流化床工藝目前主要有三種類型:頂噴、底噴、旋轉切線噴。由于設備構造不同,物料流化狀態(tài)也不相同。采用不同工藝,包衣質量和制劑釋放特性可能有所區(qū)別。
原則上為了使衣膜均勻連續(xù),每種工藝都應盡量減少包衣液滴的行程,即液滴從噴槍出口到底物表面的距離,以減少熱空氣對液滴產(chǎn)生的噴霧干燥作用,使包衣液到達底物表面時,基本保持其原有的特性,濃度和粘度沒有明顯增加,以保證在底物表面理想的鋪展成膜特性,形成均勻、連續(xù)的衣膜。
1、底噴工藝
又稱為Wurster系統(tǒng),是流化床包衣的主要應用形式,已廣泛應用于微丸、顆粒,甚至粒徑小于50μm粉末的包衣。
底噴裝置的物料槽中央有一個隔圈,底部有一塊開有很多圓形小孔的空氣分配盤,由于隔圈內(nèi)/外對應部分的底盤開孔率不同,因此形成隔圈內(nèi)/外的不同進風氣流強度,使顆粒形成在隔圈內(nèi)外有規(guī)則的循環(huán)運動。噴槍安裝在隔圈內(nèi)部,噴液方向與物料的運動方向相同,因此隔圈內(nèi)是主要包衣區(qū)域,隔圈外則是主要干燥區(qū)域。顆粒每隔幾秒種通過一次包衣區(qū)域,完成一次包衣-干燥循環(huán)。所有顆粒經(jīng)過包衣區(qū)域的幾率相似,因此形成的衣膜均勻致密。
實驗和中試型設備(空氣分配底盤直徑大至18英寸)使用一個隔圈和噴槍,形成一個包衣區(qū)域。大生產(chǎn)設備(空氣分配底盤直徑大至46英寸)增加隔圈和噴槍數(shù)量,擴大包衣區(qū)域以提高生產(chǎn)效率。
Wurster HS是底噴工藝的一項新技術,對傳統(tǒng)Wurster噴槍系統(tǒng)進行了一些改進,使顆粒避免接觸到噴嘴局部還未充分霧化的包衣液滴,和噴嘴局部由于霧化壓力產(chǎn)生的負壓區(qū)域,因此顆粒產(chǎn)生粘結的幾率大大降低。
與傳統(tǒng)Wurster系統(tǒng)相比,Wurster HS系統(tǒng)中:
噴液速率提高3-4倍,每個噴槍可達500-600g/min,因而充分利用了流化床的干燥效率,縮短生產(chǎn)周期;
噴槍可以使用較高的霧化壓力,以形成非常小的霧化液滴,滿足對小于100μm顆粒的包衣需求;
顆粒避免接觸噴嘴局部的壓縮空氣高速區(qū)域,減少包衣初期的表面磨損,有利于保持恒定的比表面積。
2、切線噴工藝
切線噴裝置物料槽為圓柱形,底部帶有一個可調速的轉盤。轉盤和槽壁之間有一間隙,可通過進風氣流。間隙大小通過轉盤高度調節(jié),以改變進風氣流線速度。顆粒由于受到三個力的作用:轉盤轉動產(chǎn)生的離心力、進風氣流推動力、顆粒自身重力,因而呈螺旋狀離心運動狀態(tài)。噴槍裝在物料槽側壁上,噴液方向沿著物料運動的切線方向。
實驗型設備(轉盤直徑大至0.5米)一般用單噴槍,中試和大生產(chǎn)設備(轉盤直徑大至2米),一般采用2 - 6個噴槍。
切線噴技術與底噴技術具有可比性,有三個相同的物理特點:
同向噴液,噴槍包埋在物料內(nèi),包衣液滴的行程短;
顆粒經(jīng)過包衣區(qū)域的幾率均等;
包衣區(qū)域內(nèi)顆粒高度密集,噴液損失小。
由于這些特性,切線噴形成的衣膜質量較好,與底噴形成的衣膜質量相當,可適用于水性或有機溶劑包衣工藝。
3、頂噴工藝
頂噴工藝用于制粒已有50多年歷史,近30年在包衣上應用也很廣泛,主要用于水性的胃溶或腸溶包衣,一般不用于緩控釋。
頂噴裝置中顆粒受進風氣流推動,從物料槽中加速運動經(jīng)過包衣區(qū)域,噴槍噴液方向與顆粒運動方向相反。經(jīng)過包衣區(qū)域后顆粒進人擴展室,擴展室直徑比物料槽直徑大,因此氣流線速度減弱,顆粒受重力作用又回落到物料槽內(nèi)。
與底噴和切線噴相比,頂噴的包衣效果相對較差,原因是:
顆粒流化運動狀態(tài)相對不規(guī)則,因此少量的顆粒粘連常常不可避免,特別是對于粒徑小的顆粒。
逆向噴液方式,包衣噴液與顆粒運動方向相反,因此包衣液從噴槍出口到顆粒表面的距離相對增加,進風熱空氣對液滴介質產(chǎn)生揮發(fā)作用,可能影響液滴粘度和鋪展成膜特性,工藝控制不好甚至會造成包衣液的大量噴霧干燥現(xiàn)象,因此盡量不應采用頂噴工藝用于有機溶液包衣。
但頂噴工藝極適用于熱熔融包衣,該工藝采用蠟類或酯類材料在熔融狀態(tài)下進行包衣,不使用溶劑,特點是生產(chǎn)周期非常短,很適合包衣量比較大的品種和工藝。
熱熔融包衣要形成高質量的衣膜,包衣過程必須保持物料溫度接近于包衣液的凝固點。
包衣液管道和霧化壓縮空氣必需采取加熱保溫措施,以防止包衣液遇冷凝結。有報道采用熔點為69~74℃的Compritol 888包衣制備控釋8小時的茶堿微丸,亦有報道采用熔點61~65℃的白色蜂蠟包衣制備氯化鉀緩釋顆粒。
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