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原料藥氣流粉碎機技術淺析

2018-01-03
        1 概述
        原料藥微粉一般指產品粒徑小於20um的產品,微粉的氣流粉碎是將粒徑較大的顆粒或粉末粉碎成較小的顆粒或粉末的操作過程,一般要求粉碎後的產品粒徑小於20um。其目的為減少粒徑、增加比表麵積、增加需求粒徑的分布區間等。
        藥品粉碎的意義在於:1)粉碎後的藥品有利於固體藥物的溶解和吸收,可以提高難溶性藥物的生物利用度;2)粉碎後的藥品有利於混懸劑或固體製劑中各成分的混合均一性,混合度與各成分的粒徑有關;3)粉碎後的藥品有利於提高固體藥物在液體、半固體、氣體中的分散性,提高藥品的利用率。
        氣流粉碎機主要分為對撞式與氣旋式兩種。其工作原理是利用壓縮空氣(或氮氣)作為動力,將需粉碎的物料在粉碎機內加速至高速運動,使其與粉碎機內腔室進行碰撞而達到粉碎,主要是改變物料的粒徑及其表麵活性等。其可以將物料的粒徑改變至1um~100um之間。下麵,本人將結合自身工作經驗,對藥品微粉粉碎技術作一些初步探討。
        氣旋式粉碎機在使用過程中影響微粉粉碎效果的因素主要有以下幾個方麵。
        1)影響產品粒徑的原因主要有粉碎物料進料速度及粉碎壓力。粉碎壓力是最主要的控製參數,同一物料在相同進料速度下,粉碎壓力越大,單位產品受到的參量就越大,碰撞粉碎效果就更好。
        2)較高的粉碎壓力粉碎後的產品粒徑較小,但是產品粉碎壓力超過13bar後對產品粒徑改變有限。如果粉碎壓力達到13bar粉碎出來的物料仍未達到天堂影院所需要的結果,建議尋找其他更合適的粉碎方法。
        3)改變粉碎後產品粒徑分布可以通過調節氣流粉碎機的分布管及分級器來實現。在不改變的粉碎壓力及進料速度的情況下,若要獲得粒徑越小的產品。
        (1)可以將氣流粉碎機的分布管調節至最低端,可以使物料在氣流粉碎機內停留時間增加,停留時間的增加就等於增加了產品粉碎的碰撞時間,粉碎效果更佳。
        (2)可以將氣流粉碎機的分級器調節至最上端,分級器調節至最上端相當於減少了分級器內的空間,粉碎時作用在粉碎物料上麵的氣流能量損耗減少了,粉碎效果自然就好的。在實際生產中為了達到粉碎效果及產能的要求,一般將調節氣流粉碎機的分布管及分級器結合起來使用,以達到最佳效果。
4)氣流粉碎機的選型特別是粉碎機腔室形狀對產品粒徑的影響。圓盤式氣流粉碎機腔體內結構一般有直角過渡與橢圓型過度兩種,采用直角過渡的粉碎機在直角處物料是沒有碰撞速度的,粉碎效果不理想。粉碎機腔體內采用橢圓形過渡的物料會隨氣流形成一個氣旋,粉碎效果有明顯的提高。但是橢圓型過渡機機器的製造工藝更加複雜決定了一次性投入成本更高,這需要企業根據自身需要來合理選型。
        5)上下分級器。在粉碎機選型時候盡可能的選擇帶有上下分級器的設備。上下分級器可以防止大顆料物料進入上部分級器而隨氣流進入氣固旋風分離器。因此選成帶上下分級器的氣流粉碎設備可以有效減少大顆粒物料對粒徑的托尾現象,使產品粒徑分布更加集中。
        6)氣流粉碎機加速噴嘴的角度。加速噴嘴的角度決定了物料在氣流粉碎機腔體內停留的時間,也就決定了物料粉碎後的粒徑。加速噴嘴越朝向粉碎機中心,產品停留的時間就越短,粒徑就越大。在生產實踐中證明加速噴嘴與氣流粉碎機內環切線夾角在30°~40°時候是微粉產品粉碎效果最好的角度。
        7)氣流粉碎機加速噴嘴的直徑。噴嘴的直徑越大,單位時間內通過空氣的量就越大,單位產品受到的能量就越大,產品粒度相對就越小。
        8)氣流粉碎機進料噴嘴的角度。進料噴嘴的角度決定了物料在粉碎機外腔室內的初速度,通過使用不同角度的進料噴嘴的可以調節物料在外腔室內的初速度,物料以相對較高的初速度通過加速噴嘴進入粉碎機的內腔內,從而能夠得到粒徑相對更小的產品。
        9)氣流粉碎機腔材質的選擇:若物料粘性比較大而硬度不算是太高時可以選用PTFE材質的粉碎機腔體,PTFE材質的腔體可以有效避免大量物料粘連在粉碎機腔室內壁;硬度較大的物料采用不鏽鋼材質的內腔,不鏽鋼材質的內腔硬度較大基本可以滿足絕大多數企業對粉碎的要求,其還有易清潔維護等優點,若是生產無菌產品,其可以支持在線純蒸汽滅菌,現大多無菌製藥企業使用的是316L材質的粉碎機內腔;對於硬度特別大的物料,不鏽鋼材質的內腔室無法滿足生產需要的情況下可以選用陶瓷材質的腔體,陶瓷材質的腔體具有硬度大,耐磨損等優點,但其也有維護保養難,無法在線純蒸汽滅菌等不足之處。
        10)在物料的粉碎過程中經常碰到粉碎腔室內積料及起皮情況,其主要的原因有:
        (1)物料粘性大,可想辦法降低物料粘性(如通過降低物料水份含量來降低產品粘性)。
        (2)腔體內物料太多,可以通過減少進料速度的方法來解決。
        11)通過以上方法都無法達到理想粉碎效果的物料,可以考慮采用深冷粉碎方式來對物料進行粉碎。粉碎氣體最好選用氮氣,氮氣有更好的穩定性及降溫後沒有冷凝水,若使用壓縮空氣,降溫後冷凝水會結冰,冰渣隨氣體通過濾芯時會將濾芯擊破。在實際運用中一般將氣體通過冷幹機進行降溫冷卻至-4℃以下,用冷卻後的氣體與物料相遇後物料溫度會降低,粘度也會隨之降低物料表麵張力改變使物料變脆,更容易於達到粉碎至更小粒度的要求。因為物料在碰撞粉碎的過程中因高速運動會發熱,物料溫度會升高,故此方法特別適用於熱敏性的物料粉碎工作。此方法缺點就是技術要求過高,設備投入較大,運行成本較高。
        2 在粉碎過程中常出現的問題
        1)粉碎機磨損太快。(1)物料硬度太大,此時應選用比較合適材質的粉碎機內腔。(2)設備長時間以較高粉碎壓力運行,這種情況需要周期性的更換損耗件。
        2)粉碎產品不均一。粉碎後的產品一般為單峰,若出現雙峰或多峰主要原因有:
        (1)粉碎壓力不穩定。解決辦法:在氣源設備供氣量能夠滿足工作所需氣量的基礎上,保證氣源最低供氣壓力比工作壓力高2~3bar。
        (2)進料速度不穩定。解決辦法:檢查進料閥門處是否有堵塞;物料是不是粘性太大,流動性不均一,穩定的控製進料速度。
        (3)粉碎機腔室內形成了濾餅。解決辦法:暫停粉碎工作,清除粉碎機腔室內的濾餅後再恢複生產。
        3)檢測方法的影響。粉碎後的產品粒徑檢測結果達不到要求,在排除粉碎過程中會產生的問題後產品粒徑檢測結果仍達不到要求的結果可以考慮分析粒徑的檢測方法是否合理。例如物料粘性較大,粉碎後物料易結團,若采用幹法檢測方法顯然是不合適的,此時可以考慮使用濕法進行檢測,使物質在溶液內充分分散後再進行檢測,這樣得到的結果才是最真實的檢測結果。
        4)旋風分離對粉碎效果的影響。粉碎後的物料經旋風分離後旋風分離器內的壓力大約保持在200~300mbar,這種壓力下可以使用包裝袋在旋風出料口對物料直接進行包裝,這種情況是旋風分離最佳狀態。若旋風分離器內壓力過大,說明粉碎機出料口出氣量較大,會對粉碎效果有影響。
        3 結論
        原料藥微粉在現代製藥應用中越來越廣泛,市場對微粉產品的需求逐年增長。微粉的氣流粉碎工藝具有對藥品汙染低、產量高等優點被企業廣泛采用。流化床氣流粉碎的特點有氣源壓力高、管道及設備受壓大等特點,這些都是存在一定的安全隱患的風險點,在粉碎過程中如何使用盡可能低的氣流壓力生產出符合要求的微粉產品需要天堂影院在實踐中不斷的去探索。
氣流粉碎機
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