喷雾干燥技术在固体制剂生产中的应用

　　喷雾干燥技术是用喷雾的方法.使物料以雾滴状态分散于热气流中.物料与热气体充分接触.在瞬间完成传热和传质的过程.使溶剂迅速蒸发为气体.达到干燥的目的.喷雾干燥技术在制药行业中应用广泛.在固体制剂领域.常用于高热敏性药品和料液浓缩过程中易分解药品的干燥.所得产品粒度细小.均匀.流动性和速溶性好.

　　喷雾干燥机的特点及分类

　　喷雾干燥机是将溶液或悬浮液直接干燥为固体颗粒的干燥设备.可省去蒸发.结晶.分离及粉碎等单元操作.可连续.自动化生产.操作稳定.采用这种干燥方法.喷雾干燥机中气固两相接触表面积大.干燥时间短.一般为5-30s.适宜于干燥热敏性物料.干燥所得产品性能良好.可获得30-50mm的微粒.产品流动性和速溶性好.缺点是干燥器的体积大.传热系数低.导致热效率低.动力消耗大.

　　喷雾干燥机的分类方法很多.按气液流向可分为并流式.逆流式和混流式,按雾化器的安装方式可分为上喷下式.下喷上式,按雾化器的结构可分为离心式.压力式和气流式,按加热气体是否循环可分为开放式.部分循环式和密闭式.

　　喷雾干燥的基本流程(密闭式)

　　料液通过雾化器雾化.分散为细小雾滴进入干燥腔.同时.加热气体经鼓风机送入加热器升温.然后进入干燥腔.料液雾滴与热气体在干燥腔内充分混合.接触.雾滴瞬间蒸发为气体.物料干燥成细小的颗粒.混合的气固两相被引风机吸入旋风分离器分离.固体物料沉降到底部收集器.气相被引送至粉尘.捕集逃逸的物料.过滤气相经冷凝器冷凝后.携带的溶剂变成液体.可收集套用.作为载体的气体经干燥后在系统中循环使用.流程图如下:

　　固体制剂的工艺要求

　　固体制剂种类繁多.工艺要求也千差万别.在喷雾干燥机设计制造的过程中.最好针对不同的品种做不同的设计.以达到设备和工艺相适应的最佳状态.固体制剂生产用喷雾干燥机应满足下列要求:

　　洁净要求

　　原料药生产的主要工序需要在十万级的洁净环境中进行.喷雾干燥就是质量控制的重要工序.喷雾干燥机接触物料的部分要采用不锈钢材质.对于酸腐蚀性较强的物料最好选用316L不锈钢.干燥腔.旋风分离器.过滤器等直接接触物料的部件.应内壁光滑.无死角.易于拆卸.方便清洗.喷雾干燥机往往体系庞大.因此不能整体都放在洁净区域.经常只将收集物料的部分放在洁净区.这就要求系统密闭性能好.以防外部污染系统.

　　避免粘壁

　　粘壁现象是妨碍喷雾干燥机正常操作的一个突出问题.固体制剂(特别是中药)的喷雾干燥过程尤为明显.物料粘壁不仅不利于收集操作.而且随着时间的延长.敏感的粘壁物料会变质成为不合格物料.从工艺角度出发.解决手段包括选用合适的溶剂.增加辅料.改变工艺参数.但是这些方法可调节的余地不是很大.因此必须从设备的角度寻求根本的解决方案.国内外专家对干燥过程中的粘壁和结块问题进行了研究.认为造成粘壁的主要原因是壁温.以下列举了防止粘壁的五种可能途径:

　　■采用夹壁干燥塔.其间用空气冷却.使壁温保持在50℃以下,

　　■通过塔壁旋气片切向引入二次空气冷却塔壁,

　　■塔内近壁处安装由一排喷嘴组成的气扫帚.并使之沿塔壁缓慢转动,

　　■塔壁增加气锤.通过气锤的敲击.强制使粘壁物料脱离,

　　■增加加工的精度.塔内壁抛光也可以减轻粘壁.

　　自控性能

　　喷雾干燥是连续生产过程.其密闭循环系统的控制点包括:进料浓度.进料速度.进风速度.进风温度.系统压力.各部件压差.气体纯度检测等.依靠传统的手动调节非常困难.一套好的自控系统.可以使整个喷雾干燥系统运转顺畅.降低产品的不合格率.减少安全隐患.

　　干燥效果

　　原料药还需要进一步完成制剂工艺.在提高制剂效果和最终药品的服用吸收效果方面.对喷雾干燥产品的物理性质提出不同的要求.首先.水分含量是干燥产品的第一指标.要控制在一定的范围.其次.药物的分装一般按照体积来控制装量.这就要求产品的堆密度稳定.产品的流动性要好.口服冲剂则往往要求速溶性.改变雾化的分散度或适当改变操作条件以控制干燥速率.可以制得具有不同堆密度的产品.但变化的幅度有限.在改善物性方面值得一提的一种技术是泡沫喷雾干燥.即将进料液体先泡沫化后再行喷雾干燥.该方法最初是为提高热效率而提出的.后来用以调整产品的物性.现已证明.泡沫喷雾干燥制得的产品粒径大.多孔.多凹陷.表面粗糙.具有良好的速溶性.另外.口服原料药还会有一些特殊的要求.比如颗粒形状等.一般来说.通过改变雾化方式可以得到不同形状的颗粒.原料药厂家在选择喷雾干燥机之前.最好在设备制造企业的协助下.进行参数优化的实验.以确定最佳的参数组合.确保喷出药品的干燥效果.

　　保护措施

　　药品的特殊性对设备的保护设计也提出了更高的要求.用有机溶剂溶解的物料.在干燥时 要求整个系统必须满足防爆要求.在电机.仪表.控制阀等配件设计时都要选择防爆型.另外.为防止溶剂和空气混合为爆炸气体.系统必须采用密闭循环系统.载体要选用惰性气体.如氮气等.除此之外.一些易氧化物料的干燥.也要采用以氮气为载体的密闭循环系统.

　　环境保护

　　喷雾干燥的产品为细粒子.为适应环保的要求.只用旋风分离器分离产品.净化尾气是不够的.一般还要用袋式除尘器净化.使尾气含尘量低于50mg/nm3气体,或选用湿式洗涤器.将尾气含尘量降到15-35mg/nm3气体.采用氮气做载体时.系统要注意密闭.排气口要引到室外.

　　降低成本

　　热空气进口温度在并流操作时为250-500℃.逆流操作时为200-300℃.雾化干燥后出口温度一般控制在60-100℃.喷雾干燥的热利用率较低.工业规模的喷雾干燥器.热效率一般为30%-50%.国外带有废热回收的喷雾干燥机.热效率可达到70%.但该设备只有在生产能力大于100kg(水)/h时才有经济意义.但在用到氮气载体和有机溶剂时.采用密闭循环系统.可使氮气循环使用.溶剂冷凝套用.从而有效地降低了生产成本.