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對大顆粒采用底噴流化噴動床進行包衣機理的探討
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對大顆粒采用底噴流化噴動床進行包衣機理的探討
摘要：從底噴流化噴動床的概念入手，對大顆粒采用底噴流化噴動床進行包衣機理的探討，闡述了底噴流化噴動床的特點，并對其應(yīng)用談了個人看法，目的能讓這一產(chǎn)品能在制藥工業(yè)中得到更好地應(yīng)用。
本實用新型涉及制藥、化工、食品、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的顆粒物料包衣干燥工序的設(shè)備，特別是對大顆粒物料進行包衣干燥的緩控釋大顆粒包衣機，具有依次聯(lián)接的蒸汽加熱器、主機、進料裝置、旋風(fēng)分離器、冷凝設(shè)備和風(fēng)機，形成一個封閉的回路，冷凝設(shè)備的底部設(shè)置有包衣液出口，主機的底部設(shè)有出料口。本實用新型克服現(xiàn)有的包衣設(shè)備不能對大顆粒物料進行包衣；敞開式的包衣設(shè)備的包衣液不能循環(huán)使用，不但造成包衣液浪費，增加包衣成本，而且會污染環(huán)境的不足，解決了對直徑大于3mm的大顆粒物料的包衣問題，且包衣效果好，能在大顆粒物料表面形成一層致密的包衣膜；另外包衣液可以循環(huán)利用，節(jié)約了包衣液，降低了包衣成本，不會污染環(huán)境。
緩控釋大顆粒包衣機的結(jié)構(gòu)
緩控釋大顆粒包衣機采用 的是利用底 噴式流化床包 衣設(shè)備 的原理及特點 ，并結(jié)合包膜 、噴動床技術(shù) ，同時采用循環(huán)系統(tǒng) 、冷凝 回收 、分離 收集粉 塵以及智能化新的不同分 為：頂噴式流化床 、 噴式 流化床 、底噴式流 側(cè) 化床和渦輪式流化床。不論何種 類型 ， 其生 產(chǎn)過程都要滿足 ：高度分散 ，以避免顆粒在處理過程中產(chǎn)生粘連技術(shù) ，使物料包衣膜均勻 ， 品率 高 ，實現(xiàn)了規(guī)模化生成產(chǎn) ， 生產(chǎn)過程符合安全 、 且環(huán)保與節(jié)能的要求 。緩控釋大顆粒包衣機由包 衣塔 、導(dǎo)向?qū)е乱履げ痪?；規(guī)則的物流狀態(tài) ，從而滿足粒子問附著包衣膜材的概率相等。 頂噴式流化床頂噴式流化床的結(jié)構(gòu)與一步制筒 、加熱器 、鼓風(fēng)機 、 風(fēng)分 離器 、一級冷凝器 、二級旋冷凝器 、三級冷凝器 、進出料裝置 、蠕動泵 、噴槍 、控粒機基本類似。國內(nèi)大多數(shù)流化床廠家都可以生產(chǎn)頂噴式流化床 。由于頂 噴時霧粒與物料呈逆向運行，粒到霧達物料的距離較長，其問會導(dǎo)致“ 噴霧干燥 ”過程 ，容易造成包衣材料的損失 。同時 ，物料在流化床 內(nèi)的運動是無序而隨機的，對保證均勻性不利 ，因而頂噴式包衣通常被用于工業(yè)上 的初級包衣。制柜以及管路與控制閥等組成 。
1.底噴流化噴動床的概念
1.1流化噴動床的基本概念
在了解底噴流化噴動床概念前，首先要了解流化噴動床的基本概念。流化噴動床是按設(shè)備結(jié)構(gòu)形式所分的一種特殊流化床，其由噴動床、風(fēng)機、空氣加熱器、旋風(fēng)分離器等組成，噴動床上部為圓筒形，下部為圓錐形，在錐形的截面積較小處設(shè)有一個進氣口，在錐形筒體上設(shè)有導(dǎo)向筒。工作時，物料由輸料器進入噴動床內(nèi)，空氣經(jīng)加熱后從進氣口進入，空氣將以高速氣流形式從導(dǎo)向筒內(nèi)穿過，沖開物料并夾帶一部分物料向上運動，形成一個中央通道，物料的密度隨運動的高度而增加，至床頂部似噴泉狀一樣，從中心噴出，向四周散落到環(huán)形區(qū)，然后依靠自身重力緩慢下降，到錐底后又被上升氣流噴射上去，如此循環(huán)噴動，達干燥要求。
1.2底噴流化噴動床的基本介紹
底噴流化噴動床是在流化噴動床的基礎(chǔ)上，通過噴動床錐形底部處噴槍向上對物料噴射包衣液，這里包衣液體在顆粒狀物料的正下方向上對物料進行噴霧包衣的。在包衣的同時，物料的運動方向通過風(fēng)力實現(xiàn)流態(tài)化循環(huán)過程，顆�？梢缘玫窖h(huán)包衣，從而使得物料形成一層致密的包衣膜。
在實際操作中：(1)將需包衣的顆粒放在流化床內(nèi)，并且在導(dǎo)向筒的外面；(2)啟動風(fēng)機；(3)打開熱源，對空氣進行加熱，使溫度達到所需的要求；(4)通過變頻器對風(fēng)量進行調(diào)節(jié)，使風(fēng)量達到所需的要求；(5)調(diào)節(jié)導(dǎo)向筒，使顆粒狀物料從導(dǎo)向筒外流向?qū)蛲矁?nèi)，導(dǎo)向筒內(nèi)的物料由風(fēng)機產(chǎn)生的高速氣流將物料向上噴射，物料散落到導(dǎo)向筒外形成一種循環(huán)；(6) 通過輸液泵噴入包衣液對物料進行包衣，同時調(diào)節(jié)好壓縮空氣量和噴液量，包衣液體通過噴槍對準導(dǎo)向筒內(nèi)的物料噴包衣液體，從而形成一層包衣材料；(7)打開冷凝器冷源，對包衣液中的溶劑進行回收；(8)在包衣過程中濕氣不斷排出，新鮮空氣不斷補充，等包衣液噴完后，干燥一段時間關(guān)閉熱源、風(fēng)機，打開蝶閥將物料卸出。如此操作，可使顆粒狀物料得到緩控釋作用。
2.對大顆粒采用底噴流化噴動床進行包衣機理的探討
2.1問題的提出
通常流化床干燥具有以下特點：(1)傳熱效果良好，生產(chǎn)能力大特點；(2)流化床內(nèi)溫度分布均勻，適用于某些熱敏物料干燥；(3)可以連續(xù)操作，也可間歇操作；(4)產(chǎn)品含水率穩(wěn)定；(5)設(shè)備的投資費用低廉，維修工作量較小。而通用性流化床包衣技術(shù)則利用所有顆粒都懸浮在流化氣流中，可以噴射各種包衣液，并進行濕熱交換。常有三種包衣液噴射進行包衣，即頂噴、底噴及側(cè)噴三種形式，為了使衣膜均勻連續(xù)，盡量做到減少液滴的行程（即液滴從噴頭出口到達顆粒表面的距離），流化床包衣能基本保持其原有特性，以達到均一性、理想鋪展性和衣膜的均勻連續(xù)性。但是，這些通用流化床包衣設(shè)備中對于顆粒直徑>3mm以及堆積比重超過1.0g/cm3的顆粒狀物料存在著很大缺陷，物料在流化床中形成不了流態(tài)化，這就是不法進行流態(tài)包衣與干燥。
2.2大顆粒為何不能在通用流化床流化，而只能在噴動床得到流化？
翻開經(jīng)典的流化床文獻均可找到流化床的Geldart顆粒分類圖，從圖中可看到：顆粒的形狀，尺寸和密度對其流態(tài)化的性能影響極大。其中，(1)A、B類顆粒適于流化，A類（細）顆粒因沖氣性好，床層中生成的氣泡小，特別適于催化過程；(2)C類過細，粒間有粘附性，氣體易呈溝通過，并不適用；D類有過大，只在噴動床中才能較好流化。因此，只有錐型噴動床才能適合相對粗大的顆粒(一般粒徑為2～8 mm)達到流化狀，這基于氣體經(jīng)由噴嘴或孔板垂直向上射入, 形成一個隨流體流速的增高而逐漸向上延伸的射流區(qū)。當氣體噴射速度足夠高時, 就會形成具有稀相噴射區(qū)、密相環(huán)縫區(qū)、噴泉區(qū)的噴動現(xiàn)象，這種噴動現(xiàn)象不同于普通散式流化床。與普通散式流化床相比, 噴動床具有以下特點：(1)顆粒流動更簡單, 更有規(guī)律, 流化性能更好；(2)對物料尺寸的限制更強, 一般情況下干燥、窄篩分、體表面積大的物料。
2.3底噴用在流化噴動床包衣的特點
底噴的基理為：噴動流態(tài)化與噴霧相結(jié)合，形成噴泉狀態(tài)，使工業(yè)化包衣變得現(xiàn)實，其工藝的廣泛運用至今尚無其它形式所能相比。在流化噴動床床錐底中央設(shè)置霧化器(即底噴)，同時在錐形筒體上設(shè)有導(dǎo)向筒，以滿足大部分風(fēng)量通過，形成類噴泉式的流態(tài)化，顆粒從導(dǎo)向筒內(nèi)由氣流加速而上升，從中心噴出再離開導(dǎo)向筒，向四周散落到環(huán)形區(qū)，然后依靠自身重力緩慢下降，到錐底后又被上升氣流噴射上去，如此循環(huán)。使物料具有高度的分散性，因而，底噴噴動床包衣工藝具有人們所期望的工藝重復(fù)性。底噴流化噴動床包衣特點：
(1)同向噴液會使噴液方向顆粒運動方向一致，這種運動所呈現(xiàn)出快速、持續(xù)和均一；
(2)包衣液是噴液在噴嘴附近運動有序的顆粒表面，故液滴到被包顆粒表面距離較短，易形成連續(xù)緊密的包衣膜；
(3)包衣膜質(zhì)量好、適用大顆粒及較大批量生產(chǎn)。
2.4底噴流化噴動床幾個要素的簡述
底噴流化噴動床不是每一個產(chǎn)品就能適用任何顆粒的包衣，而是要根據(jù)不同物料特性作不同結(jié)構(gòu)和工藝的設(shè)計，要通過大量計算得到結(jié)構(gòu)與工藝參數(shù)，才方能用于生產(chǎn)，大致有以下幾方面：
(1)氣流輸送速度，它與顆粒運動頻率有關(guān)，它是決定顆粒離開導(dǎo)向筒向擴大部分建立沸騰的基本要素。雖然，氣流輸送速度能由PLC控制變頻調(diào)節(jié)，但仍與噴動床錐體錐角、干燥器較大直徑與較小直徑比、噴動床干燥器錐體高度以及干燥器容積等結(jié)構(gòu)因素有關(guān)。
(2)噴動床干燥器的壓力損失，其決定于中心上升的氣流，也與流化速度變化有關(guān)。當床層頂部截面上達到流化狀態(tài)時，而在中心底部截面上應(yīng)大大超過流化開始速度，即在床層開始沸騰之前壓力損失達到較大。一旦沸騰后，再繼續(xù)增大氣速，則壓力損失迅速下降到較穩(wěn)定值。
(3)包衣霧化噴嘴的設(shè)置，即與噴嘴噴射角、噴射氣壓與設(shè)置位置等有關(guān)。
3.底噴流化噴動床的特點
(1)底噴流化噴動床整機高度與筒體直徑之比比較大，能直接形成噴射區(qū)。當風(fēng)速大于20m/s，物料在流化床內(nèi)形成噴射狀，包膜直徑>3mm的顆粒效果比較理想。然而，普通流態(tài)化包衣設(shè)備設(shè)計時風(fēng)速都一般<4m/s，對大顆粒物料進行包衣往往不能形成流態(tài)化，且在包衣時不能形成很好的物料循環(huán)鏈，也就不能實現(xiàn)包衣的功能。誠然，采用底噴流化噴動床包衣技術(shù)解決了此問題，且包衣液能均勻的霧化在物料表面，在物料表面形成了一層致密的包衣膜，從而使物料的包衣成品率達到近100%。
(2)通過循環(huán)系統(tǒng)，將包衣液中的有機溶劑通過冷凝器冷凝回收使用，降低了包衣成本，同時保護了環(huán)境。大部分傳統(tǒng)的流態(tài)化包衣設(shè)備都是敞開式的，對于含有機溶劑的包衣液都不能循環(huán)，造成了浪費，同時污染了環(huán)境，無形中還增加了包衣成本。然而，底噴流化噴動床是一個循環(huán)系統(tǒng)，包衣液通過輸液泵進入噴槍后霧化在物料表面，而隨著熱風(fēng)的不斷噴霧射入，含有有機溶劑的濕空氣隨著熱風(fēng)進入到冷凝器中，而有機溶劑通過冷凝器冷凝后收集再回收循環(huán)利用，這樣就節(jié)約了包衣成本，具有實用性和經(jīng)濟性。
(3)采用旋風(fēng)分離器收集粉塵，減少系統(tǒng)阻力，節(jié)約了風(fēng)機能耗。有些傳統(tǒng)流態(tài)化包衣設(shè)備在包衣剛開始時，由于碰撞產(chǎn)生的極少量細粉都是通過布袋除塵器收集，易造成布袋極易被包衣液粘結(jié)而影響透氣性能。然而，該系統(tǒng)中粉塵則采用旋風(fēng)分離器來收集，這樣比傳統(tǒng)的布袋除塵器收集在系統(tǒng)阻力上減少了1000Pa，從而改變了傳統(tǒng)布袋除塵器的不完善之處。
(4)底噴流化噴動床的產(chǎn)品處理量250～500kg/批，只需1個噴嘴，改變了部分傳統(tǒng)流態(tài)化包衣設(shè)備采取多個噴嘴的結(jié)構(gòu)形式。當傳統(tǒng)流態(tài)化包衣設(shè)備產(chǎn)量在250～500kg/批時，需3～7支噴嘴，從而使得壓縮空氣能耗大大加大。從產(chǎn)業(yè)化角度來講，這種包衣設(shè)備已經(jīng)是大型化的設(shè)備。然而，對于該設(shè)備來說，250～500kg/批的只是小型設(shè)備，且只需一個噴嘴就可以解決生產(chǎn)能力的問題。同時，1個噴嘴與傳統(tǒng)的同種設(shè)備需3～7個噴嘴相比，壓縮空氣節(jié)省了2/3以上，使得能耗大大降低。
(5)單一噴嘴結(jié)構(gòu)和正壓循環(huán)操作，節(jié)約了能耗。底噴流化噴動床操作系統(tǒng)采用正壓循環(huán)操作，只有小部分新鮮空氣進入設(shè)備，同時小部分潮濕的濕空氣排出設(shè)備。而傳統(tǒng)的包衣都是負壓實敞開式操作，這樣就會浪費很多熱能，熱量消耗是該種設(shè)備的2倍以上，從而使得該設(shè)備在設(shè)計上符合國家倡導(dǎo)節(jié)約型社會的原則。
(6)整套裝置的控制系統(tǒng)采用人機界面(即PLC+觸摸屏控制)，工藝流程能動態(tài)顯示。物料的包衣狀態(tài)可及時監(jiān)控，并對包衣工藝進行調(diào)整，控制比較方便。
(7)設(shè)備的整體設(shè)計科學(xué)、合理，安全可靠，各項指標達到國家環(huán)保要求。
(8)設(shè)備還可根據(jù)用戶要求設(shè)置在位清洗裝置，清洗方便。
4.對底噴流化噴動床在制藥工業(yè)應(yīng)用的希望
近期底噴流化噴動床較初成功應(yīng)用于復(fù)合肥料行業(yè)，對肥料顆粒進行控釋性包衣，故當初設(shè)備冠名包膜控釋肥料底噴流化噴動床，它適合于大顆粒物料的包衣干燥，有效地解決了國內(nèi)控釋肥料工業(yè)化生產(chǎn)的控釋肥料包衣設(shè)備的瓶頸問題，使肥料提高了利用率。該設(shè)備已在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)控釋肥產(chǎn)品中使用，用戶反映設(shè)備運行良好，生產(chǎn)的產(chǎn)品能達到工藝要求。
雖然，該產(chǎn)品能適應(yīng)肥料與樹脂等行業(yè)的大顆粒包衣，但在制藥工業(yè)的應(yīng)用仍屬空白，根據(jù)工藝小試與多位制藥行業(yè)專家的意見，該底噴流化噴動床也十分適用于制藥行業(yè)大顆粒進行緩控釋包衣，特別是復(fù)合中藥的小丸劑進行包衣.
5.結(jié)語
本文從底噴流化噴動床的概念入手，對大顆粒采用底噴流化噴動床包衣機理的探討，闡述了底噴流化噴動床的特點，并對其應(yīng)用談了個人看法，目的能讓這一產(chǎn)品能在制藥工業(yè)中得到更好地應(yīng)用，能讓底噴流化噴動床產(chǎn)品得到廣泛應(yīng)用，真正成為制藥行業(yè)的緩控釋大顆粒包衣機。可以說，任何設(shè)備的形成依賴于工藝小試的技術(shù)，而新設(shè)備的發(fā)展將帶動新劑型和新工藝的變革。目前，新劑型開發(fā)是發(fā)展中國家制藥工業(yè)所普遍采用的途徑，其中緩控釋丸劑的開發(fā)及工業(yè)化應(yīng)用，必須做到兩者的結(jié)合、工藝設(shè)備互補以及技術(shù)共享，這樣具有良好前景。較新系列高速離心噴霧干燥技術(shù)
噴霧干燥設(shè)備是一種新型高效干燥工藝設(shè)備。它可使溶液、乳濁液、糊狀液及熱敏性物料經(jīng)噴霧干燥。一般在幾秒鐘內(nèi)蒸發(fā)水分轉(zhuǎn)變?yōu)榉仙a(chǎn)要求的粉狀、顆粒狀空心球或圓粒狀產(chǎn)品，是制藥生物工程、化工等行業(yè)的理想干燥設(shè)備...
噴霧干燥是將溶液分散成極細的液滴，使其 熟悉干燥行業(yè)的人可能都知道閃蒸干燥機，其名聲這么大還是因為一度以來閃蒸干燥機是粉體顆粒連續(xù)性干燥領(lǐng)域不可替代的設(shè)備，雖然其能耗較高，卻一直廣受市場喜愛。隨著干燥技術(shù)的不斷進步，各種改進型或全新的干燥設(shè)備也開始不斷涌現(xiàn)，盤式真空干燥機就是其中之一。 盤式真 在食品行業(yè)中，閃蒸干燥機的應(yīng)用優(yōu)勢是什么？閃蒸干燥機廣泛適用于食品、飼料、醫(yī)藥、化肥、化工等行業(yè)的顆粒狀、粉狀、膏糊狀和濾餅狀假團聚物料的分散和干燥。閃蒸干燥機在食品行業(yè)的應(yīng)用優(yōu)勢分析：
閃蒸干燥機在食品行業(yè)的應(yīng)用優(yōu)勢：
香蘭素沸騰干燥機操作人員在每次操作之前先檢查蒸汽閥、壓縮空氣及各量程表是否正常。檢查上、下氣囊密封圈是否有凸起，平頭螺絲是否松脫，防止料車推入時撞壞。檢查料斗的葉槳是否過緊，葉槳過緊加上物料的阻力，造成攪拌馬達傳動負荷增加，使傳動凸塊折斷 或馬達燒毀。檢查上、下氣囊密封圈的氣壓是否在0.1-0.15社會在不斷進步，科技也隨之發(fā)展�，F(xiàn)在很多工業(yè)生產(chǎn)都會應(yīng)用到干燥設(shè)備，干燥也成為一種趨勢，在不斷地發(fā)展與創(chuàng)新。烘箱作為干燥設(shè)備中的一種，他的發(fā)展也是大家有目共睹的。今天為大家講解的是凈化熱風(fēng)循環(huán)烘箱
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