干法制粒專(zhuān)業(yè)技術(shù)

1、干法制粒技術(shù)干法制粒： 它是干粉經(jīng)擠壓、破碎、整粒，制成所需干顆粒的過(guò)程。使用的設(shè)備就是干法 造粒機(jī)。關(guān)于干法造粒機(jī)的討論，本樓主查遍了百度、谷歌等網(wǎng)站，未找到類(lèi)似的闡述干法 造粒機(jī)缺陷及改進(jìn)的文獻(xiàn)。究其原因，可能是大家關(guān)注的不多，另外，這種設(shè)備的使用用戶相對(duì)也不多。一、干法造粒作業(yè)的目的以下幾點(diǎn)：1. 將物料制成理想的結(jié)構(gòu)和形狀；2. 為了準(zhǔn)確定量、配劑和管理；3. 減少粉料的飛塵污染；4. 制成不同種類(lèi)顆粒體系的無(wú)偏析混合體；5. 改進(jìn)產(chǎn)品外觀；6. 防止某些固相物產(chǎn)生過(guò)程中的結(jié)塊現(xiàn)象；7. 改善分離狀原料的流動(dòng)特性；8. 增加粉料的體積質(zhì)量，便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸；9降低有毒和腐蝕性物料處理作業(yè)

2、過(guò)程中的危險(xiǎn)性；10. 控制產(chǎn)品的溶解速度；11. 調(diào)整成品的空隙率和比表面積；12. 改善熱傳遞效果和幫助燃燒；13. 適應(yīng)不同的生物過(guò)程。二、粉體物料顆粒形狀性質(zhì)在用強(qiáng)壓造粒法進(jìn)行造粒過(guò)程中，粉末是在限定的空間中通過(guò)施加外力而壓緊為 密實(shí)狀態(tài)的。產(chǎn)生穩(wěn)定團(tuán)聚的力有絮團(tuán)的橋連力、 低粘度液體粘結(jié)力、表面力和 互聚力。團(tuán)聚操作的成功與否，一方面取決于施加外力的有效利用和傳遞，另一方面也取決于顆粒物料的物理性質(zhì)。顆粒形狀是指一個(gè)顆粒的輪廓邊界或表面上各點(diǎn)所構(gòu)成的圖像。顆粒形狀直接影響粉體的其他特性，如流動(dòng)性、填充性等，亦直接與顆粒在混合、貯存、運(yùn)輸、 燒結(jié)等單元過(guò)程中的行為有關(guān)。工程中，根據(jù)不同

3、的使用目的，人們對(duì)顆粒的形 狀有不同的要求。 例如：高速干壓法成型的墻地磚坯粉， 要求在模具中填充迅速、 排氣順暢， 故以球形粒子為宜； 混凝土集料則要求強(qiáng)度高和緊密的填充結(jié)構(gòu)， 因 此碎石的形狀希望是正多面體。 反過(guò)來(lái)， 顆粒形狀因形成的過(guò)程不同而不同， 例 如，簡(jiǎn)單擺動(dòng)式顎式破碎機(jī)會(huì)產(chǎn)生較多的片狀產(chǎn)物； 噴霧干燥制備的粉料則多為 球形顆粒。因此，對(duì)各種顆粒形狀需要定量加以描述，以示區(qū)別。另一方面，在理論研究和工業(yè)實(shí)際中，往往將形狀不規(guī)則的顆粒假定為球形， 以方便計(jì)算粒徑， 實(shí)驗(yàn)結(jié)果也容易再現(xiàn)。 正因如此， 從而成為理論計(jì)算與實(shí)際情 況出入很大的主要原因之一。 所以一般需將有關(guān)理論公式中的顆

4、粒尺寸乘以表示 外形影響的系數(shù)加以修正。自然界中和工業(yè)生產(chǎn)中遇到的顆粒并非理想的規(guī)則體， 如球形，其形狀是千差萬(wàn) 別的：球形 (spherical) 、立方體 (cubical) 、片狀 (platy ， discs) 、柱狀 (prismoidal) 、鱗狀 (flaky) 、粒狀 (granular) 、棒狀 (rodlike) 、針狀 (needle-like ， acicular) 、纖維狀 (fibrous) 、樹(shù)枝狀 (dendritic) 、海綿狀 (sponge)、塊狀(blocky)、尖角狀(sharp)、圓角狀(round)、多孔(porous)、聚 集體(aglomela

5、te)、中空(hollow)、粗糙(rough)、光滑(smooth)、毛絨的 (fluffy ， nappy)。用數(shù)學(xué)語(yǔ)言描述的幾何形狀， 除特殊場(chǎng)合需要三種數(shù)據(jù)以外， 一般至少需要兩種 數(shù)據(jù)及其組合。 通常使用的數(shù)據(jù)包括三軸方向顆粒大小的代表值， 二維圖像投影 的輪廓曲線， 以及表面和體積等立體幾何各有關(guān)數(shù)據(jù)。 習(xí)慣上將顆粒大小的各種 無(wú)因次組合稱為形狀指數(shù) (shape index) ，立體幾何各變量的關(guān)系則定義為形狀 系數(shù) (shape factor) 。1 形狀指數(shù)1) 均齊度 (proportion)顆粒兩個(gè)外形尺寸的比值長(zhǎng)短度 (elongation)N 和扁平度(flack i

6、n ess,flat ness)M 可以根據(jù)三軸徑 L、B> T之間的比值導(dǎo)出：長(zhǎng)短度N=長(zhǎng)徑/短徑=L/B ( > 1)扁平度M=短徑/厚高度=B/T ( > 1)當(dāng)L=B=T時(shí)，即立方體的上述兩指數(shù)均等于12) 充滿度 (space filling factor)體積充滿度Fv,又稱容積系數(shù)，表示顆粒的外接直方體體積與顆 粒體積V之比，即：Fv=LBT/V( > 1)Fv 的倒數(shù)可看作顆粒接近直方體的程度，極限值為 1。面積充滿度 Fb,又稱外形放大系數(shù)，表示顆粒投影面積A與最小外接矩形面積之比，即：Fb=A/LB ( < 1)3) 球形度 (degree o

7、f sphericity)球形度或稱真球度，表示顆粒接近球體的程度：書(shū) 0=n DV2/S ( < 1)DV=(6V/ n )1/3式中DV表示顆粒的球體積相當(dāng)經(jīng)，S為顆粒表面積，V為顆粒的體積。對(duì)于形狀不規(guī)則的顆粒， 當(dāng)測(cè)定其表面積困難時(shí)， 可采用實(shí)用球形度， 即：書(shū)0，二與顆粒投影面積相等的圓的直徑/顆粒投影的最小外接圓的直 徑(< 1)4) 圓形度 (degree of circularity)圓形度又稱輪廓比，表示顆粒的投影與圓接近的程度：書(shū)c=n DH/LDH=(4A/n )1/2L表示顆粒投影的周長(zhǎng)。5) 圓角度 (roundness)表示顆粒棱角磨損的程度，其定義為：

8、圓角度=Eri/NR ( < 1)式中ri 顆粒輪廓上的曲率半徑；R最大內(nèi)接圓半徑；N- 角數(shù)。2 形狀系數(shù)1) 表面積形狀系數(shù)s=顆粒的表面積/(平均粒徑)2=S/dp2 ( > 1)2) 體積形狀系數(shù)v=顆粒的體積/(平均粒徑)3=V/dp3 ( < 1)3) 比表面積形狀系數(shù)=表面積形狀系數(shù)/體積形狀系數(shù)二S/v （ > 1）對(duì)于球形顆粒，上述三個(gè)形狀系數(shù)分別為： s= n d02/d02= n v = n do3/6d03= n /6二 s/ v =6 n / n =6必須指出的是， 由于顆粒的粒徑表示方法很多， 因此采用不同的粒徑表 示方法可以定義出不同的形狀

9、系數(shù)。 另外，粒徑值又與粒徑的測(cè)量方法有關(guān)， 因 此形狀系數(shù)的數(shù)值亦隨測(cè)量方法不同而異。 所以，在使用形狀系數(shù)時(shí)， 一定要注 意顆粒徑的具體表達(dá)形式。4）粗糙度系數(shù)前述的形狀系數(shù)是個(gè)宏觀量。 如果微觀地考察顆粒， 會(huì)發(fā)現(xiàn)粒子表 面往往是高低不平的， 有許多微小裂紋和孔洞。 其表面的粗糙程度用粗糙度系數(shù) R來(lái)表示：R = 粒子微觀的實(shí)際表面積 /表觀視為光滑粒子的宏觀表面積 （>1）顆粒的粗糙程度直接關(guān)系到顆粒間和顆粒與固體壁面間的摩擦、粘 附、吸附性、 吸水性以及孔隙率等顆粒性質(zhì)， 也是影響造粒操作設(shè)備工件被磨損 程度的主要因素之一。因此，粗糙度系數(shù)是一個(gè)不容忽視的參數(shù)。目前干法制粒機(jī)進(jìn)

10、口的主要有日本友誼公司、德國(guó)亞歷山大、美國(guó) Fitzpatrick 公司等。干法制粒或直接壓片， 應(yīng)選擇粘合性和可壓性較好的輔料。 這樣有利于生產(chǎn)操作 和成品的質(zhì)量穩(wěn)定。 乳糖有較好的可壓性， 制得片劑外觀也好； 蔗糖有較好的可 壓性，但可能會(huì)吸潮；MCC勺粘合性較好；可壓性淀粉，可壓性好，流動(dòng)性也好, 可作為必選；甘露醇的可壓性和流動(dòng)性都一般；糊精的粘合性也不錯(cuò)。建議用可壓性淀粉，乳糖，糊精，MCC按照一定的比例組方，當(dāng)然也要考慮主 藥勺性質(zhì)，估計(jì)會(huì)有較滿意勺結(jié)果。干法制粒及粉末直接壓片用輔料應(yīng)有良好的流動(dòng)性和壓縮成型性， 即干燥粘合作 用。（ 1 ）微晶纖維素 也用于濕法制粒的輔料。其噴霧

11、干燥法制成的產(chǎn)品的流動(dòng)性 較好，藥品的容納量較大 （即加入較多藥品不致對(duì)其流動(dòng)性及壓縮成型性產(chǎn)生嚴(yán) 重不良影響）。（ 2）預(yù)膠化淀粉 部分預(yù)膠化的淀粉稱為可壓性淀粉。 本品是由淀粉加工制成， 其流動(dòng)性好，休止角 <40°，壓縮成型性好，兼有崩解作用，壓成之藥片崩解快，藥物的釋放性能好；本品有自身潤(rùn)滑作用，推片力小。用本品壓片時(shí)，應(yīng)含有適 量的水分，否則片劑的硬度不足；為改善片劑的外觀而加入潤(rùn)滑劑時(shí)， 如選用硬 脂酸鎂，應(yīng)盡量減少用量，否則影響片劑的硬度，硬脂酸對(duì)片劑的硬度影響較小。 單用本品為稀釋劑壓成的藥片的硬度雖較好，但片劑的脆碎度不太好，如與微晶纖維素配合應(yīng)用，則效果更好

12、。（3） 乳糖（噴霧干燥品等）、磷酸氫鈣、硫酸鈣等均可用干法制粒及粉末直 接壓片。（4）復(fù)合輔料 國(guó)外有多種直接壓片用的輔料，醫(yī)學(xué)' 教育網(wǎng)搜集整理多數(shù)主要 由糖類(lèi)組成，例如前述的“ Ludipress ”即由乳糖、PVP交聯(lián)PVP組成，并成細(xì) 顆粒狀；再如“ Di-Pac ”主要由蔗糖制成：“Soludexl5 ”由麥芽糖糊精等組成：“ EmdeX中含有90%- 92%的葡萄糖及2.25%的麥芽糖。上等復(fù)合輔料的休止角 均在30°左右或小于30°，流動(dòng)性很好，壓縮成型性好，片劑的外觀、崩解及 藥物溶出均較好，可以大幅度地簡(jiǎn)化片劑生產(chǎn)過(guò)程。迄今我國(guó)尚無(wú)國(guó)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)復(fù)合

13、輔料上市，急待填補(bǔ)空白。干法制粒需要注意的幾個(gè)方面干法制粒的優(yōu)點(diǎn)：干法制粒一般情況下不需要加入添加劑，直接可 以將干粉制成顆粒，增加堆積密度，改善外觀和流動(dòng)性及可控制崩解度, 便于貯存和運(yùn)輸，較濕法制粒節(jié)省能源，改善濕法制粒的多道工序，減 少污染。另對(duì)于某些濕熱條件下不穩(wěn)定的藥物制粒效果更為明顯。干法制粒的適用范圍：一般含結(jié)晶水的物料、中藥提取物，以及含 一定水分（3%-8%左右的物料均可用干法制粒，除少數(shù)特殊物料如面粉、 炭黑、石墨之類(lèi)的物料很難制粒， 還有純中藥粉碎的沒(méi)經(jīng)過(guò)特殊處理的 也很難造粒，可以考慮加入適當(dāng)輔料；粉料的細(xì)度在80-300目左右較佳，對(duì)較粗或較細(xì)粉對(duì)干粉制粒均有較大影響

14、：對(duì)較粗的粉，制粒的顆 粒不均勻，對(duì)較細(xì)的粉末，在送料和壓片時(shí)存在一定的難度，會(huì)直接影 響顆粒的成品率。干法制粒機(jī)的成品率：干法制粒機(jī)的原理就是將干粉直接壓制成薄 片再進(jìn)行粉碎和整粒，所以干法制粒中成品率高與低，首先與物料配方有著直接的關(guān)系，可壓性好的物料成品率要高點(diǎn)； 另與所壓的片的強(qiáng)度 及制粒的刀具結(jié)構(gòu)及粉碎速度快慢有很大的關(guān)系，壓片的強(qiáng)度與壓力的大小和送料、壓片速度有關(guān)，送料過(guò)程也是一個(gè)預(yù)壓過(guò)程和脫氣過(guò)程， 如果盡可能的將物料中空氣排盡， 并且讓物料有一個(gè)預(yù)停留區(qū)，這樣壓 出的片就不會(huì)出現(xiàn)斷斷續(xù)續(xù)， 這樣在其他情況不變的情況下， 成品率相 對(duì)也會(huì)提高；制粒的刀具結(jié)構(gòu)會(huì)直接影響顆粒的成品率

15、，如果所壓的片 在制粒箱體內(nèi)頻率粉碎，這樣也會(huì)降低成品率，本公司參考國(guó)外制粒方 式采用滾壓式，使物料很快從篩網(wǎng)中滾壓出去，而提高成品率，另粉碎 速度越慢顆粒成品率越高，在不堵網(wǎng)孔的情況下盡可能慢點(diǎn)。國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)只要成品率達(dá)30%干法制粒機(jī)已符合要求。（以淀粉為標(biāo)準(zhǔn)20-60目）制 粒過(guò)程中物料變色問(wèn)題：一般物料通過(guò)干法制粒后顏色會(huì)和原來(lái)粉料有 差異，因?yàn)榉鄣谋砻娣e比顆粒的表面積大，所以對(duì)光線的反射也有所不 同，另經(jīng)過(guò)壓制后的顆粒較原粉的堆積密度增加，所以顆粒的顏色也會(huì)加深，一般情況下作用的壓輪上的壓力越大顏色會(huì)變得越深，作用在壓輪上的壓力不僅僅是油泵的壓力，還與送料速度和壓片速度有關(guān)，在壓 力和壓

16、片速度一定的情況下，送料速度越快，作用在壓輪間的壓力越大， 反之越小，同樣在壓力和送料速度一定的情況壓片速度越慢，作用在壓輪間的壓力越大，反之越小。故用戶在使用干法制粒機(jī)時(shí)要根據(jù)物料的 實(shí)際情況選擇一個(gè)最佳的壓力和速度，這樣在保證產(chǎn)品性能基礎(chǔ)上提高 產(chǎn)品的一次成品率。干法制粒參數(shù)的調(diào)整冋題干法制粒機(jī)為適用于多種物料，所以干法 制粒機(jī)的壓力、送料、壓片、破碎、整粒速度均可調(diào)整，這樣對(duì)操作干 法制粒機(jī)的要求就會(huì)高一點(diǎn)，一般出廠前生產(chǎn)廠家會(huì)提供一個(gè)相對(duì)參 數(shù)，但在實(shí)際使用時(shí)要根據(jù)物料特性以及所要求的顆粒結(jié)實(shí)程度、 顆粒 大小進(jìn)行合理調(diào)整，一般對(duì)于流動(dòng)性較好的物料， 送料速度可以較慢一 點(diǎn)，對(duì)易成形物料壓力可以小一點(diǎn)，對(duì)于所做顆粒較大的情況，破碎整 粒速度可以慢一點(diǎn)，只要不堵篩網(wǎng)網(wǎng)孔即可，在調(diào)整時(shí)，可以將其他參 數(shù)不變的情況下，適當(dāng)改變一個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)?？傊{(diào)整參數(shù)，只要掌 握每個(gè)參數(shù)所表示的意義即可，在實(shí)際操作時(shí)根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)節(jié)， 也是靠不斷試驗(yàn)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，