Máy tạo hạt tầng sôi: Quy trình, Nguyên lý hoạt động, Các loại, Mục đích và Thông số cài đặt

Máy tạo hạt tầng sôi là một thiết bị chế biến dược phẩm được sử dụng để chuyển đổi bột thành hạt thông qua một quy trìnhtạo hạt. Tạo hạt cải thiện các đặc tính của bột bằng cách tăng kích thước hạt, cải thiện khả năng chảy và giảm phát sinh bụi.

Tổng quan về lợi ích và ứng dụng của giường chất lỏng

Trong máy tạo hạt tầng sôi, luồng không khí được đưa vào từ bên dưới lớp bột để nâng và khuấy các hạt rắn. Quá trình lưu hóa này biến bột đặc thành trạng thái giống như chất lỏng để xử lý đồng đều và hiệu quả hơn. Dung dịch liên kết lỏng (ví dụ nước, dung môi) sau đó được phun lên bột lưu hóa để thúc đẩy sự phát triển của hạt khi các hạt dính lại với nhau thành khối lớn hơn.

Sơ đồ nguyên lý máy nghiền tầng sôi

Các lớp lưu hóa cung cấp khả năng trộn và kiểm soát nhiệt độ rất tốt. Các tính năng này cho phép tùy chỉnh các thông số quy trình như lưu lượng khí, lưu lượng phun, nhiệt độ không khí đầu vào và độ ẩm để tạo ra các hạt có đặc tính mong muốn. Các biến thể thiết kế phổ biến bao gồm phun từ trên xuống, phun từ dưới lên và phun tiếp tuyến để tối ưu hóa quá trình lưu hóa và phun.

Công nghệ tầng sôi cũng có thể được tích hợp với nhiều hoạt động xử lý thứ cấp bổ sung như nghiền, phủ, sấy tùy theo yêu cầu. Tính linh hoạt này làm cho quá trình tạo hạt tầng sôi trở thành một trong những công nghệ hữu ích nhất trong nhiều ngành công nghiệp bao gồm dược phẩm, thực phẩm, hóa chất, phân bón, v.v.

Giải thích quá trình tạo hạt bằng tầng sôi

Quá trình xử lý nền lưu chất bao gồm một số giai đoạn chính:

1. Cho ăn bột

Nguyên liệu ban đầu, thường là bột mang trơ trộn với các hạt hoặc thành phần thuốc hoạt động, được nạp vào buồng tạo hạt từ trên cao. Bột phải chảy tự do để lưu hóa đúng cách.

2. Lưu hóa và gia nhiệt trước

Một luồng khí được đưa vào từ dưới lên để nâng các hạt lên. Khi vận tốc không khí tăng lên, một điểm đạt đến lực cản bằng với trọng lượng hạt, và giường trở nên lơ lửng và hoạt động như một chất lỏng. Giường được làm nóng trước đến nhiệt độ hoạt động trong thời gian này.

3. Xịt chất lỏng

Khi lớp nền đạt đến trạng thái và nhiệt độ lưu hóa, dung dịch lỏng được phun lên các hạt lưu hóa thông qua các vòi phun. Chất lỏng này chứa chất kết dính hoặc chất tạo hạt. Khi các giọt tiếp xúc với bề mặt hạt, chất lỏng sẽ lan rộng và liên kết các hạt thành các khối kết tụ lớn hơn.

4. Khối lượng ướt

Khi thêm nhiều chất lỏng hơn, các hạt không đều lớn hơn bắt đầu hình thành. Ở độ bão hòa chất lỏng thích hợp, các hạt gần như hình cầu và có hình dạng tốt sẽ đạt được.

5. Sấy khô và làm mát

Không khí nóng hoặc cuộn dây gia nhiệt riêng biệt loại bỏ độ ẩm khỏi các hạt ướt để làm cứng chúng. Giai đoạn làm mát đưa các hạt đến nhiệt độ xả thích hợp.

6. Kiểm tra

Các hạt cuối cùng được đưa qua sàng rung hoặc máy nghiền để đạt được yêu cầu phân bổ kích thước. Các vật liệu quá khổ được tái chế để xử lý hoặc nghiền thêm.

Sự khác biệt giữa sấy phun và tạo hạt bằng phương pháp tầng sôi là gì?

Sự khác biệt chính là sấy phun là quy trình một bước làm khô chất lỏng hoặc bùn thành bột trong một bước liên tục trong khi tạo hạt bằng phương pháp tạo hạt lưu chất chuyển bột thành các hạt kết tụ trong nhiều bước theo mẻ.

Trong quá trình sấy phun, chất lỏng nạp được phun qua vòi phun vào buồng sấy nóng. Các giọt trải qua quá trình bốc hơi độ ẩm nhanh chóng để tạo ra các hạt khô rắn theo từng bước.

Trong các lớp chất lỏng, các vật liệu ban đầu đã được nghiền thành bột được lưu hóa để bổ sung chất lỏng kết dính và tạo hạt ướt sau đó. Giai đoạn sấy riêng biệt chuyển đổi các hạt ẩm thành sản phẩm cuối cùng đã đông cứng. Các bước sàng lọc/nghiền bổ sung làm thay đổi thêm sự phân bố kích thước hạt.

Vì vậy, phương pháp sấy phun liên quan đến cơ chế hình thành và phát triển hạt qua nhiều giai đoạn trong khi sấy phun chỉ tập trung vào động học tốc độ sấy hạt nhanh trong một giai đoạn.

Các thông số của quá trình tạo hạt bằng tầng sôi là gì?

Tiếp theo, bạn sẽ cần tìm hiểu về quy trình tạo hạt tầng sôi. Các thông số quy trình phổ biến có thể được điều chỉnh trong quá trình tạo hạt tầng sôi bao gồm:

• Tốc độ luồng không khí: Luồng khí cao hơn làm tăng cường quá trình lưu hóa và trộn nhưng có thể làm gián đoạn sự phát triển nếu quá nhiễu loạn. Phạm vi điển hình là 10-100 m3/giờ/m2.

• Nhiệt độ không khí đầu vào: Thông thường là 40-80°C. Cần nhiệt độ cao hơn để tăng tốc độ sấy nhưng có thể bị hạn chế bởi chất kết dính hoặc độ nhạy của thành phần hoạt tính.
• Tốc độ phun chất lỏng: Thông thường, 5-100 g/phút. Phun nhanh sẽ thúc đẩy quá trình phun mịn trong khi phun chậm sẽ gây ra tình trạng bão hòa và phát triển không kiểm soát thành các cục lớn.
• Áp suất khí phun: 2-6 thanh. Tạo ra các giọt nhỏ để phân phối tốt hơn. Áp suất cao hơn cải thiện chất lượng phun sương.
• Cấu hình vòi phun: Tùy chọn phun từ trên xuống, phun từ dưới lên, phun tiếp tuyến tùy thuộc vào kiểu dòng chảy mong muốn. Có thể sử dụng nhiều vòi phun.

• Chất lỏng tạo hạt: Nước, dung môi hoặc dung dịch nước. Độ nhớt và chất kết dính ảnh hưởng đến cơ chế phát triển của hạt.
• Độ ẩm của giường: Tác động đến tốc độ sấy. Kiểm soát thông qua điều kiện không khí đầu vào hoặc giai đoạn sấy riêng biệt.
• Sàng lọc/xay xát: Phân phối kích thước hạt cuối cùng được kiểm soát thông qua các bước xử lý thứ cấp bổ sung.

Mục đích của máy nghiền là gì?

Mục đích chính của máy tạo hạt trong quá trình chế biến dược phẩm bao gồm:

1. Cải thiện tính chất chảy của bột: Quá trình tạo hạt biến đổi bột kết dính mịn thành vật liệu dạng hạt chảy tự do bằng cách tăng kích thước hạt trung bình và giảm diện tích bề mặt. Điều này cho phép xử lý và chế biến vật liệu dễ dàng hơn trong suốt quá trình sản xuất.
2. Cho phép pha trộn đồng đều: Việc trộn các chất thuốc và tá dược có hiệu quả hơn và đồng nhất hơn trong lớp sôi dẫn đến liều lượng đồng đều trong viên nén hoặc viên nang cuối cùng. Sự phân tách được giảm thiểu.
3. Giảm mức độ bụi: So với bột mịn, hạt có lượng bụi phát thải thấp hơn, giúp cải thiện tính an toàn, kiểm soát môi trường, phòng ngừa thất thoát và chất lượng.
4. Phát triển các đặc điểm của hạt: Độ cứng, mật độ và kích thước của hạt được tùy chỉnh trong quá trình xử lý để phù hợp với các quy trình tiếp theo như tạo viên, đóng viên nang cũng như hồ sơ giải phóng thuốc cuối cùng.
5. Cải thiện tính ổn định: Thuốc dễ bị ẩm, không khí hoặc không tương thích với các thành phần khác có thể được ổn định bên trong cấu trúc hạt ổn định. Thời hạn sử dụng được kéo dài.

Do đó, máy tạo hạt cho phép có tính linh hoạt và khả năng kiểm soát đáng kể các thuộc tính chất lượng quan trọng của sản phẩm dược phẩm.

Chức năng của máy nghiền tầng sôi là gì?

Máy tạo hạt tầng sôi có nhiều chức năng xử lý dược phẩm quan trọng:

1. Tạo ra các cấu trúc hạt có hình dạng tốt: Điều kiện lưu hóa tạo ra sự va chạm nhẹ nhàng giữa các hạt, giúp hạt phát triển tốt với độ bão hòa chất lỏng thích hợp và giảm thiểu sự mở rộng kích thước quá mức.
2. Thúc đẩy quá trình sấy khô đồng đều và hiệu quả: Việc loại bỏ độ ẩm nhanh chóng được thực hiện nhờ tốc độ truyền nhiệt cao giữa các giao diện hạt không khí. Nhiệt độ đồng đều giúp ngăn ngừa tình trạng khô quá mức cục bộ.
3. Cho phép hoạt động liên tục: Lò lưu hóa thực hiện nhiều hoạt động như nạp bột, tạo hạt, sấy và xả ở trạng thái ổn định, do đó tối đa hóa năng suất.
4. Cho phép kiểm soát chính xác các biến quy trình: Các thông số quan trọng như nhiệt độ, luồng khí, tốc độ phun, v.v. có thể được đo lường và kiểm soát chính xác để tạo ra chất lượng hạt đồng nhất.
5. Cung cấp sự tiếp xúc tốt giữa bột và chất lỏng: Quá trình lưu hóa đảm bảo tất cả các bề mặt bột đều được phun để kết tụ hiệu quả. Không có vùng ứ đọng nào tồn tại không giống như máy trộn cơ học.
6. Cho phép tăng hoặc giảm quy mô một cách linh hoạt: Mẫu dòng chảy và hiệu quả quy trình tương đối đồng nhất giữa các kích thước bình khác nhau, do đó việc mở rộng quy mô được đơn giản hóa so với các công nghệ khác.

Như bạn có thể thấy, bể sôi là thiết bị đa năng, linh hoạt được sử dụng cho các hoạt động sấy khô, tạo hạt và thiết kế hạt nhạy cảm theo quy trình hiệu quả và kiểm soát tối ưu.

Các loại máy nghiền tầng sôi

Có một số biến thể phổ biến của hệ thống tạo hạt tầng sôi được sử dụng trong sản xuất công nghiệp. Chúng ta hãy cùng tìm hiểu sâu hơn và xem xét các loại máy tạo hạt tầng sôi khác nhau mà bạn có thể tìm thấy ở đó.

Giường phun chất lỏng Top Spray

Máy tạo hạt Top Spray Fluid Bed

Thiết kế được sử dụng rộng rãi nhất, trong đó chất lỏng phun được đưa vào thông qua các vòi phun ở phía trên buồng tạo hạt phía trên bột lưu hóa. Thiết kế này cung cấp:

• Thiết kế theo chiều dọc đơn giản, tiết kiệm chi phí phù hợp với hầu hết các ứng dụng
• Phân tán chất lỏng xuống đồng đều lên các hạt lưu hóa
• Nguy cơ tối thiểu của việc sấy phun và hình thành lớp vỏ
• Hầu hết là các hạt hình cầu và có hình dạng tốt

Nhược điểm bao gồm lắng đọng chất lỏng dày trên bề mặt hạt và các lớp hạt chồng lên nhau không đều.

Giường phun chất lỏng dưới đáy

Máy tạo hạt Fluid Beds có nút

Tại đây, chất lỏng được phun vào một vòi phun các hạt lưu chất chuyển động hướng lên trên thông qua một vòi phun nguyên tử ở đáy buồng. Nó cung cấp:

• Giảm tình trạng ướt quá mức so với phun trên
• Phân phối thời gian lưu trú hẹp
• Ít có khả năng hình thành hạt mịn không kiểm soát
• Độ xốp cao hơn và hiệu quả sấy tốt hơn

Hạn chế là khả năng kiểm soát kém lượng nước phun lên trong vòi phun hạt chảy xuống.

Giường chất lỏng phun tiếp tuyến

Máy phun chất lỏng dạng phun tiếp tuyến

Vòi phun nằm ở phần giữa của máy tạo hạt và tạo góc tiếp tuyến với luồng không khí hướng tâm để tương tác động lượng chất lỏng-hạt xoáy. Các lợi ích bao gồm phân phối phun rất đồng đều và các thuộc tính sản phẩm trung gian giữa các biến thể trên và dưới. Trộn xoáy tạo ra các hạt hình cầu. Tiềm năng mở rộng quy mô hạn chế và tính phức tạp trong vận hành là những thách thức chính.

Các kết hợp như cấu hình trên-dưới, trên-tiếp tuyến hoặc tiếp tuyến-dưới cũng được sử dụng. Nhìn chung, tính đa dạng và khả năng tùy chỉnh của lớp chất lỏng là một lợi ích quan trọng cho phép đạt được gần đúng các thông số kỹ thuật hạt mong muốn trong sản xuất dược phẩm.

Mua mang về

Quá trình tạo hạt tầng sôi là một hoạt động kỹ thuật hạt quan trọng trong sản xuất dược phẩm. Quá trình này biến bột thành các hạt hình cầu có các đặc tính tùy chỉnh về độ ổn định, cấu trúc, lưu lượng và kích thước, quyết định quá trình xử lý hạ nguồn cũng như hiệu suất sản phẩm cuối cùng.

Giường lưu hóa cho phép một số hoạt động quan trọng - trộn, kết tụ, loại bỏ độ ẩm - được thực hiện trong một thiết lập tích hợp, liên tục và hiệu quả dưới sự kiểm soát biến đổi chính xác. Với sự tích hợp linh hoạt với các bước xử lý thứ cấp như xay xát và phủCông nghệ tầng sôi mang lại những lợi thế vô song trong nhiều ứng dụng khác nhau trong việc sản xuất dược phẩm chất lượng cao.

Bài viết liên quan:

• Quá trình tạo hạt và chế biến dạng lỏng trong sản xuất dược phẩm. (2024, THÁNG 9, 19). Dược phẩm UPM. https://www.upm-inc.com/fluidized-bed-granulation-in-pharmaceutical-manufacturing
• Hiểu về quá trình tạo hạt trong tầng sôi. (2024, THÁNG 9, 14). Công nghệ dược phẩm. https://www.pharmtech.com/view/understanding-the-value-of-excipient-grade
• Tạo hạt tầng sôi: Một kỹ thuật đầy hứa hẹn. Int. J. Pharm. Sci. Rev. Res., 64(2), tháng 9 - tháng 10 năm 2020. https://globalresearchonline.net/journalcontents/v64-2/22.pdf