德国GLATT-喷雾流化床的产品开发.doc

采用喷雾流化床的产品开发摘自：德国CHEManager杂志 作者：德国GLATT公司， 2013年近代的流化床工艺，为工业与研究领域，提供了一个机会，获得具定制物理性质与应用特性的固体产品。所有工艺的共同点是，液体被喷射到流化床内，以获得确定的颗粒结构，或建立颗粒的功能层。图1是几种工艺的摘要。最多应用所采用的工艺的特征是，加工固体和/或液体入料的组合不同，以及所需辅助物质不同。这个前提涉及到的常用工艺包括团聚，喷雾制粒，包衣，包囊与粉末层积。团聚工艺中，液体喷射入流化床，在细颗粒间建立牢固的结合，流化的粉末或粉末混合物彼此结合在一起。所喷射的液体可以是水，或者液态粘合剂，其作用是一旦粉末缺少固有粘附力，用来加强颗粒之间的所需粘合力。与团聚工艺不同，喷雾制粒工艺只涉及将液态原料（溶液，悬浮液，熔融液，乳液，等等）喷射到流化颗粒的表面。颗粒表面的溶剂（例如水）蒸发之后，剩余的固体物料粘在一起，这样颗粒尺寸就向外一层层地增大。该工艺所需的造粒核，或者来自流化床内喷雾液体的喷雾干燥部分，或者来自回程的成品破碎颗粒。由于产生的颗粒结构非常均一和紧密，喷雾制粒工艺也非常适用于液体的包囊。在包囊工艺中，一种基本物质，或分布非常均匀的活性物质，嵌入到矩阵液体中，例如，以乳液的形式。余下的工艺中，通过喷雾制粒形成的粒子，形成紧密的颗粒，其中包含了体积分布均匀的基本或活性物质。图1中展示的另一个原理工艺是包衣。通过向可流化的颗粒喷射一种或几种固体-包含液体，这些颗粒生成一层或几层固体外壳。包衣工艺可以用来在起始颗粒上生成功能层（例如，用于缓释，掩味，等）。有一种非常特殊的工艺称为粉末层积。粉末层积的原理接近于包衣，完美分散的粉末和一种粘结剂，粘结在大颗粒上，形成一层或多层外壳。由于所需的蒸发量很小，这是一种非常节能的工艺方式。 今天，上述各种工艺已经植入到不同的设备使用中，参见图2。根据工艺不同，有批次式（WSG, GPCG，Rotor）或连续式（GF, AGT, ProCell）两种选择。具体使用设备的配置与规模，由以下因素决定：为获得特定性能产品而采用的应用；实施工艺的可变性，产品改变的频率，生产量的大小，以及一系列的其他条件。使用的灵活性与通用性，是流化床设备众多优势中的两项。也就是说，不同类型的产品可以籍由一台设备来实现。颗粒成型的工况，可通过设定工艺参数来进行控制。例如，可以实现从团聚工艺到喷雾制粒工艺的平稳过渡。这项工作可通过改变固体（例如，粉末，晶体，尘，）与液体进料的比率来实现。通过这种方式，可对物性参数进行控制与确定，包括堆密度，孔隙率和颗粒形状。这些物理参数的改变，会对产品的应用属性产生即时的效应。例如，对于团聚工艺，由于产品较大的比表面积，产品能够快速地溶解，可以用来生产速溶产品。而另一方面，对于喷雾制粒，产品有最小的比表面积，此项特性的优势是吸湿性很低。流化床中颗粒形成的一些机理，列举在图3中。仅通过改变工艺参数，不同形状的产品可以使用一台设备生产出来。每个应用都包含的个性机理，由流化床（图3的右侧）和液体喷射（图3的左侧）来决定。例如，最多的流化床应用是采用沸腾状态，工艺空间里颗粒的流化作用非常强烈，颗粒之间的接触非常密集。液体喷射到颗粒流化床层上。基于颗粒类型的不同，液体或者穿透颗粒的孔，或者搭桥，或者粘结到颗粒的表面。在理想的状态下，热与物质干燥的密集交换，以及凝固，在受设定工艺状况影响的同时，可以是非常高效的。颗粒在工艺室成型的过程中，彼此之间受到结合力与剪切力的相反作用。液体的喷射产生压力，生成颗粒之间的粘结力。另一方面，颗粒在流化床中的密集运动产生了剪切力。如果剪切力起到主导作用，液体搭桥会被摧毁，也就阻止了颗粒的团聚发生。喷射的液体在颗粒的表面扩展与固化，粒子按照喷雾制粒的方式成型。如果粘结力起到主导作用，小颗粒互相结合在一起，形成大尺寸的多孔聚集体。在这种情况下，通过设定不同的工艺参数，选择不同的入料成分和配方，喷雾流化床工艺成为非常高效与灵活的方式，可以独立系