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。
　　
　　關(guān)鍵詞：底噴流化噴動床；緩控釋；大顆粒；包衣；特點；應(yīng)用
　　
　　緩控釋大顆粒包衣機原名為包膜控釋肥料底噴流化噴動床（下簡為底噴流化噴動床），該產(chǎn)品是常州市一步干燥設(shè)備有限公司（下簡為一步公司）研發(fā)的新產(chǎn)品，改此名是06年9月進行省級產(chǎn)品鑒定時鑒定委員會專家所提出的，其原委該產(chǎn)品不只適應(yīng)肥料生產(chǎn)，也能適應(yīng)藥品、食品和化工等行業(yè)的大顆粒包衣。其于該產(chǎn)品已在多家肥料生產(chǎn)廠得到應(yīng)用，依據(jù)多位制藥裝備行家的意見也能應(yīng)用于藥品緩控釋大顆粒包衣。因而，本文從底噴流化噴動床的概念和大顆粒為何要用底噴流化噴動床二個問題入手，闡述了底噴流化噴動床特點，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。
　　
　　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、風機、空氣加熱器、旋風分離器等組成，噴動床上部為圓筒形，下部為圓錐形，在錐形的截面積zui小處設(shè)有一個進氣口，在錐形筒體上設(shè)有導向筒。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*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力實現(xiàn)流態(tài)化循環(huán)過程，顆粒可以得到循環(huán)包衣，從而使得物料形成一層致密的包衣膜。
　　
　　底噴流化噴動床的成套工藝流程如圖1所示。在實際操作中：（1）將需包衣的顆粒放在流化床內(nèi)，并且在導向筒的外面；（2）啟動風機；（3）打開熱源，對空氣進行加熱，使溫度達到所需的要求；（4）通過變頻器對風量進行調(diào)節(jié)，使風量達到所需的要求；（5）調(diào)節(jié)導向筒，使顆粒狀物料從導向筒外流向?qū)蛲矁?nèi)，導向筒內(nèi)的物料由風機產(chǎn)生的高速氣流將物料向上噴射，物料散落到導向筒外形成一種循環(huán)；（6）通過*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2～8mm）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*設(shè)置霧化器（即底噴），同時在錐形筒體上設(shè)有導向筒，以滿足大部分風量通過，形成類噴泉式的流態(tài)化，顆粒從導向筒內(nèi)由氣流加速而上升，從中心噴出再離開導向筒，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；
　　
　?。?）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：
　　
　?。?）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zui大直徑與zui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zui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
　　
　　一步公司近期研制的底噴流化噴動床是底噴流化床包衣、大顆粒噴動床干燥、節(jié)能環(huán)保與現(xiàn)代控制等技術(shù)的有機結(jié)合，該設(shè)備的技術(shù)特點表現(xiàn)如下：
　　
　?。?）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%。
　　
　?。?）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*進入噴槍后霧化在物料表面，而隨著熱風的不斷噴霧射入，含有有機溶劑的濕空氣隨著熱風進入到冷凝器中，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。
　　
　?。?）采用旋風分離器收集粉塵，減少系統(tǒng)阻力，節(jié)約了風機能耗。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)計上符合國家倡導節(jié)約型社會的原則。
　　
　?。?）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。
　　
　?。?）設(shè)備的整體設(shè)計科學、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在一步公司研發(fā)成功，而其zui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，故本公司把此設(shè)備另謂稱緩控釋大顆粒包衣機。因此，筆者寫此文的另一重要目的便是推廣其在制藥行業(yè)的應(yīng)用，本公司更愿意對此進行更優(yōu)惠的技術(shù)合作。
　　
　　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?？梢哉f，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。