渐减小，无法混匀，成粒也困难，压得的片剂色斑严重。对此可采用前述制成浓缩流浸膏作粘合剂喷雾的方法解决。但也可能会带来两个问题：(1)流浸膏黏度过大，喷枪易堵塞，所得颗粒粒径也偏大；(2)所得颗粒中流浸膏的含量偏低，与处方量不匹配。此时必须选择适当的辅料或改进前处理。

制粒材料本身的含水量也会影响颗粒质量。一般情况下，颗粒粒径随含水量的增加而增大。因此，进料后应先预热物料进行适当干燥，再喷粘合剂。

3.2 进风温度

进风温度高，溶剂蒸发快，降低了粘合剂对粉末的润湿和渗透能力，所得颗粒粒径小、脆性大、松密度和流动性小；有些粘合剂雾滴在接触粉料前就己挥干，造成颗粒中细粉较多。若温度过高，还会使颗粒表面的溶剂蒸发过快，得到大量外干内湿、色深的大颗粒。此外，有些粉料高温下易软化，且黏性增大、流动性变差，易粘附在容器壁上，逐渐结成大的团块；甚至物料熔融、粘结在筛板上，堵塞网眼造成塌床。温度过低，则湿颗粒不能及时干燥，相互聚结成大的团块，也会造成塌床。

3.3 进风湿度

进风湿度大，则湿颗粒不能及时干燥，易粘结粉料。当以易吸湿的中药浸膏粉为底料时，若进风湿度大，往往可能在物料预热时就产生大量结块，造成塌床。因此，应控制环境湿度，降低进风空气的湿度。

3.4 粘合剂黏度

粘合剂黏度大，形成的雾滴大，所得颗粒粒径大、脆性小、硬度大。也易使物料结块，堵塞喷嘴，造成粘合剂实际流速低，颗粒中细粉多；甚至在喷嘴处会有粘合剂的液滴滴入物料中，造成塌床。若粘合剂黏度低，则形成的雾滴小，物料成粒困难，所得颗粒中细粉偏多，且较松散。

3.5 粘合剂流速

粘合剂流速大，形成的雾滴大，则粘合剂的润湿和渗透能力大，所得颗粒粒径大，脆性小。在雾化压力确定的条件下，粘合剂流速增加，颗粒的堆密度大。流速过大时，湿颗粒不能及时干燥会聚结成团块，造成塌床；较小时，颗粒粒径小，有时因雾滴较小而易失去溶剂造成颗粒中细粉多。

3.6 雾化空气压力

压力增大，易使粘合剂形成细雾，降低对粉末的湿润能力，所得颗粒粒径小、脆性大，而松密度和流动性则不受影响。压力过高会改变流化状态，使气流紊乱，粉粒在局部结块；压力较小则粘合剂雾滴大，颗粒粒径大。

3.7 风量

风量指进入容器的空气量，其大小（可通过调节风门大小控制）直接影响物料的沸腾状态。风量大，物料保持良好的沸腾状态，有利于制粒，且热交换快，颗粒干燥及时，但细粉也稍偏多。但若风量过大，物料沸腾高度过于接近喷枪，致使粘合剂雾化后还未分散就与物料接触，所得颗粒粒度不均匀。且捕集袋上也容易堆积大量粉尘，影响正常操作。风量小，物料沸腾状态差，湿颗粒干燥不及时，易造成塌床。

3.8 喷嘴位置

喷嘴位于流化室顶部，其高度影响颗粒的粒径分布。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。喷嘴位置越接近流化粉体，所得颗粒粒径越大，脆性下降，但流动性变化甚微，松密度变化也不大；但过近时，易产生与风量过大时相同的情况。若位置过高，则会使粘合剂喷到壁上，使颗粒中细粉增多。

3.9 静床深度

静床深度是指物料沸腾前占容器的深度，其大小取决于机械设计的生产量和物料性质。采用锥形床时，静床深度低，颗粒成长明显。因在线速度小，近壁处流化性不佳，静床深度愈大这种情况愈明显。静床深度较浅时流化效果好，粒子均有机会与雾滴相遇，达到传热、传质效果。若太浅则气流直接穿透物料层，不能形成较好的流化状态，影响颗粒质量。

3.10 其它因素

喷枪种类、捕集袋质量及振摇频次对颗粒质量也有一定影响。影响粘合剂雾化效果的因素有粘合剂黏度、流速、雾化空气压力及喷枪种类（单气流、双气流、高速飞轮和高压无气喷枪等）。单气流喷枪价廉但雾化效果欠佳；双气流喷枪价格合理、效果较佳。使用时应选择雾化压力低、雾粒粒径分布窄、雾锥对称的喷枪和光滑、通透性好的捕集袋。若底料中黏性强的粉料较多，应增加振摇频次。颗粒成型后，若干燥温度过高、时间过长，颗粒之间磨擦也会产生较多的细粉。

4 流化床制粒在实际生产中的问题

一般颗粒粒径偏大时，可采用降低粘合剂流速、在其中加入水或乙醇、加热以降低黏度，以及提高进风温度或加大风门的方法解决；粒径偏小时则反之。但有时加大粘合剂流速会使大颗粒的粒径进一步增大，同时细粉量反而更多。其原因是粉粒量过大，或粘合剂总量偏低、流速偏大，使粘合剂不能均匀分布，使一部分粉粒无法接触