一種制粒、干燥、整粒和總混連續(xù)化生產一體機的研制及應用

引言

制藥工藝中固體制劑生產通常包括制粒、干燥、整粒、總混等工序,現(xiàn)有技術對于不同工序一般采用分體設置、單機操作,相對應的設備分別為制粒機(包括濕法制粒、干法制粒、一步制粒等)、干燥機(包括立式干燥機、臥式干燥機等)、整粒機(包括濕整粒、干整粒等)、總混機(包括一維混合機、二維混合機、三維混合機、多維混合機等)。其不同工序在不同的生產車間完成,生產物料在工序轉移過程中容易對生產車間造成污染,影響工人的健康,同時物料的質量在轉移的過程也得不到保障,容易被其他粉塵、雜質污染,而且轉移過程影響生產效率,增加了工人的時間成本。所以,有必要提供一種新的技術方案,以提高生產效率。

本文將介紹一種集制粒、干燥、整粒和總混功能于一體的設備,該設備結合近紅外在線檢測技術可以滿足連續(xù)化生產要求。

1傳統(tǒng)生產方式簡介

在傳統(tǒng)的制藥工藝中,固體制劑用到的設備及生產方式如下。

1.1制粒、干燥工序

粉末狀原料在原料容器(流化床)中呈環(huán)形流化狀態(tài),受到經過凈化后的加熱空氣預熱和混合,將黏合劑溶液霧化噴入,使若干粒子聚集成含有黏合劑的團粒,由于熱空氣對物料的不斷干燥(經過加熱系統(tǒng)、原料供給系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、氣流輸送系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成的一套完整的干燥系統(tǒng)作用[1]),團粒中水分蒸發(fā),黏合劑凝固,此過程不斷重復進行,形成理想的、均勻的多微孔球狀顆粒(干燥至含水量合格),即實現(xiàn)了制粒和干燥(一步制粒)。在這個過程中用到的關鍵設備就是制粒機(一步制粒機),如圖1所示?；蛘咭部梢圆捎脻穹ㄖ屏C＋一步制粒機的方式進行制粒,一步制粒機只起到干燥作用。

圖1制粒機(一步制粒機)

1.2整粒工序

在上一工序完成后,顆粒由整粒機的進料口落入錐形工作室,由旋轉回轉刀對原料起旋流作用,并以離心力將顆粒甩向篩網面,同時由回轉刀高速旋轉與篩網面產生剪切作用,顆粒在旋轉刀與篩網間被粉碎成均勻的小顆粒并經篩網排出。粉碎的顆粒大小由篩網的數目、回轉刀與篩網的間距以及回轉轉速來調節(jié)。所用到的設備即整粒機,如圖2所示。

圖2整粒機

1.3總混工序

整粒完成后的均勻顆粒輸送至總混機,根據需要加入相關輔料后進行混合。藥物粉末或顆粒的混合與微粒形狀、密度、粒度大小和分布范圍以及表面效應有直接關系,與粉末)顆粒)流動性也有關系[2]。常用到的設備根據運動維度的不同分為一維混合機、二維混合機、三維混合機、多維混合機等,如圖3所示。

圖3總混機(一維混合機)

2制粒、干燥、整粒和總混連續(xù)化生產一體機介紹

如圖4所示,本文介紹的集制粒、干燥、整粒和總混功能于一體的連續(xù)化生產設備,通過將包括進風系統(tǒng)、制粒機、整粒機、暫存罐、近紅外檢測裝置、排氣系統(tǒng)、提升機和真空泵等裝置組合成完整的一套設備,可實現(xiàn)固體制劑在設備內依次連續(xù)完成制粒、干燥、整粒和總混等多個工序,生產過程無須外部轉移物料,生產可靠高效。

2.1具體結構介紹

以下結合圖4對該設備作進一步詳細說明。如圖所示,該設備包括進風系統(tǒng)、制粒機11、近紅外檢測裝置17、暫存罐21、整粒機24、排氣系統(tǒng)、提升機29和真空泵31等,設備整體安裝在鋼平臺30上;進風系統(tǒng)通過進風管道8與制粒機11連接,制粒機11的制粒出料口15通過整粒機進料管道25與整粒機24的整粒機進料口27連接,整粒機進料管道25上設有成品出料口16,整粒機24通過立柱28安裝在提升機29上,整粒機24的上腔通過真空管道32與真空泵31連接,暫存罐21安裝在整粒機24的底部,整粒機24底部的整粒機出料口23與暫存罐21頂部的暫存罐進料口22連通,暫存罐出料口20通過制粒進料管19與制粒機11的制粒機進料接口18連接,制粒機11頂部的制粒排氣孔9通過制粒排氣管道38與排氣系統(tǒng)連接;近紅外檢測裝置17安裝在制粒機11的內腔壁上,負責在線實時監(jiān)控顆粒水分、含量、粒徑等,并根據數據反饋控制制粒機的風量、溫度、噴液量等參數調整。

進風系統(tǒng)依次包括進風口1、粗效過濾段2、表冷段3、中效過濾段4、加熱段5和高效過濾段6,粗效過濾段2、中效過濾段4和高效過濾段6內部均安裝有壓力監(jiān)測裝置,通過各過濾段壓力監(jiān)測裝置測量出的壓力值來反饋過濾器堵塞、破損報警等情況,高效過濾段6的尾端通過進風管道8與制粒機11的制粒進風口14連接,進入制粒機11中空氣的溫度和濕度通過表冷段3和加熱段5調節(jié),制粒機11的內腔安裝有溫濕傳感器13,用于監(jiān)測進入制粒機11內腔空氣的溫濕度。

排氣系統(tǒng)從制粒排氣管道38末端依次設有旋風分離器37、水幕除塵器35、排風口34和排風風機33。

進風管道8上安裝有進風消音器7,旋風分離器37與水幕除塵器35之間的管道上安裝有排風消音器36,采用消音器裝置,有效降低了生產過程中產生的噪聲。

制粒機內腔頂部設有用于添加黏合劑的噴頭10。

排風風機33采用變頻電機,采用變頻電機可較為精準地控制電機轉速,進而控制風量。

制粒機11采用沸騰制粒機,且制粒機11具有閉爆功能,當設備內發(fā)生爆炸時,關閉進、出風口,利用設備自身強度使爆炸在腔體內發(fā)生,不傷害外部設備設施及人員。

近紅外檢測裝置工作原理如下:近紅外設備光源照射在被檢測物料上,發(fā)生漫反射效果,反射光回到設備中,不同檢測物化學鍵的能量不同,反映出的近紅外光譜不同,通過數學方法將這些光譜與實驗室檢測數據建立關系形成數學模型,即可將它用于檢測顆粒水分、含量、粒徑、混合均勻度、包衣厚度等。

2.2工作過程介紹

將物料從制粒進料孔12添加到制粒機11中,進風系統(tǒng)對進入設備內部的空氣的溫濕度進行處理,并過濾掉空氣中的雜質,處理后的空氣由進風管道8和制粒進風口14進入制粒機11內腔,制粒機11制粒過程中,位于制粒機11頂部的噴頭10定量定頻率地噴黏合劑到制粒腔中,同時排風風機33一并工作運行,熱風通過制粒機11內腔的布袋除塵器,經過制粒排氣孔9、制粒排氣管道38進入排氣系統(tǒng),排氣系統(tǒng)的旋風分離器37和水幕除塵器35對排風進行處理,然后排出裝置外部。

在制粒過程中,通過近紅外檢測裝置17對顆粒水分、含量、粒徑等進行在線實時監(jiān)控,并根據數據反饋控制制粒機的風量、溫度、噴液量等參數調整,合格后的藥品顆粒經過制粒出料口15和整粒機進料管道25進入整粒機24上端的整粒機緩存腔26內,其物料是通過真空泵31產生的負壓進行輸送,整粒機24的高度可根據提升機29來調節(jié),而排風風機33使得制粒11機內部產生負壓,將整粒后的物料通過暫存罐出料口20和制粒進料管19從制粒機進料接口18輸送入制粒機11內腔,當需要添加輔料時,可通過暫存罐進料口22加入。通過控制進風系統(tǒng),采用常溫干燥的涼風在制粒機11內腔對物料進行混合,通過近紅外檢測裝置17進行混合均勻度檢測,混合合格后的顆粒通過成品出料口16出料。

3結語

研究制粒、干燥、整粒和總混連續(xù)化生產設備的過程中,項目組對相關設備的技術掌握和結合工作做了深入研究,經過分析論證,證明所設計一體機能夠實現(xiàn)連續(xù)化生產,在減少物料轉移、防止物料污染、提高生產效率等方面效果非常顯著,未來具有非常好的應用前景。