噴霧制粒設(shè)備特性及生產(chǎn)實(shí)踐中常見問題分析

      噴霧制粒是制藥工業(yè)中一項(xiàng)關(guān)鍵的工藝技術(shù)，它利用霧化器將藥物溶液或混懸液霧化成細(xì)微液滴，并噴入熱氣流中，使溶劑快速蒸發(fā)，從而直接獲得干燥的球狀顆粒，但在實(shí)際操作中，工藝參數(shù)控制、設(shè)備選型及維護(hù)等問題常影響產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率。本文結(jié)合行業(yè)實(shí)踐與技術(shù)文獻(xiàn)，探討噴霧制粒過程中的常見問題及應(yīng)對(duì)策略。

       一、噴霧制粒的原理及設(shè)備特點(diǎn)

       噴霧制粒設(shè)備的核心是噴霧干燥制粒機(jī)，其工作原理是將空氣通過濾器過濾后，經(jīng)加熱器加熱形成熱氣流，然后通過噴霧系統(tǒng)將料液霧化成液滴，液滴與熱氣流接觸后迅速干燥形成顆粒。這種設(shè)備具有以下特點(diǎn)：

       一步完成制粒：噴霧制粒能夠?qū)⒁后w原料直接轉(zhuǎn)化為粉狀固體顆粒，實(shí)現(xiàn)了原料液的濃縮、干燥、制粒等環(huán)節(jié)的一體化，簡化了工藝流程。

       干燥速度快：噴霧制粒設(shè)備的熱風(fēng)溫度較高，但由于霧滴的表面積大，干燥速度非?？?，通常只需數(shù)秒至數(shù)十秒，物料的受熱時(shí)間極短，干燥物料的溫度相對(duì)較低，特別適合于熱敏性物料的處理。

       顆粒質(zhì)量高：所制得的顆粒多為中空球狀粒子，粒度范圍約在 30μm 至數(shù)百微米，堆密度約在 200～600kg/m?，具有良好的溶解性、分散性和流動(dòng)性，有利于后續(xù)的加工和使用。

       適用范圍廣：除了常見的藥物制粒外，噴霧干燥制粒技術(shù)近年來在抗生素粉針的生產(chǎn)、微型膠囊的制備、固體分散體的研究以及中藥提取液的干燥中也都得到了廣泛應(yīng)用。

       二、噴霧制粒過程中的常見問題

       顆粒結(jié)塊或粘連：霧化器是噴霧干燥制粒機(jī)的關(guān)鍵部件，其性能和設(shè)置直接影響霧化效果。如果霧化器存在缺陷或者設(shè)置不當(dāng)，如壓力式霧化器的壓力不足、氣流式霧化器的氣壓不穩(wěn)定或離心式霧化器的轉(zhuǎn)速不適宜，會(huì)導(dǎo)致霧滴大小不均勻或霧化效果差，進(jìn)而使顆粒結(jié)塊或粘連。此外，工藝參數(shù)不合理也會(huì)導(dǎo)致此問題，例如進(jìn)風(fēng)溫度過高，會(huì)使粘合劑在霧化時(shí)即被干燥，無法成粒；進(jìn)風(fēng)溫度過低，則粘合劑與顆粒接觸時(shí)間過長，制得的顆粒會(huì)更硬實(shí)，且易結(jié)塊。

       霧滴干燥不徹底：熱氣流及霧滴的流向是影響霧滴干燥情況的重要因素。并流型適用于熱敏性物料的干燥制粒，但若并流速度不匹配，霧滴可能未完全干燥就離開干燥室；逆流型和混流型則不適用熱敏性物料，且對(duì)霧滴干燥的均勻性要求較高，若操作不當(dāng)，易出現(xiàn)干燥不徹底的情況。

       顆粒細(xì)中粉過多：可能由以下幾種原因?qū)е拢阂皇丘ず蟿┑氖褂昧坎蛔慊蚍N類、濃度不適宜，無法使藥粉顆粒間形成穩(wěn)定的搭橋；二是風(fēng)機(jī)頻率過大、風(fēng)量過高或噴槍位置不匹配，加速了黏合劑或潤濕劑的揮發(fā)，導(dǎo)致藥粉不能被完全潤濕，阻礙顆粒抱團(tuán)長大；三是藥粉床的面積大于噴槍的噴霧范圍，中間藥粉接觸較多黏合劑形成大顆粒，而外圍藥粉接觸較少形成小顆粒。

       噴頭堵塞：噴頭堵塞是噴霧制粒過程中常見的問題之一。可能的原因包括：風(fēng)機(jī)頻率過高或槍頭位置過低，導(dǎo)致沸騰的物料與槍頭距離太近，濕物料粘在槍頭上；物料的供液速度過大，濕物料不能及時(shí)干燥，細(xì)粉黏在槍頭上；粘合劑的粘度較大，且粘合劑內(nèi)含有不溶性顆粒，易造成堵槍。

       堆密度過低：當(dāng)干燥氣體的溫度比所用溶劑的沸點(diǎn)高時(shí)，在干燥初期溶劑會(huì)迅速揮發(fā)，若選用的材料比較柔軟，液滴會(huì)不斷膨脹而不破裂，隨著溶劑不斷揮發(fā)，產(chǎn)品粒子上生成許多小孔，粒子被拉伸，導(dǎo)致堆密度過低、過于蓬松，會(huì)增加下游工藝的開發(fā)難度，難以用于壓片或需要多次工藝再加工，延長工藝路線，增加生產(chǎn)成本。

       顆粒色澤不均一：這可能是由于物料在投料后未混合均勻就進(jìn)行噴液，或者是噴頭噴液不均勻，導(dǎo)致部分顆粒接觸的粘合劑或藥液量不同，從而出現(xiàn)色澤差異。

       塌床現(xiàn)象：可能是由于噴霧速率過快、物料過濕或風(fēng)量不足，導(dǎo)致物料無法保持良好的流化狀態(tài)，進(jìn)而發(fā)生塌床。

       床層負(fù)壓高：細(xì)粉隨出風(fēng)口排出，會(huì)增加過濾除塵器的工作負(fù)擔(dān)，導(dǎo)致床層負(fù)壓升高，影響設(shè)備的正常運(yùn)行。

       三、解決噴霧制粒常見問題的措施

       針對(duì)顆粒結(jié)塊或粘連：應(yīng)首先檢查霧化器的類型和設(shè)置是否合理，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，對(duì)于壓力式霧化器，可調(diào)整壓力至合適的范圍；對(duì)于氣流式霧化器，穩(wěn)定氣壓并優(yōu)化氣流分布；對(duì)于離心式霧化器，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速以獲得均勻的霧滴。同時(shí)，合理設(shè)置進(jìn)風(fēng)溫度，根據(jù)物料的性質(zhì)和粘合劑的特點(diǎn)，選擇合適的溫度范圍，確保粘合劑能夠與藥粉充分接觸并形成穩(wěn)定的顆粒。

       針對(duì)霧滴干燥不徹底：在操作過程中，應(yīng)根據(jù)物料的熱敏性和粒度要求，合理選擇熱氣流及霧滴的流向類型。對(duì)于熱敏性物料，優(yōu)先選擇并流型，并確保并流速度匹配；對(duì)于非熱敏性物料，若采用逆流型或混流型，應(yīng)嚴(yán)格控制工藝參數(shù)，如溫度、風(fēng)量等，以保證霧滴干燥的均勻性和徹底性。

       針對(duì)顆粒中細(xì)粉過多：若因黏合劑問題，可增加黏合劑的使用量或更換粘度較大的黏劑合，但需注意防止堵塞噴槍口；若因風(fēng)機(jī)頻率或噴槍位置問題，應(yīng)減少風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)風(fēng)量，優(yōu)化噴槍設(shè)置或放置的位置；若因藥粉床面積與噴槍噴霧范圍不匹配，需調(diào)整噴槍角度、選擇合適的噴槍霧化度和霧化速率，使噴霧范圍與藥粉床面積相適應(yīng)。

       針對(duì)噴頭堵塞：控制風(fēng)機(jī)頻率在合理范圍內(nèi)，避免過高；合理設(shè)置槍頭位置，保持沸騰的物料與槍頭有適當(dāng)?shù)木嚯x；根據(jù)設(shè)備的處理能力和物料的性質(zhì)，調(diào)整物料的供液速度，確保濕物料能夠及時(shí)干燥；在使用粘合劑前，尤其是混懸液型粘合劑，應(yīng)進(jìn)行過篩處理，去除其中的不溶性顆粒。

       針對(duì)堆密度過低：適當(dāng)降低干燥氣體的溫度，減慢溶劑揮發(fā)速度，減少產(chǎn)品粒子上小孔的大量產(chǎn)生；降低物料的固含量，以降低料液的粘度，減小產(chǎn)品粒子被拉伸的狀態(tài)；調(diào)整工藝參數(shù)，如增加粘合劑的用量或改變粘合劑的種類，以提高顆粒的堆密度。

       針對(duì)顆粒色澤不均一：在投料后，預(yù)留足夠的時(shí)間使物料混合均勻后再進(jìn)行噴液；定期檢查噴頭的完好性和噴液的均勻性，如有問題及時(shí)更換或調(diào)整噴頭。

       針對(duì)塌床現(xiàn)象：加強(qiáng)對(duì)生產(chǎn)過程的監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)觀察物料的流化狀態(tài)。若出現(xiàn)流化狀態(tài)不好，應(yīng)立即停止噴霧，分析原因并調(diào)整工藝參數(shù)，如降低噴霧速率、增加風(fēng)量等，以恢復(fù)物料的良好流化狀態(tài)。

       針對(duì)床層負(fù)壓高：檢查抖袋裝置是否完好，如有破損及時(shí)更換；定期清理高效除塵器中的細(xì)粉，減輕過濾除塵器的工作負(fù)擔(dān)，從而降低床層負(fù)壓。

       四、噴霧制粒設(shè)備的選型與優(yōu)化

       在選擇噴霧制粒設(shè)備時(shí)，應(yīng)綜合考慮物料的性質(zhì)、生產(chǎn)工藝要求、生產(chǎn)規(guī)模等因素。對(duì)于熱敏性物料，應(yīng)優(yōu)先選擇并流型噴霧干燥制粒機(jī)，并確保設(shè)備的進(jìn)風(fēng)溫度調(diào)節(jié)范圍滿足生產(chǎn)需求；對(duì)于大規(guī)模生產(chǎn)，需選擇處理能力較大的設(shè)備，并合理設(shè)計(jì)干燥室的結(jié)構(gòu)和尺寸，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)，還應(yīng)關(guān)注設(shè)備的自動(dòng)化程度和控制精度，以實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝參數(shù)的精確控制和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而提高生產(chǎn)的穩(wěn)定性和產(chǎn)品的一致性。

       五、結(jié)語

       噴霧制粒技術(shù)的進(jìn)步與設(shè)備創(chuàng)新相輔相成，通過精準(zhǔn)控制工藝參數(shù)、選用適應(yīng)性強(qiáng)的設(shè)備并加強(qiáng)維護(hù)管理，制藥企業(yè)可有效應(yīng)對(duì)生產(chǎn)中的挑戰(zhàn)，提升產(chǎn)品質(zhì)量與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。隨著智能化與綠色制造理念的深化，制粒設(shè)備將繼續(xù)向高效、環(huán)保、多功能方向演進(jìn)，為行業(yè)發(fā)展注入新動(dòng)力。

       參考文獻(xiàn)：

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