作者：中國運載火箭技術研究院十五所 喬維克


1.前言

　　目前，造粒技術已在醫(yī)藥、食品、建材、化工、冶金等各行各業(yè)得到了越來越廣泛的應用，同時造粒技術本身也在應用的過程中不斷地創(chuàng)新、發(fā)展和提高，并創(chuàng)造出了多種不同的造粒方法。如沸騰式流化床造粒法、噴霧干燥式造粒法、離心式流化床造粒法、擠出滾圓法等。這些方法各有特點和不同的用途。下面就造粒技術在制藥行業(yè)中的應用情況分別介紹幾種主要造粒方法，其中根據(jù)本文題目的要求著重介紹離心式流化床造粒法。

　　2.幾種不同的造粒方法

　　2.1沸騰造粒法

　　沸騰造粒法在幾種方法中效率zui高。其原理是利用從設備底部吹入的風力將粉粒浮起與上部噴槍噴出的漿液充分接觸后相互碰撞而結合成顆粒。如圖1所示。用此種方法生產出的顆粒較為疏松，真球度及表面光潔度都很差，適于制造要求不高的顆?；驗槠渌苿┳銮捌诩庸ぁ?br />
　　圖2所示的造粒方法是在沸騰造粒法的基礎上發(fā)展而來的。即在沸騰造粒筒的下部中央配置一小直徑的芯筒或稱隔離筒，將底部熱風通風孔板的通風面積分布為中心大四周小而形成中心熱風流量大于四周的狀態(tài)。在不同風力的作用，顆粒在筒中從芯筒中間上浮與裝在底部中央的噴槍噴出的粘結劑接觸，再與上部落下的粉料粘結后由芯筒外部沉降下來，形成顆粒的上下循環(huán)流動，達到使顆粒均勻長大的目的。此種方法制造出的顆粒仍然比較疏松，但顆粒的尺寸比較均勻。用此方法對顆粒進行表面涂覆包衣效果良好。

　　2.2噴霧干燥法

　　噴霧干燥法是將濃縮的漿液通過噴嘴或離心轉盤噴出形成微小液滴，在高溫熱風的作用下，水分迅速蒸發(fā)形成干燥顆粒。如圖3所示。此種方法生產出的顆粒帶有水分蒸發(fā)時留下的空隙，同樣比較疏松，雖然可以連續(xù)生產，但產量較低，而且設備龐大，同時需要前期萃取、過濾、濃縮等一系列處理設備配套。此種方法適于制造速溶類食品或中藥制劑。


　　2.3擠出滾圓造粒法

　　擠出滾圓造粒方法是先將濕團狀藥物通過篩板擠成條狀，切斷形成棒狀小粒，然后在離心盤中滾成圓粒。如圖4所示。此方法簡單實用效率較高，顆粒密度大，顆粒真球度和表面光潔度取決于轉盤的轉速和滾圓的時間，稍有凸凹現(xiàn)象。是一種較為理想的高密度顆粒制造方法。


　　3.離心造粒法及其自動造粒理論

　　離心法造粒是在離心轉盤上輸入一定量的母粒，母粒在離心力、摩擦力及擋板的作用下，在轉盤與筒體的過渡曲面上形成渦旋運動的粒子流，同時在這種粒子流的表面按一定規(guī)律噴射霧化的粘結劑和供給粉料，并在轉盤與外筒體間的環(huán)縫中不斷吹入的熱風的，使母粒不斷放大。其結構原理如圖5所示。用這種方法制出的顆粒均勻致密，表面光潔度及真球度很高。

　　在離心造粒過程中，影響造粒質量的因素很多。但在實踐中我們發(fā)現(xiàn)，對一次造粒過程而言，粘結劑流量qj和粉料流量qf是影響造粒質量的兩個關鍵參數(shù)，其它參數(shù)均可保持常量。因此*參數(shù)的匹配問題就變成了尋找粘結劑流量qj和粉料流量qf在造粒過程中的普遍變化規(guī)律。

　　一般來講，離心造粒的過程可分為三個階段，即：母粒潤濕、尺寸放大和拋光干燥。母粒潤濕階段的目的是提前均勻使母粒表面涂覆粘結劑以創(chuàng)造母粒粘結粉料的初始條件。尺寸放大是在母粒不斷地粘結粉料及涂覆粘結劑的過程中顆粒直徑不斷增大，這是造粒過程中zui關鍵的階段，也是自動造粒理論所要解決的問題所在。拋光干燥階段是在停止供料的情況下轉盤繼續(xù)運轉，使顆粒表面得到進一步拋光和干燥。

　　在尺寸放大階段，顆粒直徑的增長速度dD/dt應始終保持為常數(shù)，即要保持供料速率與顆粒總表面積之間的正確比例。我們稱之為供料比ω。同時在這一階段中粘結劑流量qj和粉料流量qf的比例也應保持一個*的常數(shù)。我們稱之為漿粉比[α]。另外，在尺寸放大前我們可以根據(jù)母粒直徑d0和放大后顆粒的zui終直徑D0求出一個稱為放大倍數(shù)K=D0/d0的值。

　　在上述情況下，我們可以認為一定量的母粒在離心轉盤的作用下行成的渦旋粒子流中每個顆粒接觸霧化粘結劑和粉料的概率均相等。因此，他們的增長規(guī)律也是相同的。那么，在一定的時間T內它們的直徑增長速度為：

　　 這就是顆粒直徑的增長規(guī)律，是線性的。
　　由于球粒的體積為：V=πD3/6，將其微分后可得：
　　
　　 兩邊各乘以顆粒總數(shù)μ和平均密度ρ，則可得供料流量：
　　
　　我們稱其為初始供料流量。

　　 其*值取決于粘結劑和粉料的物理性質，可由試驗確定。當ω已知時，可用（7）式計算出放大時間T。

　　在（4）式中，供料流量q應為粘結劑流量qj與粉料流量qf的總和，即：
　　　　　　　　　　 q=qj+qf

　　根據(jù)前面提到的在放大過程中，漿粉比：α=qj/qf應保持常數(shù)。于是：


　　 因此，供粉流量的變化規(guī)律為：
　　
　　

　　 粘結劑流量的變化規(guī)律為：

　　式中： qf0--初始粉料流量
　　　　　　 qj0--初始粘結劑流量

　　根據(jù)式（6）我們便可以求得初始粘結劑流量qj0和初始粉料流量qf0。

　　*漿粉比[α]可根據(jù)原料的物理性質通過試驗確定。

上述理論在實踐中非常實用。利用計算出的粘結劑和粉料流量的初始值以及它們在造粒過程中的變化規(guī)律方程，對它們的流量變化規(guī)律進行的控制，便可在離心造粒設備中制造出高合格率、高質量的球形顆粒。是批量生產高密度小直徑顆粒的理想方法。已在我所生產的BZJ系列離心式造粒設備及HBZ型造粒設備的實用中得到證明，并在實際生產中得到了廣泛的應用。