干法制粒技术

干法制粒技术干法制粒：它是干粉经挤压、破碎、整粒，制成所需干颗粒的过程。使用的设备就是干法 造粒机。关于干法造粒机的讨论，本楼主查遍了百度、谷歌等网站，未找到类似的阐述干法 造粒机缺陷及改进的文献。究其原因，可能是大家关注的不多，另外，这种设备的使用用户 相对也不多。一、干法造粒作业的目的以下几点：1. 将物料制成理想的结构和形状；2. 为了准确定量、配剂和管理；3. 减少粉料的飞尘污染；4. 制成不同种类颗粒体系的无偏析混合体；5. 改进产品外观；6. 防止某些固相物产生过程中的结块现象；7. 改善分离状原料的流动特性；8. 增加粉料的体积质量，便于储存和运输；9. 降低有毒和腐蚀性物料处理作业过程中的危险性；10. 控制产品的溶解速度；11. 调整成品的空隙率和比表面积；12. 改善热传递效果和帮助燃烧；13. 适应不同的生物过程。二、粉体物料颗粒形状性质?在用强压造粒法进行造粒过程中，粉末是在限定的空间中通过施加外力而压紧为 密实状态的。产生稳定团聚的力有絮团的桥连力、低粘度液体粘结力、表面力和 互聚力。团聚操作的成功与否，一方面取决于施加外力的有效利用和传递，另一 方面也取决于颗粒物料的物理性质。?颗粒形状是指一个颗粒的轮廓边界或表面上各点所构成的图像。颗粒形状直接影 响粉体的其他特性，如流动性、填充性等，亦直接与颗粒在混合、贮存、运输、 烧结等单元过程中的行为有关。工程中，根据不同的使用目的，人们对颗粒的形 状有不同的要求。例如：高速干压法成型的墙地砖坯粉，要求在模具中填充迅速、 排气顺畅，故以球形粒子为宜；混凝土集料则要求强度高和紧密的填充结构，因 此碎石的形状希望是正多面体。反过来，颗粒形状因形成的过程不同而不同，例 如，简单摆动式颚式破碎机会产生较多的片状产物；喷雾干燥制备的粉料则多为 球形颗粒。因此，对各种颗粒形状需要定量加以描述，以示区别。?另一方面，在理论研究和工业实际中，往往将形状不规则的颗粒假定为球形， 以方便计算粒径，实验结果也容易再现。正因如此，从而成为理论计算与实际情 况出入很大的主要原因之一。所以一般需将有关理论公式中的颗粒尺寸乘以表示 外形影响的系数加以修正。?自然界中和工业生产中遇到的颗粒并非理想的规则体，如球形，其形状是千差万 别的：球形(spherical)、立方体(cubical)、片状(pla ty, ?discs)、柱状 (prismoidal)、鳞状(flaky)、粒状(granular)、棒状(rodlike)、针状 (needle-like, ?acicular)、纤维状(fibrous)、树枝状(dendri tic)、海绵状 (sponge)、块状(blocky)、尖角状(sharp)、圆角状(round)、多孔(porous)、聚 集体(aglomela te)、中空(hollow)、粗糙(rough)、光滑(smoo th)、毛绒的 (fluffy, ?nappy) 。?用数学语言描述的几何形状,除特殊场合需要三种数据以外,一般至少需要两种 数据及其组合。通常使用的数据包括三轴方向颗粒大小的代表值,二维图像投影 的轮廓曲线,以及表面和体积等立体几何各有关数据。习惯上将颗粒大小的各种 无因次组合称为形状指数(shape index)，立体几何各变量的关系则定义为形状 系数(shape factor)。? ? ? 1?形状指数？?1)均齐度(propor tion)?颗粒两个外形尺寸的比值长短度(elongation)N和扁平度(flackiness， ?flatness)M可以根据三轴径L、B、T之间的比值导出：?长短度N二长径/短径二L/B (1)?扁平度M=短径/厚高度=B/T (三1)?当L=B=T时，即立方体的上述两指数均等于1?2)充满度(space filling fac to r)?体积充满度Fv,又称容积系数，表示颗粒的外接直方体体积与颗粒体积V 之比，即：? Fv=LBT/V(1)? Fv的倒数可看作颗粒接近直方体的程度，极限值为1。?面积充满度?Fb,又称外形放大系数，表示颗粒投影面积A与最小外接矩形面积之比，即： ? Fb=A/LB (Wl)? 3)球形度(degree of spherici ty)?球形度或称真球度，表示颗粒接近球体的程度：?屮 0=n DV2/S (Wl)? DV=(6V/n)1/3?式中DV表示颗粒的球体积相当经，S为颗粒表面积，V为颗粒的体积。?对于形状不规则的颗粒，当测定其表面积困难时，可采用实用球形度，即：?屮0 =与颗粒投影面积相等的圆的直径/颗粒投影的最小外接圆的直径(W 1)? 4)圆形度(degree of circulari ty) ? ? ?圆形度又称轮廓比，表示颗粒的投 影与圆接近的程度：？ ？ ？屮c=n DH/L ? ? ? DH=(4A/n )1/2 ? ? L表示颗粒 投影的周长。? 5)?圆角度(roundness)?表示颗粒棱角磨损的程度，其定义为：? ?圆角度二：Eri/NR (W1)?式中?ri颗粒轮廓上的曲率半径；R最大内接圆半径；N角 数。 ? 2?形状系数? 1)表面积形状系数?s=颗粒的表面积/(平均粒径)2二S/dp2 (1)? 2)体积形状系数?v二颗粒的体积/(平均粒径)3二V/dp3 (W1)? 3)?比表面积形状系数 ? 0二表面积形状系数/体积形状系数=es/ev (1)?对于球形颗粒，上述三个形状系数分别为： ? e s=n d02/d02=n? e v =n do3/6d03=n /6? e =e s/e v =6n /n =6?必须指出的是，由于颗粒的粒径表示方法很多，因此采用不同的粒径表示方 法可以定义出不同的形状系数。另外，粒径值又与粒径的测量方法有关，因此形 状系数的数值亦随测量方法不同而异。所以，在使用形状系数时，一定要注意颗 粒径的具体表达形式。? 4）?粗糙度系数?前述的形状系数是个宏观量。如果微观地考察颗粒，会发现粒子表面往往 是高低不平的，有许多微小裂纹和孔洞。其表面的粗糙程度用粗糙度系数 R 来表 示：? R二?粒子微观的实际表面积/表观视为光滑粒子的宏观表面积？（1）?颗粒的粗糙程度直接关系到颗粒间和颗粒与固体壁面间的摩擦、粘附、吸 附性、吸水性以及孔隙率等颗粒性质，也是影响造粒操作设备工件被磨损程度的 主要因素之一。因此，粗糙度系数是一个不容忽视的参数。?目前干法制粒机进口的主要有日本友谊公司、德国亚历山大、美国？Fi tzpa trick ?公司等。干法制粒或直接压片，应选择粘合性和可压性较好的辅料。这样有利于生产操作 和成品的质量稳定。乳糖有较好的可压性，制得片剂外观也好；蔗糖有较好的可 压性，但可能会吸潮；MCC的粘合性较好；可压性淀粉，可压性好，流动性也好, 可作为必选；甘露醇的可压性和流动性都一般；糊精的粘合性也不错。建议用可压性淀粉，乳糖，糊精，MCC，按照一定的比例组方，当然也要考虑主 药的性质，估计会有较满意的结果。干法制粒及粉末直接压片用辅料应有良好的流动性和压缩成型性，即干燥粘合作 用。 ?（1）微晶纤维素?也用于湿法制粒的辅料。其喷雾干燥法制成的产品的流动性较 好，药品的容纳量较大（即加入较多药品不致对其流动性及压缩成型性产生严重 不良影响）。（2）预胶化淀粉?部分预胶化的淀粉称为可压性淀粉。本品是由淀粉加工制成， 其流动性好，休止角40，压缩成型性好，兼有崩解作用，压成之药片崩解快， 药物的释放性能好；本品有自身润滑作用，推片力小。用本品压片时，应含有适 量的水分，否则片剂的硬度不足；为改善片剂的外观而加入润滑剂时，如选用硬 脂酸镁，应尽量减少用量，否则影响片剂的硬度，硬脂酸对片剂的硬度影响较小。 单用本品为稀释剂压成的药片的硬度虽较好，但片剂的脆碎度不太好，如与微晶 纤维素配合应用，则效果更好。(3) 乳糖?(喷雾干燥品等)、磷酸氢钙、硫酸钙等均可用干法制粒及粉末直接 压片。(4) 复合辅料?国外有多种直接压片用的辅料，医学教育网搜集整理多数主要 由糖类组成，例如前述的“Ludipress”即由乳糖、PVP、交联PVP组成，并成细 颗粒状；再如“Di-Pac”主要由蔗糖制成：“Soludexl5”由麦芽糖糊精等组成： “Emdex”中含有90%92%的葡萄糖及2.25%的麦芽糖。上等复合辅料的休止角 均在30左右或小于 30，流动性很好，压缩成型性好，片剂的外观、崩解及 药物溶出均较好，可以大幅度地简化片剂生产过程。迄今我国尚无国产优质复合 辅料上市，急待填补空白。干法制粒需要注意的几个方面干法制粒的优点：干法制粒一般情况下不需要加入添加剂，直接可 以将干粉制成颗粒，增加堆积密度，改善外观和流动性及可控制崩解度， 便于贮存和运输，较湿法制粒节省能源，改善湿法制粒的多道工序，减 少污染。另对于某些湿热条件下不稳定的药物制粒效果更为明显。干法制粒的适用范围：一般含结晶水的物料、中药提取物，以及含 一定水分(3%-8%)左右的物料均可用干法制粒，除少数特殊物料如面粉、 炭黑、石墨之类的物料很难制粒，还有纯中药粉碎的没经过特殊处理的 也很难造粒，可以考虑加入适当辅料；粉料的细度在80-300目左右较 佳，对较粗或较细粉对干粉制粒均有较大影响：对较粗的粉，制粒的颗 粒不均匀，对较细的粉末，在送料和压片时存在一定的难度，会直接影 响颗粒的成品率。干法制粒机的成品率：干法制粒机的原理就是将干粉直接压制成薄 片再进行粉碎和整粒，所以干法制粒中成品率高与低，首先与物料配方 有着直接的关系，可压性好的物料成品率要高点；另与所压的片的强度 及制粒的刀具结构及粉碎速度快慢有很大的关系，压片的强度与压力的 大小和送料、压片速度有关，送料过程也是一个预压过程和脱气过程， 如果尽可能的将物料中空气排尽，并且让物料有一个预停留区，这样压 出的片就不会出现断断续续，这样在其他情况不变的情况下，成品率相 对也会提高；制粒的刀具结构会直接影响颗粒的成品率，如果所压的片 在制粒箱体内频率粉碎，这样也会降低成品率，本公司参考国外制粒方 式采用滚压式，使物料很快从筛网中滚压出去，而提高成品率，另粉碎 速度越慢颗粒成品率越高，在不堵网孔的情况下尽可能慢点。国内标准 只要成品率达30%干法制粒机已符合要求。（以淀粉为标准20-60目）制 粒过程中物料变色问题：一般物料通过干法制粒后颜色会和原来粉料有 差异，因为粉的表面积比颗粒的表面积大，所以对光线的反射也有所不 同，另经过压制后的颗粒较原粉的堆积密度增加，所以颗粒的颜色也会 加深，一般情况下作用的压轮上的压力越大颜色会变得越深，作用在压 轮上的压力不仅仅是油泵的压力，还与送料速度和压片速度有关，在压 力和压片速度一定的情况下，送料速度越快，作用在压轮间的压力越大， 反之越小，同样在压力和送料速度一定的情况压片速度越慢，作用在压 轮间的压力越大，反之越小。故用户在使用干法制粒机时要根据物料的 实际情况选择一个最佳的压力和速度，这样在保证产品性能基础上提高 产品的一次成品率。干法制粒参数的调整问题干法制粒机为适用于多种物料，所以干法 制粒机的压力、送料、压片、破碎、整粒速度均可调整，这样对操作干 法制粒机的要求就会高一点，一般出厂前生产厂家会提供一个相对参 数，但在实际使用时要根据物料特性以及所要求的颗粒结实程度、颗粒 大小进行合理调整，一般对于流动性较好的物料，送料速度可以较慢一 点，对易成形物料压力可以小一点，对于所做颗粒较大的情况，破碎整 粒速度可以慢一点，只要不堵筛网网孔即可，在调整时，可以将其他参 数不变的情况下，适当改变一个参数进行调节。总之调整参数，只要掌 握每个参数所表示的意义即可，在实际操作时根据具体情况进行调节， 也是靠不断试验总结经验，达到最佳效果。干法制粒颗粒的圆整度：对于干法制粒的颗粒的圆整度相对于湿法 制粒要稍差，但干法制粒的圆整度与片的厚薄以及制粒刀具的形式有一 定关系，（除物料本身原因外）可以通过改变片的厚度来提高颗粒的圆整 度，一般可以根据颗粒大小来适当调节所压的片的厚薄，这样经整粒后 颗粒的圆整度要好一点，另改进整粒刀的结构，也能提高颗粒的圆整度。 总之，希望客户在选择干法制粒机之前，最好能给我们寄点物料，先做 一下试验，看所做的颗粒是否能满足客户的需要，因为每一种料，每一 个配方都会有不同的结果，这样让客户能选择到更合适的设备。