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緩控釋大顆粒包衣機特點與應用

信息來源: | 發布日期: 2007-05-26 | 瀏覽量:
關鍵詞:緩控釋大顆粒包衣機特點與應用
緩控釋大顆粒包衣機特點與應用
查國才  查文龍
(常州市久久av国产av日本幹燥設備有限公司)
 
摘要:從底噴流化噴動床的概念入手,對大顆粒采用底噴流化噴動床進行包衣機理的探討,闡述了底噴流化噴動床的特點,並對其應用談了個人看法,目的能讓這一產品能在製藥工業中得到更好地應用。
關鍵詞:底噴流化噴動床;緩控釋;大顆粒;包衣;特點;應用
 
緩控釋大顆粒包衣機原名為包膜控釋肥料底噴流化噴動床(下簡為底噴流化噴動床),該產品是常州市久久av国产av日本幹燥設備有限公司(下簡為久久av国产av日本公司)研發的新產品,改此名是06年9月進行省級產品鑒定時鑒定委員會^所提出的,其原委該產品不隻適應肥料生產,也能適應藥品、食品和化工等行業的大顆粒包衣。其於該產品已在多家肥料生產廠得到應用,依據多位製藥裝備行家的意見也能應用於藥品緩控釋大顆粒包衣。因而,本文從底噴流化噴動床的概念和大顆粒為何要用底噴流化噴動床二個問題入手,闡述了底噴流化噴動床特點,並對其應用談了個人看法,目的能讓這一產品能在製藥工業中得到更好地應用。
 
1.底噴流化噴動床的概念
1.1流化噴動床的基本概念
在了解底噴流化噴動床概念前,首先要了解流化噴動床的基本概念。流化噴動床是按設備結構形式所分的一種特殊流化床,其由噴動床、風機、空氣加熱器、旋風分離器等組成,噴動床上部為圓筒形,下部為圓錐形,在錐形的截麵積^小處設有一個進氣口,在錐形筒體上設有導向筒。工作時,物料由輸料器進入噴動床內,空氣經加熱後從進氣口進入,空氣將以高速氣流形式從導向筒內穿過,衝開物料並夾帶一部分物料向上運動,形成一個中央通道,物料的密度隨運動的高度而增加,至床頂部似噴泉狀一樣,從中心噴出,向四周散落到環形區,然後依靠自身重力緩慢下降,到錐底後又被上升氣流噴射上去,如此循環噴動,達幹燥要求。
 
1.2底噴流化噴動床的基本介紹
底噴流化噴動床是在流化噴動床的基礎上,通過噴動床錐形底部處噴槍向上對物料噴射包衣液,這裏包衣液體在顆粒狀物料的正下方向上對物料進行噴霧包衣的。在包衣的同時,物料的運動方向通過風力實現流態化循環過程,顆粒可以得到循環包衣,從而使得物料形成一層致密的包衣膜。
底噴流化噴動床的成套工藝流程如圖1所示。在實際操作中:(1)將需包衣的顆粒放在流化床內,並且在導向筒的外麵;(2)啟動風機;(3)打開熱源,對空氣進行加熱,使溫度達到所需的要求;(4)通過變頻器對風量進行調節,使風量達到所需的要求;(5)調節導向筒,使顆粒狀物料從導向筒外流向導向筒內,導向筒內的物料由風機產生的高速氣流將物料向上噴射,物料散落到導向筒外形成一種循環;(6) 通過輸液泵噴入包衣液對物料進行包衣,同時調節好壓縮空氣量和噴液量,包衣液體通過噴槍對準導向筒內的物料噴包衣液體,從而形成一層包衣材料;(7)打開冷凝器冷源,對包衣液中的溶劑進行回收;(8)在包衣過程中濕氣不斷排出,新鮮空氣不斷補充,等包衣液噴完後,幹燥一段時間關閉熱源、風機,打開蝶閥將物料卸出。如此操作,可使顆粒狀物料得到緩控釋作用。

 

2.對大顆粒采用底噴流化噴動床進行包衣機理的探討
2.1問題的提出
通常流化床幹燥具有以下特點:(1)傳熱效果良好,生產能力大特點;(2)流化床內溫度分布均勻,適用於某些熱敏物料幹燥;(3)可以連續操作,也可間歇操作;(4)產品含水率穩定;(5)設備的投資費用低廉,維修工作量較小。而通用性流化床包衣技術則利用所有顆粒都懸浮在流化氣流中,可以噴射各種包衣液,並進行濕熱交換。常有三種包衣液噴射進行包衣,即頂噴、底噴及側噴三種形式,為了使衣膜均勻連續,盡量做到減少液滴的行程(即液滴從噴頭出口到達顆粒表麵的距離),流化床包衣能基本保持其原有特性,以達到均一性、理想鋪展性和衣膜的均勻連續性。但是,這些通用流化床包衣設備中對於顆粒直徑>3mm以及堆積比重超過1.0g/cm3的顆粒狀物料存在著很大缺陷,物料在流化床中形成不了流態化,這就是不法進行流態包衣與幹燥。
 
2.2大顆粒為何不能在通用流化床流化,而隻能在噴動床得到流化?
翻開經典的流化床文獻均可找到流化床的Geldart顆粒分類圖,從圖中可看到:顆粒的形狀,尺寸和密度對其流態化的性能影響極大。其中,(1)A、B類顆粒適於流化,A類(細)顆粒因衝氣性好,床層中生成的氣泡小,特別適於催化過程;(2)C類過細,粒間有粘附性,氣體易呈溝通過,並不適用;D類有過大,隻在噴動床中才能較好流化。因此,隻有錐型噴動床才能適合相對粗大的顆粒(一般粒徑為2~8 mm)達到流化狀,這基於氣體經由噴嘴或孔板垂直向上射入, 形成一個隨流體流速的增高而逐漸向上延伸的射流區。當氣體噴射速度足夠高時, 就會形成具有稀相噴射區、密相環縫區、噴泉區的噴動現象,這種噴動現象不同於普通散式流化床。與普通散式流化床相比, 噴動床具有以下特點:(1)顆粒流動更簡單, 更有規律, 流化性能更好;(2)對物料尺寸的限製更強, 一般情況下幹燥、窄篩分、體表麵積大的物料。
 
2.3底噴用在流化噴動床包衣的特點
底噴的基理為:噴動流態化與噴霧相結合,形成噴泉狀態,使工業化包衣變得現實,其工藝的廣泛運用至今尚無其它形式所能相比。在流化噴動床床錐底中央設置霧化器(即底噴),同時在錐形筒體上設有導向筒,以滿足大部分風量通過,形成類噴泉式的流態化,顆粒從導向筒內由氣流加速而上升,從中心噴出再離開導向筒,向四周散落到環形區,然後依靠自身重力緩慢下降,到錐底後又被上升氣流噴射上去,如此循環。使物料具有高度的分散性,因而,底噴噴動床包衣工藝具有人們所期望的工藝重複性。底噴流化噴動床包衣特點:
(1)同向噴液會使噴液方向顆粒運動方向一致,這種運動所呈現出快速、持續和均一;
(2)包衣液是噴液在噴嘴附近運動有序的顆粒表麵,故液滴到被包顆粒表麵距離較短,易形成連續緊密的包衣膜;
(3)包衣膜質量好、適用大顆粒及較大批量生產。
 
2.4底噴流化噴動床幾個要素的簡述
底噴流化噴動床不是每一個產品就能適用任何顆粒的包衣,而是要根據不同物料特性作不同結構和工藝的設計,要通過大量計算得到結構與工藝參數,才方能用於生產,大致有以下幾方麵:
(1)氣流輸送速度,它與顆粒運動頻率有關,它是決定顆粒離開導向筒向擴大部分建立沸騰的基本要素。雖然,氣流輸送速度能由PLC控製變頻調節,但仍與噴動床錐體錐角、幹燥器^大直徑與^小直徑比、噴動床幹燥器錐體高度以及幹燥器容積等結構因素有關。
(2)噴動床幹燥器的壓力損失,其決定於中心上升的氣流,也與流化速度變化有關。當床層頂部截麵上達到流化狀態時,而在中心底部截麵上應大大超過流化開始速度,即在床層開始沸騰之前壓力損失達到^大。一旦沸騰後,再繼續增大氣速,則壓力損失迅速下降到較穩定值。
(3)包衣霧化噴嘴的設置,即與噴嘴噴射角、噴射氣壓與設置位置等有關。
 
3.底噴流化噴動床的特點
久久av国产av日本公司近期研製的底噴流化噴動床是底噴流化床包衣、大顆粒噴動床幹燥、節能環保與現代控製等技術的有機結合,該設備的技術特點表現如下:
(1)底噴流化噴動床整機高度與筒體直徑之比比較大,能直接形成噴射區。當風速大於20m/s,物料在流化床內形成噴射狀,包膜直徑>3mm的顆粒效果比較理想。然而,普通流態化包衣設備設計時風速都一般<4m/s,對大顆粒物料進行包衣往往不能形成流態化,且在包衣時不能形成很好的物料循環鏈,也就不能實現包衣的功能。誠然,采用底噴流化噴動床包衣技術解決了此問題,且包衣液能均勻的霧化在物料表麵,在物料表麵形成了一層致密的包衣膜,從而使物料的包衣成品率達到近100%。
   (2)通過循環係統,將包衣液中的有機溶劑通過冷凝器冷凝回收使用,降低了包衣成本,同時保護了環境。大部分傳統的流態化包衣設備都是敞開式的,對於含有機溶劑的包衣液都不能循環,造成了浪費,同時汙染了環境,無形中還增加了包衣成本。然而,底噴流化噴動床是一個循環係統,包衣液通過輸液泵進入噴槍後霧化在物料表麵,而隨著熱風的不斷噴霧射入,含有有機溶劑的濕空氣隨著熱風進入到冷凝器中,而有機溶劑通過冷凝器冷凝後收集再回收循環利用,這樣就節約了包衣成本,具有實用性和經濟性。
(3)采用旋風分離器收集粉塵,減少係統阻力,節約了風機能耗。有些傳統流態化包衣設備在包衣剛開始時,由於碰撞產生的極少量細粉都是通過布袋除塵器收集,易造成布袋極易被包衣液粘結而影響透氣性能。然而,該係統中粉塵則采用旋風分離器來收集,這樣比傳統的布袋除塵器收集在係統阻力上減少了1000Pa,從而改變了傳統布袋除塵器的不完善之處。
(4)底噴流化噴動床的產品處理量250~500kg/批,隻需1個噴嘴,改變了部分傳統流態化包衣設備采取多個噴嘴的結構形式。當傳統流態化包衣設備產量在250~500kg/批時,需3~7支噴嘴,從而使得壓縮空氣能耗大大加大。從產業化角度來講,這種包衣設備已經是大型化的設備。然而,對於該設備來說,250~500kg/批的隻是小型設備,且隻需一個噴嘴就可以解決生產能力的問題。同時,1個噴嘴與傳統的同種設備需3~7個噴嘴相比,壓縮空氣節省了2/3以上,使得能耗大大降低。
(5)單一噴嘴結構和正壓循環操作,節約了能耗。底噴流化噴動床操作係統采用正壓循環操作,隻有小部分新鮮空氣進入設備,同時小部分潮濕的濕空氣排出設備。而傳統的包衣都是負壓實敞開式操作,這樣就會浪費很多熱能,熱量消耗是該種設備的2倍以上,從而使得該設備在設計上符合國家倡導節約型社會的原則。
(6)整套裝置的控製係統采用人機界麵(即PLC+觸摸屏控製),工藝流程能動態顯示。物料的包衣狀態可及時監控,並對包衣工藝進行調整,控製比較方便。
(7)設備的整體設計科學、合理,安全可靠,各項指標達到國家環保要求。
(8)設備還可根據用戶要求設置在位清洗裝置,清洗方便。
 
4.對底噴流化噴動床在製藥工業應用的希望
近期底噴流化噴動床在久久av国产av日本公司研發成功,而其^初成功應用於複合肥料行業,對肥料顆粒進行控釋性包衣,故當初設備冠名包膜控釋肥料底噴流化噴動床,它適合於大顆粒物料的包衣幹燥,有效地解決了國內控釋肥料工業化生產的控釋肥料包衣設備的瓶頸問題,使肥料提高了利用率。該設備已在華南農業大學控釋肥產品中使用,用戶反映設備運行良好,生產的產品能達到工藝要求。
雖然,該產品能適應肥料與樹脂等行業的大顆粒包衣,但在製藥工業的應用仍屬空白,根據工藝小試與多位製藥行業^的意見,該底噴流化噴動床也^適用於製藥行業大顆粒進行緩控釋包衣,特別是複合中藥的小丸劑進行包衣,故本公司把此設備另謂稱緩控釋大顆粒包衣機。因此,筆者寫此文的另一重要目的便是推廣其在製藥行業的應用,本公司更願意對此進行更優惠的技術合作。
 
5.結語
本文從底噴流化噴動床的概念入手,對大顆粒采用底噴流化噴動床包衣機理的探討,闡述了底噴流化噴動床的特點,並對其應用談了個人看法,目的能讓這一產品能在製藥工業中得到更好地應用,能讓底噴流化噴動床產品得到廣泛應用,真正成為製藥行業的緩控釋大顆粒包衣機。可以說,任何設備的形成依賴於工藝小試的技術,而新設備的發展將帶動新劑型和新工藝的變革。目前,新劑型開發是發展中國家製藥工業所普遍采用的途徑,其中緩控釋丸劑的開發及工業化應用,必須做到兩者的結合、工藝設備互補以及技術共享,這樣具有良好前景。
 
參考文獻:
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(2)金湧等. 流態化工程原理[M],北京清華大學出版社, 2001. 360
(3)胡慶元等.粗顆粒在錐型床中的流化特性[J],高校化學工程學報,2000 Vol.14 No.1 P.12-18
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