2022-1-10 15:54:54
本文作者：迦南药学研究院
摘要
流化床制粒（fluidized bed granulation)又称沸腾制粒，指利用气流使粉末物料悬浮呈沸腾状，再喷入雾状粘合剂使粉末结合成粒，最后得到干燥的颗粒。在制粒实践中，使用者和研究人员对流化床制粒相关的整个周期进行总结与分析，并尝试各种技术改进，不断推进流化床制粒工艺的发展。
流化床的结构和作用原理：流化床制粒机由容器、筛板、喷嘴、捕集袋、空气进出口、物料进出口等部分组成。经净化的空气加热后通过筛板进入容器，加热物料并使其呈流态化。此时粘合剂以雾状喷入，使物料粉末聚结成粒子核，进而形成颗粒，同步干燥，得到多孔性、表面积较大的柔软颗粒。
影响流化床制粒的因素
一、 风量控制
进风量大小直接影响物料的沸腾状态。风量过大，物料沸腾高度过于接近喷枪，所得颗粒粒度不均匀。风量小，物料沸腾状态差，易造成塌床。迦南多功能流化床采用风量无级控制，并优化相关硬件，更进一步对流化均匀性做了优化。保证气流在床体内更均匀分布、更长的滞留时间和更小的风阻使得颗粒在锅内呈螺旋状升高，有效地增加了流线的长度和与空气热交换的时间，充分利用了能源，物料在床内形成规则流态化。
二、 进风温度
进风温度高，所得颗粒粒径小、脆性大、松密度和流动性小；有些粘合剂雾滴在接触粉料前就已挥干，造成颗粒中细粉较多。若温度过高，使颗粒表面的溶剂蒸发过快，得到大量外干内湿、色深的大颗粒。此外，有些粉料高温下易软化，且黏性增大、流动性变差，易逐渐结成大的团块。①迦南科技流化床采用最高的Ⅵ级泄漏等级（也常称为零泄漏）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℃。
三、进风湿度
进风湿度大，则湿颗粒不能及时干燥，易粘结粉料。当以易吸湿的中药浸膏粉为底料时，若进风湿度大，往往可能在物料预热时就产生大量结块，造成塌床。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,。季节处于冬季或是地理处于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。
四、喷雾速率与液滴大小
A:雾化系统
在气体雾化喷枪中，黏结剂被压缩空气雾化。雾化会经历3个不同的相变过程：
第一阶段：压缩空气在绝热条件下从喷嘴射入流化床中迅速膨胀，此时的气体在经历Joule-Thomson效应后，温度下降；
第二阶段：液体将雾化形成不连续的液滴，液体比表面积增加为原来的1000倍；
第三阶段：液滴形成后，会不停运动，直至完成干燥或与物料颗粒碰撞。形成液滴所需的能量由压缩空气提供，将重量为1 g的液滴分散为粒径为1μm的小液滴大约需要0.1 cal的热量。压缩空气提供的能量中只有不到0.5%被用于分解液体，其余能量则以动能传递的方式流入到液体和空气中。
B:粘合剂流速
加水速度大于干燥速度时，黏合剂吸水润湿，粒径将随时间的延长而增大。当产品含水量曲线在大批量生产中重现时，产品的性质（如粒径分布、堆密度等）也将重现。
C:粘合剂粘度
液体的黏度也会影响液滴的大小。通常来说，较黏的液体会产生较大的液滴，且产生的粗颗粒较多。如果黏结剂的黏度会随着温度而变化，就需要对液体的温度加以控制，以保证黏度和液滴大小的重现性。迦南采用PLC一体控制输液小车，带保温、搅拌、过滤装置，可精确控制喷浆速度与雾化压力。
五、静床深度
在流化床锅体中，物料振实密度和堆密度会随着床层物料高度成比例地增加，物料磨损率也随床层物料高度的增加而增长。
案例分析：流化床制粒技术制备中药颗粒帮助客户提质降本
【处方】中药浸膏：174kg（相对密度1. 32〜1. 35g/mL，60℃)；糊精：193kg
备注
1.从颗粒性状分析，迦南所制得颗粒，较目前车间制得颗粒堆密度和脆碎度要高，颗粒破损率对于后段工序物料流转有极大影响。
2.迦南科技具备完整和高层次的技术和工艺团队，针对性的定制化设计和工艺优化为客户带来提质降本增效。