유동층 과립화기: 공정, 작동 원리, 유형, 목적 및 설정 매개변수

유동화층 과립화기 분말을 과립으로 전환하는 데 사용되는 제약 처리 장비입니다.LED 과립화. 과립화는 입자 크기를 증가시키고, 유동성을 개선하고, 먼지 발생을 줄임으로써 분말의 특성을 개선합니다.

유동층 이점 및 응용 분야 개요

유동층 과립화기에서는 분말층 아래에서 공기 흐름을 도입하여 고체 입자를 들어올리고 교반합니다. 이 유동화 공정은 밀도가 높은 분말을 더 균일하고 효율적인 처리를 위해 유체와 같은 상태로 변환합니다. 액체 결합 용액(예를 들어 물, 용매)을 유동화된 분말 위에 분사하여 입자가 뭉쳐 더 큰 덩어리가 되도록 과립 성장을 촉진합니다.

유동층 과립화기 원리 개요

유동층 침대는 매우 우수한 혼합 및 온도 제어 기능을 제공합니다. 이러한 기능을 통해 다음과 같은 프로세스 매개변수를 사용자 정의할 수 있습니다. 공기 흐름 속도, 분무 속도, 입구 공기 온도 원하는 특성을 가진 과립을 생산하기 위한 습도. 일반적인 설계 변형에는 유동화와 분무를 최적화하기 위한 상부 분무, 하부 분무 및 접선 분무가 포함됩니다.

유동층 기술은 또한 요구 사항에 따라 밀링, 코팅, 건조와 같은 광범위한 추가 2차 가공 작업과 통합될 수 있습니다. 이러한 유연성으로 인해 유동층 과립화는 제약, 식품, 화학, 비료 등을 포함한 많은 산업에서 가장 유용한 기술 중 하나가 되었습니다.

유동층 과립화 공정 설명

유동층 공정에는 몇 가지 핵심 단계가 포함됩니다.

1. 분말 공급

시작 물질은 일반적으로 활성 약물 입자 또는 성분과 혼합된 불활성 캐리어 분말이며, 오버헤드에서 과립화기 챔버로 적재됩니다. 분말은 적절하게 유동화되기 위해 자유롭게 흐를 수 있어야 합니다.

2. 유동화 및 예열

입자를 들어올리기 위해 바닥에서 공기 흐름을 도입합니다. 공기 속도가 증가함에 따라 저항력이 입자 무게와 같아지는 지점에 도달하고, 침대는 부유 상태가 되어 유체처럼 거동합니다. 이 시간 동안 침대는 작동 온도로 예열됩니다.

3. 액체 스프레이

침대가 유동화 상태와 온도에 도달하면, 액체 용액이 노즐을 통해 유동화된 입자에 분사됩니다. 이 액체에는 바인더 또는 과립화제가 포함되어 있습니다. 물방울이 입자 표면에 접촉하면 액체가 퍼져 입자를 더 큰 응집체로 결합합니다.

4. 습식 덩어리

더 많은 액체가 추가됨에 따라 더 크고 불규칙한 과립이 형성되기 시작합니다. 적절한 액체 포화 상태에서 거의 구형이고 잘 형성된 과립이 달성됩니다.

5. 건조 및 냉각

가열된 유입 공기 또는 별도의 가열 코일은 젖은 과립에서 수분을 제거하여 경화시킵니다. 냉각 단계는 과립을 적절한 배출 온도로 만듭니다.

6. 상영

최종 과립은 진동 스크린이나 밀을 통과하여 크기 분포 요건을 달성합니다. 과대형 재료는 추가 가공이나 밀링을 위해 재활용됩니다.

분무 건조와 유동층 과립화의 차이점은 무엇입니까?

주요 차이점은 분무 건조가 한 단계 공정으로, 액체나 슬러리를 한 번의 연속적인 단계로 분말로 건조하는 반면 유동층 과립화는 여러 배치 단계를 거쳐 분말을 과립 응집물로 전환한다는 것입니다.

분무 건조에서, 공급 액체는 노즐을 통해 뜨거운 건조 챔버로 분무됩니다. 물방울은 빠른 수분 증발을 거쳐 단일 단계로 고체 건조 입자를 생성합니다.

유동층에서 이미 분말화된 출발 물질은 바인더 액체를 첨가하고 이후 습식 과립화를 위해 유동화됩니다. 별도의 건조 단계는 습한 과립을 경화된 최종 제품으로 전환합니다. 추가 선별/제분 단계는 입자 크기 분포를 더욱 수정합니다.

따라서 유동층은 여러 단계에 걸쳐 과립 형성과 성장 역학을 수반하는 반면, 분무 건조는 한 단계에서의 빠른 입자 건조 속도 운동에만 초점을 맞춥니다.

유동층 과립화의 매개변수는 무엇입니까?

다음으로 유동층 과립화 공정에 대해 알아야 합니다. 유동층 과립화에서 조정할 수 있는 일반적인 공정 매개변수는 다음과 같습니다.

• 공기 흐름 속도: 더 높은 공기 흐름은 유동화와 혼합을 강화하지만, 지나치게 난류가 심하면 성장을 방해할 수 있습니다. 일반적인 범위는 10-100 m3/hr/m2입니다.

• 입구 공기 온도: 일반적으로 40-80°C. 건조를 증가시키기 위해서는 더 높은 온도가 필요하지만 결합제나 활성 성분 민감도에 따라 제한될 수 있습니다.
• 액체 분사 속도: 일반적으로 5-100g/분. 빠른 분무는 미립자를 촉진하는 반면 느린 속도는 포화와 통제되지 않은 성장으로 큰 덩어리가 됩니다.
• 분무 공기 압력: 2-6바. 더 나은 분배를 위해 미세한 물방울을 생성합니다. 더 높은 압력은 분무 품질을 개선합니다.
• 노즐 구성: 원하는 흐름 패턴에 따라 상단 스프레이, 하단 스프레이, 접선 스프레이 옵션. 여러 개의 노즐을 사용할 수 있습니다.

• 과립화 액체: 물, 용매 또는 수용액. 점도와 바인더는 과립 성장 역학에 영향을 미칩니다.
• 침대 습도: 건조 속도에 영향을 미칩니다. 입구 공기 조건 또는 별도의 건조 단계를 통해 제어됩니다.
• 선별/제분: 추가적인 2차 가공 단계를 통해 최종 입자 크기 분포가 제어됩니다.

분쇄기 기계의 목적은 무엇입니까?

제약품 가공에 있어서 과립화기의 주요 목적은 다음과 같습니다.

1. 분말 흐름 특성 개선: 과립화는 평균 입자 크기를 늘리고 표면적을 줄임으로써 미세한 응집성 분말을 자유롭게 흐르는 과립 물질로 변환합니다. 이를 통해 제조 전반에 걸쳐 재료를 더 쉽게 취급하고 가공할 수 있습니다.
2. 균일한 혼합 활성화: 유동층에서 약물 물질과 부형제를 혼합하는 것이 더 효과적이고 균질하여 최종 정제나 캡슐에서 일관된 복용량을 얻을 수 있습니다. 분리가 최소화됩니다.
3. 먼지 수준을 낮추세요: 과립은 미세한 분말에 비해 먼지 배출이 적어 안전성, 환경 관리, 손실 방지 및 품질이 향상됩니다.
4. 입자 특성 개발: 과립의 경도, 밀도 및 크기 특성은 정제화, 캡슐 충전 및 최종 약물 방출 프로필과 같은 다운스트림 공정에 맞게 가공 중에 맞춤화됩니다.
5. 안정성 향상: 습기, 공기 또는 다른 성분과의 비호환성에 취약한 약물은 안정된 과립 구조 내부에서 안정화될 수 있습니다. 유통기한이 향상됩니다.

따라서 과립화기는 제약 제품의 중요한 품질 속성에 대해 상당한 유연성과 제어를 가능하게 합니다.

유동층 조립기의 기능은 무엇입니까?

유동층 과립화기는 여러 가지 중요한 제약 처리 기능을 제공합니다.

1. 잘 형성된 과립 구조 생성: 유동화 조건은 입자 충돌이 빈번하고 원활하여 적절한 액체 포화로 우수한 과립 성장이 가능하고 과도한 크기 확대가 최소화됩니다.
2. 균일하고 효율적인 건조를 촉진합니다. 공기-입자 계면 사이의 높은 열 전달률로 인해 빠른 수분 제거가 가능합니다. 온도가 균일하여 국부적인 과건조를 방지합니다.
3. 연속 작동 허용: 유동화층은 분말 공급, 과립화, 건조, 배출과 같은 여러 가지 작업을 정상 상태에서 수행하여 생산성을 극대화합니다.
4. 프로세스 변수에 대한 정밀한 제어를 활성화합니다. 온도, 공기 흐름, 분무 속도 등과 같은 중요한 매개변수를 정확하게 측정하고 제어하여 일관된 과립 품질을 생산할 수 있습니다.
5. 좋은 분말-액체 접촉을 제공하십시오: 유동화는 모든 분말 표면이 분무에 노출되어 효과적인 응집이 이루어지도록 보장합니다. 기계적 믹서와 달리 정체된 영역이 없습니다.
6. 유연한 확장 또는 축소 허용: 흐름 패턴과 프로세스 효율성은 다양한 용기 크기에 걸쳐 비교적 일관되므로 다른 기술에 비해 확장이 간소화됩니다.

보시다시피 유동층은 최적의 공정 효율성과 제어 하에 민감한 건조, 과립화 및 입자 설계 작업에 사용되는 다용도 장치입니다.

유동층 과립화기 유형

산업 생산에 사용되는 유동층 과립화 시스템에는 몇 가지 일반적인 변형이 있습니다. 자세히 살펴보고 여러분이 찾을 수 있는 다양한 유형의 유동층 과립화기를 살펴보겠습니다.

상위 스프레이 유동층

탑 스프레이 유동층 과립화기

가장 널리 사용되는 설계로, 유동화된 분말 위의 과립화기 챔버 상단에 있는 분무 노즐을 통해 분무 액체가 도입됩니다. 다음을 제공합니다.

• 대부분의 응용 분야에 적합한 간단하고 비용 효율적인 수직 디자인
• 유동화된 입자에 대한 균일한 하향 액체 분산
• 분무 건조 및 껍질 형성의 위험 최소화
• 대부분 구형이며 잘 형성된 과립

단점으로는 입자 표면에 액체가 두껍게 침전되고 과립층이 고르지 않게 겹쳐지는 현상이 있습니다.

바닥 스프레이 유동층

바닥이 있는 유동층 과립화기

여기서 액체는 챔버 바닥에 있는 분무 노즐을 통해 유동화된 입자의 위쪽으로 움직이는 분수로 분사됩니다. 다음을 제공합니다.

• 상단 스프레이에 비해 과도한 습윤 감소
• 좁은 체류시간 분포
• 통제되지 않은 핵생성으로 인한 미세 입자의 가능성 감소
• 더 높은 다공성과 더 나은 건조 효율성

한계점은 하향 유동 입자 분수에서 상향 분무를 잘 제어할 수 없다는 것입니다.

접선 스프레이 유동층

접선 스프레이 유동층 그래듀레이터

노즐 과립화기의 중간 섹션에 위치하고 소용돌이 액체-입자 운동량 상호 작용을 위해 방사형 공기 흐름에 접선으로 각도를 이룹니다. 이점에는 매우 균일한 분무 분포와 상단 및 하단 변형 간의 중간 제품 속성이 포함됩니다. 소용돌이 혼합은 구형 과립을 제공합니다. 제한된 확장 가능성과 운영 복잡성이 주요 과제입니다.

상단-하단, 상단-접선 또는 접선-하단 구성과 같은 조합도 사용됩니다. 전반적으로 유동층 다양성과 사용자 정의성은 제약 생산에서 원하는 과립 사양을 면밀히 달성할 수 있는 중요한 이점입니다.

테이크어웨이

유동층 과립화는 제약 제조에서 필수적인 입자 엔지니어링 작업입니다. 분말을 안정성, 구조, 흐름 및 크기의 맞춤형 특성을 가진 구형 과립으로 변환하여 다운스트림 처리와 최종 제품 성능을 결정합니다.

유동화 침대는 혼합, 응집, 수분 제거와 같은 여러 가지 중요한 작업을 정밀한 가변 제어 하에 하나의 통합적이고 연속적이며 효율적인 설정으로 수행할 수 있도록 합니다. 다음과 같은 2차 처리 단계와 유연하게 통합할 수 있습니다. 밀링 및 코팅유동층 기술은 고품질 의약품을 만드는 다양한 응용 분야에서 비교할 수 없는 이점을 제공합니다.

관련 기사:

• 제약 제조에서의 유동층 과립화 및 가공. (2024년 9월 19일).UPM Pharmaceuticals. https://www.upm-inc.com/fluidized-bed-granulation-in-pharmaceutical-manufacturing
• 유동화층 과립화 이해. (2024, 9월, 14). Pharmtech. https://www.pharmtech.com/view/understanding-the-value-of-excipient-grade
• 유동층 과립화: 유망한 기술. Int. J. Pharm. Sci. Rev. Res., 64(2), 2020년 9월-10월. https://globalresearchonline.net/journalcontents/v64-2/22.pdf