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流化床制粒设备特性及生产实践中常见问题分析
发布时间: 2025-10-14     来源: 制药公会

流化床制粒技术作为现代制药工业中固体制剂生产的核心工艺之一,凭借其集混合、制粒、干燥于一体的高效特性,流化床制粒设备已成为片剂、胶囊、颗粒剂等剂型生产的重要设备。其核心原理是通过热空气使物料粉末在流化床内呈现悬浮状态,粘合剂经雾化后均匀喷洒于颗粒表面,通过液桥作用使颗粒逐渐聚结并干燥成型。然而,这一过程涉及复杂的设备参数与工艺条件调控,任何环节的偏差均可能影响最终颗粒质量。本文将从设备特性与常见问题等方面,浅析流化床制粒的技术要点。 

一、流化床制粒设备的特点 

功能集成化:流化床制粒设备融合了混合、制粒以及干燥等多种功能于一体,部分高端设备甚至能够完成颗粒的包衣操作。这种功能集成化的设计极大地简化了制药工艺流程,减少了生产过程中的中间环节,降低了人为因素对产品质量的影响,提高了生产效率和产品质量的稳定性。同时,也更便于生产过程的自动化控制和管理,更好地满足现代制药生产的GMP(药品生产质量管理规范)要求。

颗粒特性优良:得益于流化床制粒设备的精确控制和良好的流化状态,制得的颗粒通常具有粒度分布均匀、形状规则且完整的特点。其流动性和可压性也较为出色,这使得颗粒在后续的制剂加工过程中,如片剂压片、胶囊填充等,能够更加顺利地进行,有助于提高制剂的成型率和质量一致性。另外,流化床制粒设备所生产的颗粒往往具有多孔性且质地柔软,这种特性有利于药物的快速溶出和释放,从而提高药物的生物利用度。

自动化程度高:先进的流化床制粒设备配备有高度发达的控制系统,涵盖了对进风温度、风速、喷雾速率、物料流化状态等多个关键参数的实时监测和自动调节功能。操作人员只需在控制台输入相应的生产参数,设备便可按照预设的程序自动完成整个制粒过程。这种高度的自动化不仅减少了人工操作的强度和误差,还能够确保生产过程的稳定性和重复性,有利于生产数据的准确记录和追溯,为药品生产的质量保证提供了有力支持。

适用范围广:流化床制粒设备对于物料的适应性较强,无论是化学合成药物还是天然药物提取物,无论是对湿热敏感的药物还是常规药物,都能够通过适当调整工艺参数来实现有效的制粒。例如,对于湿热敏感的药物,可以通过降低进风温度、缩短干燥时间等措施,避免药物因受热或受潮而发生变性或降解,保证药物的活性和质量。

设备结构合理:流化床制粒设备的结构设计科学合理,由进风和排风装置、容器、气体分布装置、喷雾系统、气固分离装置、物料进出装置以及控制系统等多个关键部件组成。各部件之间相互配合默契,共同构成了一个高效、稳定的制粒系统。例如,气体分布装置能够确保气流均匀地分布在整个物料床内,使物料颗粒充分流化;喷雾系统则可以实现粘合剂或润湿剂的均匀喷洒,保证颗粒生长的均匀性;气固分离装置有效地回收粉尘,不仅减少了物料的损失,还降低了对环境的污染,同时也避免了粉尘在设备内部的积累对制粒过程产生不利影响。

清洁维护方便:考虑到药品生产的卫生要求,流化床制粒设备通常采用模块化设计,使得设备的拆卸和组装变得简便快捷。设备的内部结构光滑平整,不存在难以清洁的死角,这为设备的彻底清洁和消毒提供了便利条件。定期对设备进行清洁和维护,能够有效防止微生物的滋生和交叉污染,延长设备的使用寿命,确保设备始终处于良好的运行状态,为生产高质量的药品提供硬件保障。 

二、流化床制粒常见的问题以及解决方法

1、颗粒质量问题

外层干燥内层湿:在流化床制粒过程中,若进风温度过高,会使颗粒的外层溶媒迅速蒸发,从而在颗粒表面形成一层硬壳。这层硬壳就如同一道屏障,阻碍了内层溶媒继续向外扩散,导致颗粒外层干燥而内层仍然湿润。此外,当物料中含有低熔点成分时,在高温制粒的条件下,这些成分容易发生融化,进而使颗粒出现抱团现象,当出料时,颗粒呈现出外干内湿的状态。

解决这一问题的关键在于控制干燥制粒物料的温度。在实际操作中,可以适当降低进风温度,延长颗粒在低温下的干燥时间,以使内外层溶媒能够均衡地蒸发。同时,对于含有低熔点成分的物料,应重点排查并消除物料熔化的原因,必要时可考虑更换制粒工艺或对物料进行预处理。

颗粒中有大颗粒:当黏合剂或润湿剂喷入物料床后,如果未能及时得到充分的干燥,就会在药粉之间形成搭桥结构。随着搭桥的不断扩大,药粉颗粒逐渐抱团,最终形成较大的颗粒。

针对这种情况,可以采取多种措施进行优化。例如,合理控制风机的频率,以调整流化状态,确保药粉颗粒能够均匀地分散在气流中,避免局部堆积形成搭桥。同时,适当加大进风温度和进风量,能够加快黏合剂或润湿剂的挥发速度。另外,降低进风空气的湿度也有助于提高干燥效率。控制供液速度同样重要,应使黏合剂或润湿剂的喷雾速度与颗粒的干燥速度相匹配,以确保颗粒在生长过程中始终保持良好的流化状态。

颗粒中细粉过多:黏合剂的使用量不足或其种类、浓度不适宜,是导致颗粒中细粉过多的主要原因之一。由于黏合力不足,药粉颗粒之间无法形成稳定的搭桥结构,难以进一步长成较大的颗粒,从而产生大量细小的粉末。此外,风机频率过大、风量过高,或者喷枪的位置与物料床不匹配,也会加速黏合剂或润湿剂的挥发,使得药粉不能得到充分的润湿,进而阻碍了颗粒的抱团生长。还有可能是药粉床面积大于喷枪的喷雾范围,导致喷雾无法均匀覆盖整个物料床,外围药粉接触到的黏合剂或润湿剂量较少,颗粒较小。

为了解决细粉过多的问题,首先应根据物料的特性和制粒要求,准确确定黏合剂的用量,并优化其种类和浓度,以增强颗粒之间的黏合力。其次,减少风机的进风风量,调整喷枪的设置,使其喷雾范围能够覆盖整个物料床,确保药粉颗粒均匀地接触到黏合剂或润湿剂,从而促进颗粒的正常生长。

2、制粒过程问题

塌床:当温度或风速过低时,热气流无法及时带走物料中的溶剂,导致物料聚集在一起,无法保持良好的流化状态,从而引发塌床现象。同样,物料的干燥速率过慢也会加剧这一问题。此外,若粘合剂的雾化液滴过大,或者喷雾频率过高,会使大量的液滴集中在局部区域,超过该区域的干燥能力,进而导致塌床。

为避免塌床的发生,应适当提高进风温度或风速,以加快溶剂的蒸发速率,确保物料能够持续保持流化状态。同时,调整粘合剂的雾化参数和喷雾频率,减小雾化液滴的尺寸,使液滴能够更均匀地分布在整个物料床中,并且在接触物料后能够迅速干燥成粒。

成型困难:相反,如果温度或风速过高,物料的干燥速率就会过快。在这种情况下,粘合剂的雾化液滴会在接触到物料之前就被干燥成细小的粉末,失去了将药粉颗粒粘结在一起的作用,导致粒子难以长大成型。

解决成型困难的方法是降低进风温度或风速,使粘合剂的雾化液滴在接触物料后能够有足够的时间发挥粘合作用,促进颗粒的形成和生长。此外,调整粘合剂的雾化压力和喷雾速率,增大雾化液滴的尺寸,有助于提高液滴的粘结能力,从而改善颗粒的成型效果。

三、结语

综上所述,流化床制粒作为一种先进的制药制粒技术,在提高药品质量、优化生产流程等方面发挥着重要作用。但在实际应用中遇到的颗粒质量和制粒过程中的常见问题不容忽视,需要制药企业和操作人员深入理解并掌握相应的解决措施。同时,流化床制粒设备凭借其卓越的性能和特点,为流化床制粒技术的成功实施提供了有力支撑。随着制药行业的不断发展和科技进步,相信流化床制粒技术以及相关设备将不断完善和创新,为人类的健康事业做出更大的贡献。

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