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詳談噴霧干燥技術應用細節中的幾個問題

作者:查建軍 人氣:發表時間:2021/5/10 15:52:57

近年來,噴霧干燥技術在制藥行業中得到廣泛應用,在固體制劑領域,該技術常用于高熱敏性藥品和料液濃縮過程中易分解藥品的干燥。在應用過程中,不同原料藥會對噴霧干燥產生不同的特殊要求。如何達到這些要求,應該注意哪些細節是設備設計生產者和使用者雙方共同關心的問題。

保證潔凈要求 

有些原料藥生產的主要工序需要在10萬級的潔凈環境中進行,噴霧干燥是其質量控制的重要工序。為保證藥品的質量,噴霧干燥機接觸物料的部分要采用不銹鋼材質,對于酸腐蝕性較強的物料最好選用316L不銹鋼。干燥腔、旋風分離器、過濾器等直接接觸物料的部件,應內壁光滑,無死角,易于拆卸,方便清洗。

噴霧干燥機由于體系龐大,不能整體都放在潔凈區域,經常只將收集物料的部分放在潔凈區,這種情況下就要求系統密閉性能好,以防外部污染系統。

避免粘壁現象 

在固體制劑(特別是中藥)的噴霧干燥過程中,粘壁現象是妨礙噴霧干燥機正常操作的一個突出問題。物料粘壁不僅不利于收集操作,而且隨著時間的延長,敏感的粘壁物料會變質成為不合格物料。從工藝角度出發,解決手段包括選用合適的溶劑,增加輔料,改變工藝參數,但是這些方法可調節的余地不是很大,因此必須從設備的角度尋求根本的解決方案。

近年來,國內外專家對干燥過程中的粘壁和結塊問題進行了研究,認為造成粘壁的主要原因是壁溫,從而總結了防止粘壁的五種措施:采用夾壁干燥塔,其間用空氣冷卻,使壁溫保持在50℃以下;通過塔壁旋氣片切向引入二次空氣冷卻塔壁;塔內近壁處安裝由一排噴嘴組成的氣掃帚,并使之沿塔壁緩慢轉動;塔壁增加氣錘,通過氣錘的敲擊,強制使粘壁物料脫離;增加加工的精度,塔內壁拋光也可以減輕粘壁。

改進自控性能 

噴霧干燥是連續生產過程,其密閉循環系統的控制點包括:進料濃度、進料速度、進風速度、進風溫度、系統壓力、各部件壓差、氣體純度檢測等,依靠傳統的手動調節非常困難,所以必須加強系統的自控性。一套好的自控系統,可以使整個噴霧干燥系統運轉順暢,降低產品的不合格率,減少安全隱患。

滿足不同物理性質要求 

原料藥經過噴霧干燥后,還需要進一步完成制劑工藝,因此在提高制劑效果和最終藥品的服用吸收效果方面,不同的生產要求會對噴霧干燥產品的物理性質提出不同的要求。

藥物的分裝一般按照體積來控制裝量,這就要求產品的堆密度穩定,產品的流動性要好,而口服沖劑則往往要求速溶性。改變霧化的分散度或適當改變操作條件以控制干燥速率,可以制得具有不同堆密度的產品,但變化的幅度有限。

當前,在改善物理性質方面有一種新技術——泡沫噴霧干燥,即將進料液體先泡沫化后再行噴霧干燥。該方法最初是為提高熱效率而提出的,后來用以調整產品的物理性質?,F已證明,泡沫噴霧干燥制得的產品粒徑大、多孔、多凹陷、表面粗糙,具有良好的速溶性。

另外,口服原料藥還會有一些特殊的要求,比如顆粒形狀等。生產實踐證明,通過改變霧化方式可以得到不同形狀的顆粒。
 
安全保護措施不可少 

某些藥品的特殊性對設備的保護設計也會提出更高的要求。用有機溶劑溶解的物料,在干燥時要求整個系統必須滿足防爆要求,同時在電機、儀表、控制閥等配件設計時都要選擇防爆型。另外,為防止溶劑和空氣混合為爆炸氣體,系統必須采用密閉循環系統,載體要選用惰性氣體,如氮氣等。除此之外,一些易氧化物料的干燥,也要采用以氮氣為載體的密閉循環系統。

環保指標須達標 

噴霧干燥的產品為細粒子,容易形成粉塵。為適應環保的要求,只用目前常規配置的旋風分離器分離產品、凈化尾氣是不夠的,還可以加用袋式除塵器凈化,使尾氣含塵量低于50毫克/立方納米氣體即可達標;或選用濕式洗滌器,將尾氣含塵量降到15~35毫克/立方納米氣體。采用氮氣做載體時,系統要注意密閉,排氣口要引到室外。

提高熱利用率是當務之急 

熱空氣進口溫度在并流操作時為250℃~500℃,逆流操作時為200℃~300℃,霧化干燥后出口溫度一般控制在60℃~100℃,其熱利用率較低,這也是噴霧干燥的不足之處。

目前國內工業規模的噴霧干燥器,熱效率一般為30%~50%。國外帶有廢熱回收的噴霧干燥機,熱效率可達到70%,但該設備只有在生產能力大于100千克(水)/小時才有經濟意義。不過,在用到氮氣載體和有機溶劑時,采用密閉循環系統,可使氮氣循環使用,溶劑冷凝套用,從而可有效地降低了生產成本。

但總的來說,噴霧干燥使用過程中的成本問題還需要設備設計和生產者進一步研究,以找到更好的降低成本的對策。


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