流化床底喷包衣\/上药利用率与成膜质量的影响因素

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概念

包衣 ：简单理解为“在颗粒/微丸表面形成包裹”。

上药 ：是包衣的一种特殊情况，是将有粘性的成膜材料全部或部分换成API，利用成膜材料的黏性或API自身黏性，黏附于颗粒/微丸表面。

气料比 ：即进入导流筒内的气流量与进入导流筒内的物料量之比。

风 量 ：风量=风速×被测通道的截面积。

图1

导流筒高度（h） ：导流筒底部距离气流分布板的距离。

流化风速/风量（υ流化） ：导流筒内部物料的流化风速/风量。

干燥风速/风量（υ干燥） ：导流筒外部物料的鼓泡流态化与干燥所需的风速/ 风量。

载体 ：在本文中，空白丸芯、含药丸芯、空白片、含药片”统称为“载体”。

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内容

前面我们已经分享过了流化床底喷包衣均匀性的一些影响因素，因为包衣均匀性是包衣的前提，保证不了均匀性，其他都是空谈。

那么，在保证均匀性的前提下，我们还需要关注什么呢？——那就是今天要分享的内容， 包衣/上药利用率与成膜质量 。因为流态化是一个很复杂的过程，影响因素很多，而且，这些因素相互组合后，会有更多的“新因素”产生，所以，我们只能总结我们在生产流化床过程中，不断改进，不断优化的心得，与制药同仁共勉。结合图进行说明。

图 2

因素一： 导流筒内的气料比

●利用率的关键影响因素

●在相同风量情况下，h越高，气料比越低，包衣/上药的利用率越高；

● 但是，h过高，气料比低于一定程度时，又会产生如下情况：

第一：虽然能连续流化，但容易发生颗粒间黏连，原因是：物料密集程度加强，导流筒内部蒸发量有限，同时颗粒间距过小；

第二：h过高，气料比低于风力输送极限值，就会引起不连续流化，产生喷动流化、堵枪、颗粒黏附在喷嘴处等现象。

● 如何有效的控制和量化气料比？ （目前没有合适的量化工具，信宜特正在研发 导流筒内气料比测量工具 ，敬请期待！）

目前只能通过“ 经验 + 目测 ”的方式进行判定，遵循的步骤如下：

●根据物料多少，先调整好一个高度h，即，h保持不变。

●通过流化风速/风量（υ _流化 ）调节，在操作过程中，进风速度、排风速度、过滤器的堵塞、物料重量的增加、流动性变差、风阻的增加等等，都会影响流化风速/风量（υ _流化 ），所以采用如图2绿色箭头所示的单独流化风速/风量（υ _流化 ）、闭式循环控制，完全避免以上因素的影响，保证导流筒内气料比恒定。

●h和υ _流化 又是相互影响的，但是可以确定的是：h上限——气料比风力输送的极限值；υ _流化 下限——最小流态化速度。

因素二：包衣材料本身属性

1. 黏度 （影响上药的关键因素之一）

   通常情况下，黏度越高，上药率越高，但是，由于上药液体所形成的分散体系不同，有溶液型，也有混悬液型，导致最终上药截然不同，需要认真筛选上药固含量比例、黏度等参数。

2. 延展性 （决定材料的脆性大小）

   导流筒内流化风速/风量（υ _流化 ）和导流筒外干燥风速/风量（υ _干燥 ），都是流态化的，所以，颗粒之间的相互摩擦、颗粒与设备之间的摩擦、高速气流和颗粒之间切线摩擦等都会对脆性发起挑战，故而，强延展性膜材，能降低脆性，防止摩擦碰撞引起的脱落，同等条件下，提高上药率。

3. 玻璃化温度（Tg）

   高分子材料的重要特性参数，在此温度以下，材料处于玻璃态，分子链和链段都不能运动，只是构成分子的原子(或基团)在其平衡位置作振动；而在等于Tg时分子链虽不能移动，但是链段开始运动，表现出高弹性质，温度再升高，就使整个分子链运动而表现出粘流性质。所以，一般情况下，等于或低于Tg温度进行包衣，但是考虑到利用率和效率，在不发生黏连的情况下，稍高于Tg也是可以的。

因素三：工艺参数

1. 风温

   导流筒内风温过高，很容易造成喷雾干燥现象，所以，导流筒内应该保持大风量、低温度。

2. 湿度

   恒定的湿度对包衣/上药工艺稳定性和成膜质量至关重要，同样影响包衣/上药利用率。如：不同季节、不同地域位置，同样的工艺，同样的参数，可能会产生不同的结果。只是简单的监测湿度，对工艺来说没有任何的控制意义，如何做到体系内湿度可控恒定，才是工艺稳定的前提。

3. 其他

1. 雾化压力 ：雾化压力高虽然能提高雾化细度，但是过细的雾滴易产生喷雾干燥，影响包衣/上药效率。但微细颗粒包衣/上药，就需要很高的雾化细度，防止产生颗粒黏连。

2. 喷液速率 ：随着投料量、包衣液性质、设备、操作参数的不同而不同，都得通过具体状态进行调整。最佳的物料状态应该是“润湿而不黏连”。

通过以上这些说明，相信大家很容易理解下面几种案例：

案例一： 当投料量低于流化颗粒与H高度物料量之和时，投料量 越少 ，流化床包衣/上药利用率 越低 。 结合图3-1、图3-2进行说明：

图3-1（ 投料量=流化颗粒量+H高度物料量 ）

图3-2（ 投料量＜流化颗粒量+H高度物料量 ）

● 原因分析 ：图3-2说明，包衣/上药过程中，气流分布板上物料高度H ₀ ＜H，而且在这种情况下，H ₀ 越小，流化床包衣/上药利用率越低。因为偏离气料比最低物料高度H越远，气料比越大，所以包衣物料利用率越低。

● 解决方法 ：①适当的投料量；②更换更小的锅体；③更换更小直径D的导流筒；④更换更小的流化床。

案例二 ：流化床空白丸芯底喷上药时，在总风量恒定的情况下（恒风量控制模式），随着 上药增重量越来 越大 ， 上药利用率越来 越低 。结合图4-1、图4-2进行说明：

图4-1（ 上药前，初始状态图 ）

图4-2（ 上药后，过程中状态图 ）

● 原因 分析 ：图4-1表示空白丸芯上药时初始流化状态，其中流化后气流分布板上物料高度为H ₀ ，干燥风阻为R ₀ ，随着上药量增多，气流分布板上物料高度变为H ₁ ，干燥风阻变为R ₁ ，并且H ₁ 大于H ₀ ，R ₁ 大于R ₀ ，在保持总风量不变的情况下，干燥风阻R ₁ 迫使更多风量穿过导流筒内，引起气料比与初始状态相比变大，上药利用率下降。随着上药量越来越多，这种气料比与初始状态变大尤为明显，上药利用率显著下降。

● 解决方法 ：①大批量分成亚批进行上药（原则上不认可），确保干燥风阻变化不过于显著，导流筒内的气料比相对稳定；②导流筒内外风速单独调控，保证导流筒内气料比恒定，导流筒外干燥至少呈鼓泡流态化。

案例三 ： 载体用混悬液流化床底喷（或高效包衣）上药时，上药后API在总增重中所占比值 高于 API在混悬液所占比值 ，结合下表进行说明。

● 原因分析 ：API混悬液中，微粒形态存在的是API，溶液形态的是可溶性辅料，在上药过程中，在同等的雾化压力下，微粒形态的API雾化粒度大，跟热风进行交换的比表面积小，出现喷雾干燥效应的程度低；而溶液形态的可溶性辅料雾化粒度小，跟热风进行交换的比表面积大，出现喷雾干燥效应的程度高。最终，两种不同程度的喷雾干燥效应，造成了 实测产品API含量后计算出来的API利用值 高于 按混悬液配方及上药利用率折算出API利用值 （这就提示我们，上药工艺中，中间体控制，要以实测API含量后计算为准）。

● 解决方法 ：①降低API混悬液浓度；②降低API粒径；③减低风温；④适当降低雾化压力。

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