干法制粒技术

干法制粒技术
干法制粒：它是干粉经挤压、破碎、整粒，制成所需干颗粒的过程。

使用的设备就是干法造粒机。

关于干法造粒机的讨论，本楼主查遍了百度、谷歌等网站，未找到类似的阐述干法造粒机缺陷及改进的文献。

究其原因，可能是大家关注的不多，另外，这种设备的使用用户相对也不多。

一、干法造粒作业的目的以下几点：
1.将物料制成理想的结构和形状；
2.为了准确定量、配剂和管理；
3.减少粉料的飞尘污染；
4.制成不同种类颗粒体系的无偏析混合体；
5.改进产品外观；
6.防止某些固相物产生过程中的结块现象；
7.改善分离状原料的流动特性；
8.增加粉料的体积质量，便于储存和运输；
9.降低有毒和腐蚀性物料处理作业过程中的危险性；
10.控制产品的溶解速度；
11.调整成品的空隙率和比表面积；
12.改善热传递效果和帮助燃烧；
13.适应不同的生物过程。

二、粉体物料颗粒形状性质
在用强压造粒法进行造粒过程中，粉末是在限定的空间中通过施加外力而压紧为密实状态的。

产生稳定团聚的力有絮团的桥连力、低粘度液体粘结力、表面力和互聚力。

团聚操作的成功与否，一方面取决于施加外力的有效利用和传递，另一方面也取决于颗粒物料的物理性质。

颗粒形状是指一个颗粒的轮廓边界或表面上各点所构成的图像。

颗粒形状直接影响粉体的其他特性，如流动性、填充性等，亦直接与颗粒在混合、贮存、运输、烧结等单元过程中的行为有关。

工程中，根据不同的使用目的，人们对颗粒的形
状有不同的要求。

例如：高速干压法成型的墙地砖坯粉，要求在模具中填充迅速、排气顺畅，故以球形粒子为宜；混凝土集料则要求强度高和紧密的填充结构，因此碎石的形状希望是正多面体。

反过来，颗粒形状因形成的过程不同而不同，例如，简单摆动式颚式破碎机会产生较多的片状产物；喷雾干燥制备的粉料则多为球形颗粒。

因此，对各种颗粒形状需要定量加以描述，以示区别。

另一方面，在理论研究和工业实际中，往往将形状不规则的颗粒假定为球形，以方便计算粒径，实验结果也容易再现。

正因如此，从而成为理论计算与实际情况出入很大的主要原因之一。

所以一般需将有关理论公式中的颗粒尺寸乘以表示外形影响的系数加以修正。

自然界中和工业生产中遇到的颗粒并非理想的规则体，如球形，其形状是千差万别的：球形(spherical)、立方体(cubical)、片状(platy，discs)、柱状(prismoidal)、鳞状(flaky)、粒状(granular)、棒状(rodlike)、针状(needle-like，acicular)、纤维状(fibrous)、树枝状(dendritic)、海绵状(sponge)、块状(blocky)、尖角状(sharp)、圆角状(round)、多孔(porous)、聚集体(aglomelate)、中空(hollow)、粗糙(rough)、光滑(smooth)、毛绒的(fluffy，nappy)。

用数学语言描述的几何形状，除特殊场合需要三种数据以外，一般至少需要两种数据及其组合。

通常使用的数据包括三轴方向颗粒大小的代表值，二维图像投影的轮廓曲线，以及表面和体积等立体几何各有关数据。

习惯上将颗粒大小的各种无因次组合称为形状指数(shape index)，立体几何各变量的关系则定义为形状系数(shape factor)。

1 形状指数
1)均齐度(proportion)
颗粒两个外形尺寸的比值——长短度(elongation)N和扁平度(flackiness，flatness)M可以根据三轴径L、B、T之间的比值导出：
长短度N=长径/短径=L/B (≥1)
扁平度M=短径/厚高度=B/T (≥1)
当L=B=T时，即立方体的上述两指数均等于1
2)充满度(space filling factor)
体积充满度Fv，又称容积系数，表示颗粒的外接直方体体积与颗粒体积V之比，即：
Fv=LBT/V(≥1)
Fv的倒数可看作颗粒接近直方体的程度，极限值为1。

面积充满度Fb，又称外形放大系数，表示颗粒投影面积A与最
小外接矩形面积之比，即：
Fb=A/LB (≤1)
3)球形度(degree of sphericity)
球形度或称真球度，表示颗粒接近球体的程度：
ψ0=πDV2/S (≤1)
DV=(6V/π)1/3
式中DV表示颗粒的球体积相当经，S为颗粒表面积，V为颗粒的体积。

对于形状不规则的颗粒，当测定其表面积困难时，可采用实用球形度，即：
ψ0′=与颗粒投影面积相等的圆的直径/颗粒投影的最小外接圆的直径(≤1)
4)圆形度(degree of circularity) 圆形度又称轮廓比，表示颗粒的投影与圆接近的程度：ψc=πDH/L DH=(4A/
π)1/2 L表示颗粒投影的周长。

5) 圆角度(roundness)
表示颗粒棱角磨损的程度，其定义为：
圆角度=∑ri/NR (≤1)
式中ri——颗粒轮廓上的曲率半径；R——最大内接圆半径；N——角数。

2 形状系数
1)表面积形状系数
Фs=颗粒的表面积/(平均粒径)2=S/dp2 (＞1)
2)体积形状系数
Фv=颗粒的体积/(平均粒径)3=V/dp3 (≤1)
3) 比表面积形状系数
Φ=表面积形状系数/体积形状系数=Фs/Фv (＞1)
对于球形颗粒，上述三个形状系数分别为：
Фs=πd02/d02=π
Фv =πdo3/6d03=π/6
Φ=Фs/Фv =6π/π=6
必须指出的是，由于颗粒的粒径表示方法很多，因此采用不同的粒径表示方法可以定义出不同的形状系数。

另外，粒径值又与粒径的测量方法有关，因此形状系数的数值亦随测量方法不同而异。

所以，在使用形状系数时，一定要注意颗粒径的具体表达形式。

4) 粗糙度系数
前述的形状系数是个宏观量。

如果微观地考察颗粒，会发现粒子表面往往是高低不平的，有许多微小裂纹和孔洞。

其表面的粗糙程度用粗糙度系数R来表示：
R = 粒子微观的实际表面积/表观视为光滑粒子的宏观表面
积(＞1)
颗粒的粗糙程度直接关系到颗粒间和颗粒与固体壁面间的摩擦、粘附、吸附性、吸水性以及孔隙率等颗粒性质，也是影响造粒操作设备工件被磨损程度的主要因素之一。

因此，粗糙度系数是一个不容忽视的参数。

目前干法制粒机进口的主要有日本友谊公司、德国亚历山大、美
国Fitzpatrick 公司等。

干法制粒或直接压片，应选择粘合性和可压性较好的辅料。

这样有利于生产操作和成品的质量稳定。

乳糖有较好的可压性，制得片剂外观也好；蔗糖有较好的可压性，但可能会吸潮；MCC的粘合性较好；可压性淀粉，可压性好，流动性也好，可作为必选；甘露醇的可压性和流动性都一般；糊精的粘合性也不错。

建议用可压性淀粉，乳糖，糊精，MCC，按照一定的比例组方，当然也要考虑主药的性质，估计会有较满意的结果。

干法制粒及粉末直接压片用辅料应有良好的流动性和压缩成型性，即干燥粘合作用。

（1）微晶纤维素也用于湿法制粒的辅料。

其喷雾干燥法制成的产品的流动性较好，药品的容纳量较大（即加入较多药品不致对其流动性及压缩成型性产生严重不良影响）。

（2）预胶化淀粉部分预胶化的淀粉称为可压性淀粉。

本品是由淀粉加工制成，其流动性好，休止角<40°，压缩成型性好，兼有崩解作用，压成之药片崩解快，
药物的释放性能好；本品有自身润滑作用，推片力小。

用本品压片时，应含有适量的水分，否则片剂的硬度不足；为改善片剂的外观而加入润滑剂时，如选用硬脂酸镁，应尽量减少用量，否则影响片剂的硬度，硬脂酸对片剂的硬度影响较小。

单用本品为稀释剂压成的药片的硬度虽较好，但片剂的脆碎度不太好，如与微晶纤维素配合应用，则效果更好。

（3）乳糖（喷雾干燥品等）、磷酸氢钙、硫酸钙等均可用干法制粒及粉末直接压片。

（4）复合辅料国外有多种直接压片用的辅料，医学`教育网搜集整理多数主要由糖类组成，例如前述的“Ludipress”即由乳糖、PVP、交联PVP组成，并成细颗粒状；再如“Di-Pac”主要由蔗糖制成：“Soludexl5”由麦芽糖糊精等组成：“Emdex”中含有90%～92%的葡萄糖及2.25%的麦芽糖。

上等复合辅料的休止角均在30°左右或小于30°，流动性很好，压缩成型性好，片剂的外观、崩解及药物溶出均较好，可以大幅度地简化片剂生产过程。

迄今我国尚无国产优质复合辅料上市，急待填补空白。

干法制粒需要注意的几个方面
干法制粒的优点：干法制粒一般情况下不需要加入添加剂，直接可以将干粉制成颗粒，增加堆积密度，改善外观和流动性及可控制崩解度，便于贮存和运输，较湿法制粒节省能源，改善湿法制粒的多道工序，减少污染。

另对于某些湿热条件下不稳定的药物制粒效果更为明显。

干法制粒的适用范围：一般含结晶水的物料、中药提取物，以及含一定水分(3%-8%)左右的物料均可用干法制粒，除少数特殊物料如面粉、炭黑、石墨之类的物料很难制粒，还有纯中药粉碎的没经过特殊处理的也很难造粒，可以考虑加入适当辅料；粉料的细度在80-300目左右较佳，对较粗或较细粉对干粉制粒均有较大影响：对较粗的粉，制粒的颗粒不均匀，对较细的粉末，在送料和压片时存在一定的难度，会直接影响颗粒的成品率。

干法制粒机的成品率：干法制粒机的原理就是将干粉直接压制成薄片再进行粉碎和整粒，所以干法制粒中成品率高与低，首先与物料配方有着直接的关系，可压性好的物料成品率要高点；另与所压的片的强度及制粒的刀具结构及粉碎速度快慢有很大的关系，压片的强度与压力的大小和送料、压片速度有关，送料过程也是一个预压过程和脱气过程，如果尽可能的将物料中空气排尽，并且让物料有一个预停留区，这样压出的片就不会出现断断续续，这样在其他情况不变的情况下，成品率相对也会提高；制粒的刀具结构会直接影响颗粒的成品率，如果所压的片在制粒箱体内频率粉碎，这样也会降低成品率，本公司参考国外制粒方式采用滚压式，使物料很快从筛网中滚压出去，而提高成品率，另粉碎速度越慢颗粒成品率越高，在不堵网孔的情况下尽可能慢点。

国内标准只要成品率达30%干法制粒机已符合要求。

(以淀粉为标准20-60目)制粒过程中物料变色问题：一般物料通过干法制粒后颜色会和原来粉料有差异，因为粉的表面积比颗粒的表面积大，所以对光线的反射也有所不同，另经过压制后的颗粒较原粉的堆积密度增加，所以颗粒的颜色也会加深，一般情况下作用的压轮上的压力越大颜色会变得越深，作用在压轮上的压力不仅仅是油泵的压力，还与送料速度和压片速度有关，在压力和压片速度一定的情况下，送料速度越快，作用在压轮间的压力越大，反之越小，同样在压力和送料速度一定的情况压片速度越慢，作用在压轮间的压力越大，反之越小。

故用户在使用干法制粒机时要根据物料的实际情况选择一个最佳的压力和速度，这样在保证产品性能基础上提高产品的一次成品率。

干法制粒参数的调整问题干法制粒机为适用于多种物料，所以干法制粒机的压力、送料、压片、破碎、整粒速度均可调整，这样对操作干法制粒机的要求就会高一点，一般出厂前生产厂家会提供一个相对参数，但在实际使用时要根据物料特性以及所要求的颗粒结实程度、颗粒大小进行合理调整，一般对于流动性较好的物料，送料速度可以较慢一点，对易成形物料压力可以小一点，对于所做颗粒较大的情况，破碎整粒速度可以慢一点，只要不堵筛网网孔即可，在调整时，可以将其他参数不变的情况下，适当改变一个参数进行调节。

总之调整参数，只要掌握每个参数所表示的意义即可，在实际操作时根据具体情况进行调节，也是靠不断试验总结经验，达到最佳效果。

干法制粒颗粒的圆整度：对于干法制粒的颗粒的圆整度相对于湿法制粒要稍差，但干法制粒的圆整度与片的厚薄以及制粒刀具的形式有一定关系，(除物料本身原因外)可以通过改变片的厚度来提高颗粒的圆整度，一般可以根据颗粒大小来适当调节所压的片的厚薄，这样经整粒后颗粒的圆整度要好一点，另改进整粒刀的结构，也能提高颗粒的圆整度。

总之，希望客户在选择干法制粒机之前，最好能给我们寄点物料，先做一下试验，看所做的颗粒是否能满足客户的需要，因为每一种料，每一个配方都会有不同的结果，这样让客户能选择到更合适的设备。