颗粒成型率 /%
休止角 /(°)
50
79.58
28.4
60
95.98
29.7
70
79.91
35.4
由图 1可知 , 随着进风温度的提高 , 形成的细颗 粒越 多 , 粒径 也 明显 减 小 , 当温 度 处 于 50 ℃时 , 小于 24目的颗粒过多 。出现这种现象的原因可能 是 , 进风温度增高 而其它条件不变 时 , 喷入 的黏合 剂 、溶剂蒸发速度也随之变快 , 降低了对物料的润湿 和渗透程度 , 形成的液体桥和内聚力降低 , 影响了粒 子聚集能力 , 形成的颗粒粒径变小 [ 2] 。而温度过低 时 , 粉末过度湿润 , 湿颗粒来不及干燥而相互聚结成 大的团块 , 此时很难维持好的流化状态 , 更容易造成 踏床 [ 3] 。本实验选用的是水和乙醇的混合溶剂 , 温 度处于 60 ℃时 , 制备出的颗粒粒径最为合适 , 合格 率最高 。 2.2.3 喷雾压力的影响 喷雾是通过气流将液体 高度分散为液滴的过程 , 目的在于增加黏合剂与粉 体的接触面积 。喷雾压力是制粒中另一个重要工艺 因素 , 实验中选用 23 ～ 35 Hz的进风风速 、进风温度 为 60 ℃以及喷雾速率为 10 mL/min的工艺条件 , 喷 雾压力对造粒的影响见图 2、表 3。
考察法 , 考察进风风速 、进风温度 、喷雾速率和喷雾 压力等因素对颗粒粒径分布和流动性的影响 。
1 实验部分
1.1 材料与仪器 乳 糖 Tabletose100, 200 目 ;微晶 纤维素 VTVAPUR101;聚维酮 K30(分子量 38000);95%乙醇 , 化 学纯 ;去离子水 , 自制 。
图 1 温度对粒径分布的影响 Fig.1 Theeffectoftemperatureonparticlesizedistribution
1 78
应用化工
第 40卷
表 2 温度对颗粒参数的影响 Table2 Influenceoftemperatureonparticleparameters
温度 /℃
第 40卷第 1期 2011年 1月
应 用 化 工 AppliedChemicalIndustry
Vol.40 No.1 Jan.2 011
应用技术
流化床一步制粒法的工艺优化
高丹丹 , 刘哲鹏 , 陈岚 , 乔培 , 瞿良 , 沈泉健
(上海理工大学 医疗器械与食品学院 , 上海 200093)
图 2 喷雾压力对粒径分布的影 响 Fig.2 Theeffectofpressureofsprayonparticle
sizedistribution
表 3 喷雾压力对颗粒参数的影 响
Table3 Influenceofpressureofsprayon particleparameters
喷雾压力 /MPa
收稿日期 :2010-09-29 修改稿日期 :2010-10-30 作者简介 :高丹丹 (1987 -), 女 , 河 北保定人 , 上海理工大学硕士生在读 , 师从刘哲鹏高 级工程师 , 主要从 事药物新剂 型与
新设备的研究 。 电话 :13482740163, E-mail:gaodandan@ 通讯作者 :刘哲鹏 , 高级工程师 , 硕导 。 E-mail:zhepengliu@
流化床制粒是操作工艺性较强的制粒方法 , 是 由物料特性 、喷雾 、流态化工艺和设备操作条件之间 相互影响的结果 , 而且成型颗粒的性质对其后续工 艺例如压片 、灌注胶囊等操作起着重要的影响 。
目前 , 关于流化床工艺参数对颗粒粒径影响的 研究很多 , 但是很少文献能详细提供颗粒粒径分布 。 本文制备乳糖与微晶纤维素压片颗粒 , 采用单因素
粒度分布 。 如果黏合力和撞击力的大小关系失调 , 就会造成颗粒的过大或过小 。 2.2 工艺参数对造粒的影响 在片剂压缩成型过程中 , 颗粒性质会影响片剂 成型好坏 , 所以重点考察颗粒粒径以及流动性 。本 文对流化床制粒工艺中主要的 4个重要参数进风风 速 、进风温度 、喷雾压力以及喷射速率进行了单因素 实验优化 , 结果分析如下 。 2.2.1 进风风速的选取 在流化床造粒技术中 , 进 风风速的选取要以保证流化床层颗粒始终处于良好 的流化状态为原则 [ 2] 。若风速过大 , 就不能避免物 料冲到捕尘袋上 , 而单位时间通过的热空气气量过 多 , 使得黏合剂水分蒸发过快 , 颗粒变小 , 细粉过多 。 而且随着风速的增大 , 颗粒收到的撞击力也变大 , 使 得颗粒磨损加大 , 粒径变小 。过小的风速不能使物 料有效混合 , 物料沸腾状态差 , 黏合剂的水分不能及 时蒸发 , 造成湿颗粒来不及干燥 , 容易造成踏床 。
流化床制粒法也称一步制粒技术 , 是将传统的 混合 、制软材 、制粒 、干燥等单元操作于一体 。 与湿 法制粒相比无需整粒 , 制成的颗粒可以进行直接成 品 、灌注胶囊或压片 , 具有操作时间短 、物料损失少 以及生产 效率高的优点 , 其得到的产品粒度分布均 匀 、流动性 、压缩成形性好 , 且更适用于热敏性物料 的制粒 , 在食品 、医药以及材料领域应用广泛 [ 1] 。
摘 要 :采用流化床一步制粒法制备工业 压片颗粒 , 讨论了流化床设备工艺参数 (进风风量 、进风温度 , 喷雾速 率和 喷雾压力 )对颗粒形成的 (粒径分布 和休 止角 )影 响 。 结果 表明 , 最佳 实验 条件为 风机 频率 23 ～ 35 Hz, 进风温 度 60 ℃ , 喷雾速率 10 mL/min, 喷雾压力 1.5 MPa时 , 所得颗粒粒径分布最优 , 流动性最好 。 关键词 :流化床 ;制粒 ;工艺参数 ;粒径分布 中图分类号 :TQ 460.5 文献标识码 :B 文章编号 :1671 -3206(2011)01 -0176 -03
2 结果与讨论
2.1 颗粒生长机理 颗粒的长大方式取决 于黏合剂的水分 蒸发速 度 , 当黏合剂被雾化成微小的液滴喷到粉末上时 , 如 果颗粒表面以及热气流中的热量可以使黏合剂中的 水分快速蒸发 , 形成的固体物质则依靠范德华力 、分 子引力等存留在颗粒表面 , 经过多次喷涂 , 使得颗粒 不断长大 , 此种方式被称为涂层式生长 。 如果热量 不足以使粉体表面的黏合剂水分蒸发 , 湿润的粒子 之间则形成液体桥和内聚力桥 , 在其作用下形成的 粒子核的大小取决于喷雾的雾滴大小 , 当粒子核不 断增多 , 液体桥的毛细血管力将松散的粒子核聚集 并结合成颗粒 , 经过流化干燥 , 水分蒸发 , 液体桥变 成固体桥 , 得到疏松而多孔的颗粒 , 称为团聚造粒方 式。
Theoptimizationoffluidizedbedone-step pelletizationtechnology
GAODan-dan, LIUZhe-peng, CHENLan, QIAOPei, QULiang, SHENQuan-jian
(SchoolofMedicalInstrumentandFoodEngineering, UniversityofShanghai forScienceandTechnology, Shanghai200093, China)
第 1期
高丹丹等 :流化床一步 制粒法的工艺优化
17 7
数进行制粒 , 当定量的黏合剂喷雾完毕后 , 再通人热 空气流化干燥一段时间后取料 。
表 1 处方设计表 Table1 Prescriptionform design
处方
用量 /g
微晶纤维素
250
乳糖
250
PVPK30 溶液
600 mL
1.2.2 颗粒合格率考察 压片颗粒的最优粒径分 布需处于 24 ～ 100 目之间 , 并 呈正态分布 , 无需整 粒 。 要求细粉含量一定 , 过多会影响颗粒流动性 ;过 少则片重差异较大 。颗粒成型率 =[ 24 ～ 100目之 间的颗粒 /全部颗粒 ] ×100%。 1.2.3 粒径分布 将所需的一系列筛网按孔径大 小置于实验台上 , 取定量 100 g的待测颗粒 , 以 5 Hz 固定频率振动 5 min。 测定不同目筛网上滞留物料 的重量 , 计算累计筛下重量百分比 。同一工艺参数 , 重复测量 3次 , 取平均值 。 1.2.4 流动性休止角测量 取一定量的待测颗粒 , 并固定于水平放置的坐标纸上方 5 cm处 , 取定量的 待测颗粒沿漏斗壁倒入漏斗中 , 当所有颗粒从漏斗 中漏出 , 在坐标纸上形成圆锥体 , 由坐标纸测量圆锥 体斜面与平面的夹角即为休止角 , 重复 5次 , 取平均 值。
LBL-1型流化床包衣制粒机 。 1.2 实验方法 1.2.1 颗粒制备方法 实验设备选用的是流化床 包衣制粒 机的顶 喷装置 , 称 量处 方量 的乳糖 和微 晶纤维 素 , 过 100 目 筛 , 粘 合 剂 选 用 浓 度 为 8% (g/100 mL)的聚维酮 K30溶液 , 溶剂为体积比 1 ∶1 的乙醇和水的混合溶剂 。 调节好制粒所需的工艺参
成型率 /%
休止角 /(°)
0.5
59.72
27.6
Hale Waihona Puke 1.595.9830.7
2.5
87.78
32.5
3.5
81.53
37.7
由图 2可知 , 随着喷雾压力的不断变大 , 颗粒的 粒径分布也随之减小 。 当喷雾压力过低 , 压力处于
0.5 MPa时 , 0 ～ 24目的颗粒数量明显增加 , 而且有 非常大的颗粒产生 。 由于喷雾压力的改变直接影响 喷出的雾滴大小 , 压力越大 , 液滴越小 , 反之液滴越 大 。黏合剂液滴越小 , 液体表面积也就越大 , 被热空 气蒸发水分的速率也越高 , 使得颗粒的粒径变小 , 细 粉增多 。而当黏合剂液滴过大时 , 雾化液滴喷雾的 锥角减小 , 润湿粉体能力降低 , 过大的液滴更容易产 生大的结块颗粒 。当雾化压力为 1.5 MPa时 , 雾化 液滴大小合适 , 颗粒合格率最高 。 2.2.4 喷雾速率的影响 实验中选用 25 ～ 30 Hz 的进风风 速 、进 风温 度为 60 ℃以及 喷雾 压 力为 1.5 MPa的工艺条件 , 喷雾速率对造粒的影响见图 3、表 4。