在制藥、食品、化工等行業(yè)中,制粒是一道常見的工序。將粉末狀物料制成顆粒,可以改善物料的流動(dòng)性、防止粉塵飛揚(yáng),也便于后續(xù)的壓片、填充或儲(chǔ)存。目前常用的制粒方式主要有濕法混合制粒、干法制粒、搖擺式制粒和沸騰制粒四種,它們?cè)谠砗吞攸c(diǎn)上各有不同。
一、濕法混合制粒
濕法混合制粒在一臺(tái)密閉設(shè)備中完成混合與制粒兩個(gè)步驟。物料放入容器后,底部的攪拌槳使粉體快速翻動(dòng)、混合均勻,隨后加入粘合劑溶液,在攪拌作用下形成濕潤(rùn)的軟材。同時(shí),容器側(cè)面的高速切割刀將軟材切割成細(xì)小顆粒。
這種方式的優(yōu)點(diǎn)是整個(gè)制粒過程在一個(gè)容器內(nèi)完成,中間不需要轉(zhuǎn)移物料。顆粒形狀接近球形,流動(dòng)性較好,有利于后續(xù)壓片時(shí)片重的穩(wěn)定。由于物料的翻滾和切割比較充分,顆粒內(nèi)部的成分分布也較為均勻。
適合需要添加粘合劑成粒、對(duì)顆粒強(qiáng)度有一定要求的物料。粘合劑的用量比傳統(tǒng)方式略少,干燥時(shí)間也相應(yīng)縮短。
適用物料:藥粉與輔料的混合制粒、對(duì)顆粒強(qiáng)度和成型性有要求的物料。
濕法混合制粒設(shè)備科普:SFZL型號(hào),此設(shè)備有多種容積規(guī)格可選,小規(guī)格適用于實(shí)驗(yàn)室研發(fā),較大規(guī)格適用于中試放大和批量生產(chǎn)。選型時(shí)主要根據(jù)單批處理量確定規(guī)格。攪拌轉(zhuǎn)速和切割轉(zhuǎn)速的可調(diào)范圍越寬,對(duì)不同物料的適應(yīng)性越好。
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二、干法制粒
干法制粒不加水或其他液體,直接依靠機(jī)械壓力使粉體成型。物料通過送料裝置進(jìn)入兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)的壓輥之間,在液壓系統(tǒng)施加的高壓下被擠壓成薄片狀。薄片隨后進(jìn)入整粒系統(tǒng),通過旋轉(zhuǎn)的整粒刀和篩網(wǎng)破碎成顆粒。
與濕法制粒相比,干法制粒省去了加粘合劑、混合軟材和干燥這幾個(gè)步驟,工序更短。對(duì)于遇水容易變化或?qū)岵环€(wěn)定的物料來(lái)說,干法制粒是一個(gè)可選的工藝路徑,因?yàn)檎麄€(gè)過程不涉及水分和加熱。
但這種方式要求粉體本身具有一定的可壓性,如果物料過于松散或彈性太強(qiáng),擠壓后不易成型。
適用物料:對(duì)濕熱敏感的物料、含結(jié)晶水的物料、中藥提取物。
干法制粒機(jī)科普:GLZ-25型號(hào),此類設(shè)備適用于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)和中試場(chǎng)景,只需少量物料即可完成成型性測(cè)試。壓輥壓力、轉(zhuǎn)速和送料速度的可調(diào)范圍越大,工藝探索空間越充分。同時(shí)需確認(rèn)成品粒度范圍是否覆蓋所需粒徑。
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三、搖擺式制粒
搖擺式制粒是一種原理比較直接的制粒方式。潮濕的粉料加入料斗后,滾筒做往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng),將物料反復(fù)擠壓通過下方的篩網(wǎng),形成圓柱狀或不規(guī)則狀的顆粒。更換不同目數(shù)的篩網(wǎng),可以得到不同粗細(xì)的顆粒。
這種方式的設(shè)備結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,制造成本相對(duì)較低,操作和清潔都比較方便。篩網(wǎng)和滾筒的拆裝也不需要專用工具,更換品種時(shí)清理起來(lái)比較省事。
缺點(diǎn)是顆粒形狀不太規(guī)則,細(xì)粉比例相對(duì)偏高。適合小批量生產(chǎn)或品種更換頻繁的場(chǎng)合。
適用物料:潮濕粉料、黏性較大的浸膏、含纖維較多的原粉。
搖擺式制粒科普:YK系列,此類設(shè)備有多種規(guī)格可選,小規(guī)格適用于實(shí)驗(yàn)室和教學(xué)場(chǎng)景,較大規(guī)格適用于中小批量生產(chǎn)。選型時(shí)主要根據(jù)單批或單位時(shí)間產(chǎn)量需求確定規(guī)格。篩網(wǎng)需用戶自備,建議準(zhǔn)備多種目數(shù)以適應(yīng)不同粒徑要求。
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四、沸騰制粒
沸騰制粒又被稱為一步制粒。物料粉末放入設(shè)備后,從底部通入加熱的空氣,使粉體在容器內(nèi)懸浮翻動(dòng),呈現(xiàn)類似沸騰的狀態(tài)。與此同時(shí),粘合劑溶液從上方或側(cè)方以霧狀噴入,細(xì)小的液滴與懸浮的粉末接觸后,粉末粒子逐漸聚集成團(tuán)粒。熱空氣一邊使物料流化,一邊將團(tuán)粒中的水分帶走,完成干燥。
干燥后的顆粒內(nèi)部呈多孔結(jié)構(gòu),密度較低,遇水后水分容易滲入,因此崩解和溶解速度一般較快。
沸騰制粒的優(yōu)點(diǎn)是集混合、制粒、干燥于一體,工序集中,物料不需要在不同設(shè)備之間轉(zhuǎn)移。缺點(diǎn)是設(shè)備成本和運(yùn)行成本相對(duì)較高,操作也更為復(fù)雜。
適用物料:需要制粒與干燥同步完成的物料、對(duì)顆粒溶解性能有要求的物料。
設(shè)備科普:FL此類設(shè)備將干燥與制粒功能集成于一體,選型時(shí)需根據(jù)單批處理量確定容積規(guī)格。加熱方式有電加熱和蒸汽加熱等選項(xiàng),可根據(jù)能源條件選擇。設(shè)備運(yùn)行時(shí)的風(fēng)量、溫度和霧化壓力的可調(diào)范圍也是評(píng)估要點(diǎn)。
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五、四種方式的簡(jiǎn)要對(duì)比
從是否添加液體來(lái)看,干法制粒不加水,另外三種都需要加粘合劑或潤(rùn)濕劑。濕法混合制粒和沸騰制粒在一個(gè)容器內(nèi)完成制粒全過程,自動(dòng)化程度較高;搖擺式制粒設(shè)備和操作都比較簡(jiǎn)單。
從工序長(zhǎng)短來(lái)看,干法制粒的工序最短,沸騰制粒和濕法混合制粒工序相對(duì)集中,搖擺式制粒需要配合單獨(dú)的干燥設(shè)備。
從操作難度來(lái)看,搖擺式制粒比較容易上手,濕法混合制粒居中,沸騰制粒和干法制粒對(duì)操作人員的要求相對(duì)高一些。
六、總結(jié)
四種制粒工藝各有特點(diǎn),沒有絕對(duì)的好壞之分。濕法混合制粒適合對(duì)顆粒質(zhì)量要求較高、需要密閉操作的場(chǎng)景;干法制粒適合不宜接觸水分的物料;搖擺式制粒適合小批量、多品種且設(shè)備投入有限的場(chǎng)合;沸騰制粒適合需要將制粒與干燥合并完成的工藝需求。
在實(shí)際應(yīng)用中,選擇哪種方式一般取決于物料的性質(zhì)、產(chǎn)量規(guī)模和后續(xù)工序的要求。建議先小批量試制,觀察顆粒狀態(tài)和工藝可行性,再確定適合的制粒方式。
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