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造粒方法簡述及自動(dòng)造粒理論與設(shè)備初探

來源：塑膠五金網(wǎng)發(fā)布時(shí)間：2015-02-02 14:38:24點(diǎn)擊率：

　　1.前言

　　目前，造粒技術(shù)已在醫(yī)藥、食品、建材、化工、冶金等各行各業(yè)得到了越來越廣泛的應(yīng)用，同時(shí)造粒技術(shù)本身也在應(yīng)用的過程中不斷地創(chuàng)新、發(fā)展和提高，并創(chuàng)造出了多種不同的造粒方法。如沸騰式流化床造粒法、噴霧干燥式造粒法、離心式流化床造粒法、擠出滾圓法等。這些方法各有特點(diǎn)和不同的用途。下面就造粒技術(shù)在制藥行業(yè)中的應(yīng)用情況分別介紹幾種主要造粒方法，其中根據(jù)本文題目的要求著重介紹離心式流化床造粒法。

　　2.幾種不同的造粒方法

　　2.1沸騰造粒法

　　沸騰造粒法在幾種方法中效率 。其原理是利用從設(shè)備底部吹入的風(fēng)力將粉粒浮起與上部噴槍噴出的漿液充分接觸后相互碰撞而結(jié)合成顆粒。如圖1所示。用此種方法生產(chǎn)出的顆粒較為疏松，真球度及表面光潔度都很差，適于制造要求不高的顆粒或?yàn)槠渌苿┳銮捌诩庸ぁ?/p>

　　圖2所示的造粒方法是在沸騰造粒法的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。即在沸騰造粒筒的下部中央配置一小直徑的芯筒或稱隔離筒，將底部熱風(fēng)通風(fēng)孔板的通風(fēng)面積分布為中心大四周小而形成中心熱風(fēng)流量大于四周的狀態(tài)。在不同風(fēng)力的作用，顆粒在筒中從芯筒中間上浮與裝在底部中央的噴槍噴出的粘結(jié)劑接觸，再與上部落下的粉料粘結(jié)后由芯筒外部沉降下來，形成顆粒的上下循環(huán)流動(dòng)，達(dá)到使顆粒均勻長大的目的。此種方法制造出的顆粒仍然比較疏松，但顆粒的尺寸比較均勻。用此方法對顆粒進(jìn)行表面涂覆包衣效果良好。

　　2.2噴霧干燥法

　　噴霧干燥法是將濃縮的漿液通過噴嘴或離心轉(zhuǎn)盤噴出形成微小液滴，在高溫?zé)犸L(fēng)的作用下，水分迅速蒸發(fā)形成干燥顆粒。如圖3所示。此種方法生產(chǎn)出的顆粒帶有水分蒸發(fā)時(shí)留下的空隙，同樣比較疏松，雖然可以連續(xù)生產(chǎn)，但產(chǎn)量較低，而且設(shè)備龐大，同時(shí)需要前期萃取、過濾、濃縮等一系列處理設(shè)備配套。此種方法適于制造速溶類食品或中藥制劑。

　　2.3擠出滾圓造粒法

　　擠出滾圓造粒方法是先將濕團(tuán)狀藥物通過篩板擠成條狀，切斷形成棒狀小粒，然后在離心盤中滾成圓粒。如圖4所示。此方法簡單實(shí)用效率較高，顆粒密度大，顆粒真球度和表面光潔度取決于轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速和滾圓的時(shí)間，稍有凸凹現(xiàn)象。是一種較為理想的高密度顆粒制造方法。

　　3.離心造粒法及其自動(dòng)造粒理論

　　離心法造粒是在離心轉(zhuǎn)盤上輸入一定量的母粒，母粒在離心力、摩擦力及擋板的作用下，在轉(zhuǎn)盤與筒體的過渡曲面上形成渦旋運(yùn)動(dòng)的粒子流，同時(shí)在這種粒子流的表面按一定規(guī)律噴射霧化的粘結(jié)劑和供給粉料，并在轉(zhuǎn)盤與外筒體間的環(huán)縫中不斷吹入的熱風(fēng)的，使母粒不斷放大。其結(jié)構(gòu)原理如圖5所示。用這種方法制出的顆粒均勻致密，表面光潔度及真球度很高。

　　在離心造粒過程中，影響造粒質(zhì)量的因素很多。但在實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)，對一次造粒過程而言，粘結(jié)劑流量qj和粉料流量qf是影響造粒質(zhì)量的兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，其它參數(shù)均可保持常量。因此 參數(shù)的匹配問題就變成了尋找粘結(jié)劑流量qj和粉料流量qf在造粒過程中的普遍變化規(guī)律。

　　一般來講，離心造粒的過程可分為三個(gè)階段，即：母粒潤濕、尺寸放大和拋光干燥。母粒潤濕階段的目的是提前均勻使母粒表面涂覆粘結(jié)劑以創(chuàng)造母粒粘結(jié)粉料的初始條件。尺寸放大是在母粒不斷地粘結(jié)粉料及涂覆粘結(jié)劑的過程中顆粒直徑不斷增大，這是造粒過程中 關(guān)鍵的階段，也是自動(dòng)造粒理論所要解決的問題所在。拋光干燥階段是在停止供料的情況下轉(zhuǎn)盤繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，使顆粒表面得到進(jìn)一步拋光和干燥。

　　在尺寸放大階段，顆粒直徑的增長速度dD/dt應(yīng)始終保持為常數(shù)，即要保持供料速率與顆?？偙砻娣e之間的正確比例。我們稱之為供料比ω。同時(shí)在這一階段中粘結(jié)劑流量qj和粉料流量qf的比例也應(yīng)保持一個(gè) 的常數(shù)。我們稱之為漿粉比[α]。另外，在尺寸放大前我們可以根據(jù)母粒直徑d0和放大后顆粒的 終直徑D0求出一個(gè)稱為放大倍數(shù)K=D0/d0的值。

　　在上述情況下，我們可以認(rèn)為一定量的母粒在離心轉(zhuǎn)盤的作用下行成的渦旋粒子流中每個(gè)顆粒接觸霧化粘結(jié)劑和粉料的概率均相等。因此，他們的增長規(guī)律也是相同的。那么，在一定的時(shí)間T內(nèi)它們的直徑增長速度為：

　　這就是顆粒直徑的增長規(guī)律，是線性的。

　　由于球粒的體積為：V=πD3/6，將其微分后可得：

　　兩邊各乘以顆?？倲?shù)μ和平均密度ρ，則可得供料流量：

　　我們稱其為初始供料流量。

　　其 值取決于粘結(jié)劑和粉料的物理性質(zhì)，可由試驗(yàn)確定。當(dāng)ω已知時(shí)，可用(7)式計(jì)算出放大時(shí)間T。

　　在(4)式中，供料流量q應(yīng)為粘結(jié)劑流量qj與粉料流量qf的總和，即：

　　q=qj+qf

　　根據(jù)前面提到的在放大過程中，漿粉比：α=qj/qf應(yīng)保持常數(shù)。于是：

　　因此，供粉流量的變化規(guī)律為：

　　粘結(jié)劑流量的變化規(guī)律為：

　　式中： qf0--初始粉料流量

　　qj0--初始粘結(jié)劑流量

　　根據(jù)式(6)我們便可以求得初始粘結(jié)劑流量qj0和初始粉料流量qf0。

　　 漿粉比[α]可根據(jù)原料的物理性質(zhì)通過試驗(yàn)確定。

　　上述理論在實(shí)踐中非常實(shí)用。利用計(jì)算出的粘結(jié)劑和粉料流量的初始值以及它們在造粒過程中的變化規(guī)律方程，對它們的流量變化規(guī)律進(jìn)行精確的控制，便可在離心造粒設(shè)備中制造出高合格率、高質(zhì)量的球形顆粒。是批量生產(chǎn)高密度小直徑顆粒的理想方法。已在我所生產(chǎn)的BZJ系列離心式造粒設(shè)備及HBZ型造粒設(shè)備的實(shí)用中得到證明，并在實(shí)際生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。

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