2021-11-23 10:05:52
图文/迦南药学院
基于QBD观念的设备设计——均一稳定的干燥系统
微丸的包衣干燥：流化床内部的风体动力学和热力学对微丸的均匀干燥有着举足轻重的作用，针对风体动力学，《Wurster包衣（专题一）》一文详细介绍了迦南设备对风量的精确控制和均一分配以及其匠心独具的气流分布器。
在流化床底喷包衣中，微丸混合、喷雾包衣和溶剂蒸发是同步进行的。在喷雾润湿过程中，微丸之间会形成液滴架桥。如果液滴架桥没有破裂而是凝固，则会发生团聚，导致两个或更多的颗粒不可逆转的粘合。蒸发速率或干燥能力由流化风量、进风温度及其绝对湿度（露点）控制。过度干燥的环境会导致喷雾干燥效应和颗粒磨损，而过度湿润会导致颗粒团聚。
▲微丸包衣传热传质模型
物料温度取决于包衣液成膜温度，从实验工艺到中试直至生产放大的过程中，保持物料温度值不变是成功的关键。进风温度一般是以保持产品温度恒定，进风温度需根据进风湿度、喷液效率、导流筒高度等的变化而有所变动。
近年来，随着水性包衣的流行推广，不少人误把包衣温度当作进风温度，例如处方中的包衣温度为40℃，这里的温度指物料温度，此时进风温度设置为70℃也不影响。进风温度高，有利于溶剂蒸发，提高包衣效率。但过高的温度会使表面发粘，特别是会使小丸相互粘连，使进风相对湿度过低，产生静电，影响包衣质量。
若包衣液为尤特奇类树脂型产品，或其它温度敏感的功能层包衣，则需保持较低的进风温度干燥，确保包衣致密性。
左：物料温度于31-33℃浮动茶碱小丸
右：物料温度稳定于35℃茶碱小丸
▲茶碱小丸包衣电镜图
导致图中小丸的凹槽可能是由于球团之间的假性结合或液体桥粘接造成的涂层剥落，随后干燥断开。这是衣膜过湿未干燥或是温度未达到成膜温度造成的。
◎进风温度控制
①迦南科技流化床采用最高的Ⅵ级泄漏等级（也称“零泄漏”）的蒸汽比例调节阀；
②进风温度能从15℃加热到120℃，控制精度为设定值±1℃。
▲PLC温度控制系统流程导图
◎环境湿度对包衣工艺的影响
季节性湿度差异是影响产品稳定的重要因素之一。
①环境高湿度（夏季），30℃，每公斤饱和空气中含有27.2克水，干燥能力降低，喷液速率减慢，尤其是水性包衣产品；水溶性药物在功能包衣过程中可能迁移而导致释放变快；水分散体型包衣膜中残留水分可能导致衣膜老化；
②环境低湿度（冬季）冬季，5℃，每公斤饱和空气中含有5.4克水；包衣过程中容易产生静电问题，导致颗粒流动性减弱；包衣膜致密性可能变差。
▲物料温度变化趋势图
上图显示，在相同进风温度及风量的条件下，在较低进风湿度的环境下，可以更好地提高喷液效率，保持物料温度。
◎进风湿度控制
迦南科技流化床在空气处理单元可配有湿度控制系统，表冷除湿后可将湿度最低降至9g/kg，转轮除湿后可将湿度最低降至3g/kg。冬季或是北方可配置加湿器进行加湿，进而使不同批次生产时达到同一生产环境，减少批次差异。
▲PLC湿度控制系统流程导图
迦南科技的设备致力于生产批次的稳定控制，条件恒定，形成稳定的底喷包衣工艺，包衣过程中的干燥能力与之息息相关。为批次重现性以及DOE试验获得合理、稳定的条件，为工艺放大打下基础。
迦南科技药学研究院后续还将分享Wurster包衣专题（三），感谢您的关注！欢迎您来电咨询，或赴企业进行实地参观指导。