噴霧
幹(gàn)燥技術是用噴霧的方法,使物料以霧滴狀態分(fèn)散於熱氣(qì)流中,物(wù)料與(yǔ)熱氣體充分接觸,在瞬(shùn) 間完成傳熱和(hé)傳質的過程,使溶劑(包括水和有機溶媒)迅速蒸發為氣體,達到幹燥的目的。噴(pēn)霧幹燥技術在我國製藥行業中應用(yòng)廣泛,在口服固(gù)體製劑領(lǐng)域(yù),常用於高熱敏性藥品和料液濃縮過(guò)程中易分解藥品的幹燥。所得產(chǎn)品粒度細(xì)小、均勻,流動性和速溶性好。
噴霧幹燥(zào)機的特點及分類
噴霧幹燥機是將溶液或懸浮液直接幹燥為(wéi)固體顆粒的
幹燥設備。可由料液(yè)直接獲得幹燥產品,省去蒸發、結晶、分離及粉碎(suì)等單元操作,可連續、自動化生產,操作穩定。采用這種幹(gàn)燥方法,噴霧幹燥機中氣固兩相接觸表麵積大(dà),幹燥時(shí)間短,一般幹燥時間為5~30s,適宜(yí)於幹燥(zào)熱敏性物料。幹燥(zào)所得產品質(zhì)量良好,可獲得30~50μm的微粒,產品流動性和速溶性好。缺點(diǎn)是幹燥器的體積大,傳熱係數低,導致(zhì)熱效率低,動(dòng)力消耗(hào)大。
噴霧幹燥機的(de)分類方法有很(hěn)多種(zhǒng),按氣液流向可分為並流式、逆流式和混流式;按霧化器的安裝方式(shì)可分為上噴下式、下噴上(shàng)式;按霧(wù)化器的(de)結構可分為(wéi)離心式、壓力式和氣流式;按加熱氣體(tǐ)是否循環可分為開放式、部分循環式和(hé)密閉式。
噴霧幹燥的基本流程(密閉式)
料液通過霧化器(qì)霧化,分散為細小霧(wù)滴進入(rù)幹燥腔,同時,加熱(rè)氣體經(jīng)鼓風(fēng)機送入加熱器升溫,然後進入幹燥腔。料液霧滴與(yǔ)熱氣體在幹燥腔內(nèi)充分混合、接觸。液滴中的液體瞬(shùn)間蒸發(fā)為(wéi)氣體,物料幹燥成細小的顆粒。混合的氣固兩相被引風機吸入旋風分離器,兩相分離,固體物料沉降到底部收集器,氣相被引送至粉塵過濾器,捕集逃逸的物料。過濾氣相經(jīng)過冷凝器冷(lěng)凝後(hòu),氣相(xiàng)攜帶的溶劑(jì)變(biàn)成液體,可收集套用,作為載(zǎi)體的氣體被幹燥後則在(zài)係統中循環使用。流程圖如下:
口服原料藥的工藝要求
口服固體製劑種類繁多,具體的工藝要求也千差萬別,在噴霧幹(gàn)燥機設計製(zhì)造的過程中(zhōng),最好針(zhēn)對不同(tóng)的品種做不同(tóng)的設計,以達到設(shè)備和工藝相適應的******狀態。固體製劑生產在選用噴霧幹燥(zào)機時,經常會提出下麵所列的一(yī)些要求:
1.潔(jié)淨(jìng)要求(以下7個小標題請改成斜體)
原料藥生產的主要工序需要在(zài)十萬級的潔淨環境中進行,噴霧幹燥就是質量控製的重要工序(xù)。噴霧幹燥機接觸物料的部分,要采用不鏽鋼材質,對於酸腐蝕性較強(qiáng)的物(wù)料,最(zuì)好選用316L不鏽鋼。幹燥腔(qiāng)、旋風分離(lí)器、過濾(lǜ)器等直接接觸物料的部件,應內壁光滑,無死角,易於清掃,易於拆卸,方便(biàn)清洗。噴霧幹燥機往往會體係龐大,因此不能(néng)整體都放在潔(jié)淨區(qū)域,經常隻將收集物料的部分放在(zài)潔淨區(qū),這就要求係統密閉性能好,以防外部汙染不會係統。
2.避免粘(zhān)壁
粘壁現象迄今為(wéi)止仍然是(shì)妨礙噴霧(wù)幹(gàn)燥機正常操作的一個突出問題,固(gù)體製劑(特別是中藥)的噴霧幹燥過程尤為明顯(xiǎn)。物料粘壁不僅不利於收集(jí)操作,而且隨著時間的延長(zhǎng),敏感的粘壁物料(liào)會發生變質,變為不合格物料。從工藝角度出發,解決手段包括選用合適的溶劑,增加輔料,改變工藝參數,但是這些方法可調(diào)節的餘地不(bú)是很大,因此必須從設(shè)備的角(jiǎo)度尋求根本的解決方案。國內外專(zhuān)家對幹燥過程中的粘壁和結塊(kuài)問題進行了深入研究,一致認為造成粘壁的主要原因是壁(bì)溫。以下列舉了防止粘壁的五種可(kě)能途徑:
* 采用夾壁幹燥塔,其間(jiān)用空氣冷卻,使壁溫保持在50℃以下;
* 通過塔壁旋氣片切向引入二次空氣冷卻塔壁;
* 塔內近壁處安(ān)裝由一排噴嘴(zuǐ)組成的氣(qì)掃(sǎo)帚,並使(shǐ)之沿塔壁緩慢轉動;
* 塔壁增(zēng)加氣錘,通過氣錘的敲(qiāo)擊,強(qiáng)製使粘壁物料脫離;
* 增加加工的精度,塔內壁拋(pāo)光也(yě)可以減輕粘壁。
3.自控(kòng)性能(néng)
噴霧幹燥是個連續生(shēng)產的過程,控製點比較多。比如密閉循環係(xì)統的控製點包括:進料濃度、進料速度、進風速度、進風溫度、係統壓力、各部件壓差(chà)、氣體純度檢測等等,依靠傳統的手動調節非常困難。一套好的自動控製係統,可以使整個噴霧幹燥係統運轉順暢,降低產品(pǐn)的不合格率,減少安全隱患。目前國內產品在自控方麵比較落後,而國外的一些先進設備,比如丹麥尼魯公司的噴霧幹(gàn)燥機,在自控方麵技術就已經非常比較成熟。
4.幹燥效果
由於口服原料藥還需要進(jìn)一步(bù)完成(chéng)製劑工(gōng)藝,在提高製劑效果和最終藥品的服用(yòng)吸收效果方麵,對(duì)噴霧幹燥產品的(de)物理性質提出不同的要求。首先,水(shuǐ)分含(hán)量是幹燥產品的第一指(zhǐ)標(biāo),一般(bān)要求控製在一定的範圍,不能過高或(huò)過低。其次,藥物的分裝一般按(àn)照體積(jī)來控製(zhì)裝量,這就要求產品的堆(duī)密(mì)度(dù)穩定,產品的流動性要好。口服衝劑則往往要求速溶性。一般說來,改變霧化的分散度或適當改變操作條件以控製幹燥速率,可以製(zhì)得具有不同堆密度的產品,但(dàn)變化的幅度是有限的。在改善物性方麵值得一(yī)提的一種(zhǒng)技術是泡沫噴霧幹燥,即將進料(liào)液體先泡沫化後再行噴霧幹燥。該方法最初(chū)是為提高熱(rè)效率而提出的,後來用以調整產品的物性。現已證明,泡沫(mò)噴霧幹燥製得的產(chǎn)品粒徑大、多孔、多凹陷、表麵粗糙,具有良好的速溶性。另外(wài),口服原料藥還會有一些特殊的(de)要求,比如:顆(kē)粒形狀。有的要求球形(xíng)顆粒,顆粒大小均勻。一般來說,通過改變霧化方式,可以得到不(bú)同形狀的顆粒。原料藥廠家(jiā)在選擇(zé)噴霧幹燥機之前(qián),最好在設備製造企業的協助下,進行參數(shù)優化的實驗,以確定一個(gè)******的參數組(zǔ)合,確保噴出藥品的幹燥效果。
5.保護措施
由於藥品的不(bú)同(tóng)性質,對設(shè)備的保(bǎo)護設計方麵也提出一些更高的要求。用有機溶劑(jì)溶解的物料,在幹燥時要求(qiú)整個係統必須滿足防(fáng)爆要求。在電機、儀表、控製閥等(děng)配件設計時都要選擇防爆型。另外,為防(fáng)止溶劑和空氣混合為爆炸氣體,係統也不能采用開放式,而必須采用密閉(bì)循環係統,並且載體要(yào)選用惰性氣體,如(rú)氮氣等。除此之外,一些易氧化物料的幹燥,也要采用以氮氣(qì)為載體的密閉循環(huán)係統。
6.環境保護
噴霧幹燥的產品為細(xì)粒子,為(wéi)了適應環境保護的要求(qiú),噴霧幹燥係統隻用(yòng)旋風分離器分離產品、淨(jìng)化尾(wěi)氣還是不夠的,一般還要(yào)用袋式除塵器淨化,使(shǐ)尾氣中的(de)含塵量低於50mg/(nm)3氣體;或選用濕式洗滌器(qì),可將尾氣含塵量降到15~35mg/(nm)3氣體。采(cǎi)用氮氣做載體時,係統要注意密閉,排氣(qì)口要引到室外。
7.降低成本
熱空氣進口溫度(dù)在並流操作時為(wéi)250~500℃,逆(nì)流(liú)操作時為200~300℃,霧化幹燥後出口溫度(dù)一般控製在60~100℃。噴霧幹燥的熱(rè)利用率(lǜ)較低,工業規模的噴(pēn)霧幹燥器,熱效率一般為(wéi)30%~50%。國外帶有(yǒu)廢熱(rè)回收的噴霧幹燥(zào),熱效率可達(dá)到(dào)70%,但這種設備隻有在生產能力大於100kg(水)/h時才有經濟意義。但在用到氮氣載體和有(yǒu)機溶劑時(shí),采用密閉(bì)循環係統,可使氮氣循環使(shǐ)用(yòng),溶劑冷(lěng)凝套用,從而有效(xiào)地降低(dī)了生產成本。
國內噴霧幹燥機生產廠家正在不(bú)斷提高技術水平,解決噴霧幹燥在口服原(yuán)料藥(yào)領域的技術難題,相信在不遠的將來,一定能夠生(shēng)產出(chū)更為適用的、質優價廉的產品(pǐn),使我國的噴霧幹燥技術達到世(shì)界的領先水(shuǐ)平。