流化床工藝目前主要有三種類型:頂噴、底噴、旋轉(zhuǎn)切線噴。由于設(shè)備構(gòu)造不同,物料流化狀態(tài)也不相同。采用不同工藝,包衣質(zhì)量和制劑釋放特性可能有所區(qū)別。
原則上為了使衣膜均勻連續(xù),每種工藝都應(yīng)盡量減少包衣液滴的行程,即液滴從噴槍出口到底物表面的距離,以減少熱空氣對(duì)液滴產(chǎn)生的噴霧干燥作用,使包衣液到達(dá)底物表面時(shí),基本保持其原有的特性,濃度和粘度沒(méi)有明顯增加,在底物表面理想的鋪展成膜特性,形成均勻、連續(xù)的衣膜。
1、底噴工藝
又稱為Wurster系統(tǒng),是流化床包衣的主要應(yīng)用形式,已廣泛應(yīng)用于微丸、顆粒,甚至粒徑小于50μm粉末的包衣。
底噴裝置的物料槽中央有一個(gè)隔圈,底部有一塊開(kāi)有很多圓形小孔的空氣分配盤,由于隔圈內(nèi)/外對(duì)應(yīng)部分的底盤開(kāi)孔率不同,因此形成隔圈內(nèi)/外的不同進(jìn)風(fēng)氣流強(qiáng)度,使顆粒形成在隔圈內(nèi)外有規(guī)則的循環(huán)運(yùn)動(dòng)。噴槍安裝在隔圈內(nèi)部,噴液方向與物料的運(yùn)動(dòng)方向相同,因此隔圈內(nèi)是主要包衣區(qū)域,隔圈外則是主要干燥區(qū)域。顆粒每隔幾秒種通過(guò)一次包衣區(qū)域,完成一次包衣-干燥循環(huán)。所有顆粒經(jīng)過(guò)包衣區(qū)域的幾率相似,因此形成的衣膜均勻致密。
實(shí)驗(yàn)和中試型設(shè)備(空氣分配底盤直徑大至18英寸)使用一個(gè)隔圈和噴槍,形成一個(gè)包衣區(qū)域。大生產(chǎn)設(shè)備(空氣分配底盤直徑大至46英寸)增加隔圈和噴槍數(shù)量,擴(kuò)大包衣區(qū)域以提高生產(chǎn)效率。
Wurster HS是底噴工藝的一項(xiàng)新技術(shù),對(duì)傳統(tǒng)Wurster噴槍系統(tǒng)進(jìn)行了一些改進(jìn),使顆粒避免接觸到噴嘴局部還未充分霧化的包衣液滴,和噴嘴局部由于霧化壓力產(chǎn)生的負(fù)壓區(qū)域,因此顆粒產(chǎn)生粘結(jié)的幾率大大降低。
與傳統(tǒng)Wurster系統(tǒng)相比,Wurster HS系統(tǒng)中:
噴液速率提高3-4倍,每個(gè)噴槍可達(dá)500-600g/min,因而充分利用了流化床的干燥效率,縮短生產(chǎn)周期;
噴槍可以使用較高的霧化壓力,以形成非常小的霧化液滴,滿足對(duì)小于100μm顆粒的包衣需求;
顆粒避免接觸噴嘴局部的壓縮空氣高速區(qū)域,減少包衣初期的表面磨損,有利于保持恒定的比表面積。
2、切線噴工藝
切線噴裝置物料槽為圓柱形,底部帶有一個(gè)可調(diào)速的轉(zhuǎn)盤。轉(zhuǎn)盤和槽壁之間有一間隙,可通過(guò)進(jìn)風(fēng)氣流。間隙大小通過(guò)轉(zhuǎn)盤高度調(diào)節(jié),以改變進(jìn)風(fēng)氣流線速度。顆粒由于受到三個(gè)力的作用:轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力、進(jìn)風(fēng)氣流推動(dòng)力、顆粒自身重力,因而呈螺旋狀離心運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。噴槍裝在物料槽側(cè)壁上,噴液方向沿著物料運(yùn)動(dòng)的切線方向。
實(shí)驗(yàn)型設(shè)備(轉(zhuǎn)盤直徑大至0.5米)一般用單噴槍,中試和大生產(chǎn)設(shè)備(轉(zhuǎn)盤直徑大至2米),一般采用2 - 6個(gè)噴槍。
切線噴技術(shù)與底噴技術(shù)具有可比性,有三個(gè)相同的物理特點(diǎn):
同向噴液,噴槍包埋在物料內(nèi),包衣液滴的行程短;
顆粒經(jīng)過(guò)包衣區(qū)域的幾率均等;
包衣區(qū)域內(nèi)顆粒高度密集,噴液損失小。
由于這些特性,切線噴形成的衣膜質(zhì)量較好,與底噴形成的衣膜質(zhì)量相當(dāng),可適用于水性或有機(jī)溶劑包衣工藝。
3、頂噴工藝
頂噴工藝用于制粒已有50多年歷史,近30年在包衣上應(yīng)用也很廣泛,主要用于水性的胃溶或腸溶包衣,一般不用于緩控釋。
頂噴裝置中顆粒受進(jìn)風(fēng)氣流推動(dòng),從物料槽中加速運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)包衣區(qū)域,噴槍噴液方向與顆粒運(yùn)動(dòng)方向相反。經(jīng)過(guò)包衣區(qū)域后顆粒進(jìn)人擴(kuò)展室,擴(kuò)展室直徑比物料槽直徑大,因此氣流線速度減弱,顆粒受重力作用又回落到物料槽內(nèi)。
與底噴和切線噴相比,頂噴的包衣效果相對(duì)較差,原因是:顆粒流化運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相對(duì)不規(guī)則,因此少量的顆粒粘連常常不可避免,特別是對(duì)于粒徑小的顆粒。
逆向噴液方式,包衣噴液與顆粒運(yùn)動(dòng)方向相反,因此包衣液從噴槍出口到顆粒表面的距離相對(duì)增加,進(jìn)風(fēng)熱空氣對(duì)液滴介質(zhì)產(chǎn)生揮發(fā)作用,可能影響液滴粘度和鋪展成膜特性,工藝控制不好甚至?xí)斐砂乱旱拇罅繃婌F干燥現(xiàn)象,因此盡量不應(yīng)采用頂噴工藝用于有機(jī)溶液包衣。
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