噴霧制粒是制藥工業(yè)中一項關鍵的工藝技術，它利用霧化器將藥物溶液或混懸液霧化成細微液滴，并噴入熱氣流中，使溶劑快速蒸發(fā)，從而直接獲得干燥的球狀顆粒，但在實際操作中，工藝參數(shù)控制、設備選型及維護等問題常影響產(chǎn)品質量與生產(chǎn)效率。本文結合行業(yè)實踐與技術文獻，探討噴霧制粒過程中的常見問題及應對策略。
一、噴霧制粒的原理及設備特點
噴霧制粒設備的核心是噴霧干燥制粒機，其工作原理是將空氣通過濾器過濾后，經(jīng)加熱器加熱形成熱氣流，然后通過噴霧系統(tǒng)將料液霧化成液滴，液滴與熱氣流接觸后迅速干燥形成顆粒。這種設備具有以下特點：
一步完成制粒：噴霧制粒能夠將液體原料直接轉化為粉狀固體顆粒，實現(xiàn)了原料液的濃縮、干燥、制粒等環(huán)節(jié)的一體化，簡化了工藝流程。
干燥速度快：噴霧制粒設備的熱風溫度較高，但由于霧滴的表面積大，干燥速度非常快，通常只需數(shù)秒至數(shù)十秒，物料的受熱時間極短，干燥物料的溫度相對較低，特別適合于熱敏性物料的處理。
顆粒質量高：所制得的顆粒多為中空球狀粒子，粒度范圍約在 30μm 至數(shù)百微米，堆密度約在 200～600kg/m?，具有良好的溶解性、分散性和流動性，有利于后續(xù)的加工和使用。
適用范圍廣：除了常見的藥物制粒外，噴霧干燥制粒技術近年來在抗生素粉針的生產(chǎn)、微型膠囊的制備、固體分散體的研究以及中藥提取液的干燥中也都得到了廣泛應用。
二、噴霧制粒過程中的常見問題
顆粒結塊或粘連：霧化器是噴霧干燥制粒機的關鍵部件，其性能和設置直接影響霧化效果。如果霧化器存在缺陷或者設置不當，如壓力式霧化器的壓力不足、氣流式霧化器的氣壓不穩(wěn)定或離心式霧化器的轉速不適宜，會導致霧滴大小不均勻或霧化效果差，進而使顆粒結塊或粘連。此外，工藝參數(shù)不合理也會導致此問題，例如進風溫度過高，會使粘合劑在霧化時即被干燥，無法成粒；進風溫度過低，則粘合劑與顆粒接觸時間過長，制得的顆粒會更硬實，且易結塊。
霧滴干燥不徹底：熱氣流及霧滴的流向是影響霧滴干燥情況的重要因素。并流型適用于熱敏性物料的干燥制粒，但若并流速度不匹配，霧滴可能未完全干燥就離開干燥室；逆流型和混流型則不適用熱敏性物料，且對霧滴干燥的均勻性要求較高，若操作不當，易出現(xiàn)干燥不徹底的情況。
顆粒細中粉過多：可能由以下幾種原因導致：一是黏合劑的使用量不足或種類、濃度不適宜，無法使藥粉顆粒間形成穩(wěn)定的搭橋；二是風機頻率過大、風量過高或噴槍位置不匹配，加速了黏合劑或潤濕劑的揮發(fā)，導致藥粉不能被完全潤濕，阻礙顆粒抱團長大；三是藥粉床的面積大于噴槍的噴霧范圍，中間藥粉接觸較多黏合劑形成大顆粒，而外圍藥粉接觸較少形成小顆粒。
噴頭堵塞：噴頭堵塞是噴霧制粒過程中常見的問題之一?？赡艿脑虬ǎ猴L機頻率過高或槍頭位置過低，導致沸騰的物料與槍頭距離太近，濕物料粘在槍頭上；物料的供液速度過大，濕物料不能及時干燥，細粉黏在槍頭上；粘合劑的粘度較大，且粘合劑內含有不溶性顆粒，易造成堵槍。
堆密度過低：當干燥氣體的溫度比所用溶劑的沸點高時，在干燥初期溶劑會迅速揮發(fā)，若選用的材料比較柔軟，液滴會不斷膨脹而不破裂，隨著溶劑不斷揮發(fā)，產(chǎn)品粒子上生成許多小孔，粒子被拉伸，導致堆密度過低、過于蓬松，會增加下游工藝的開發(fā)難度，難以用于壓片或需要多次工藝再加工，延長工藝路線，增加生產(chǎn)成本。
顆粒色澤不均一：這可能是由于物料在投料后未混合均勻就進行噴液，或者是噴頭噴液不均勻，導致部分顆粒接觸的粘合劑或藥液量不同，從而出現(xiàn)色澤差異。
塌床現(xiàn)象：可能是由于噴霧速率過快、物料過濕或風量不足，導致物料無法保持良好的流化狀態(tài)，進而發(fā)生塌床。
床層負壓高：細粉隨出風口排出，會增加過濾除塵器的工作負擔，導致床層負壓升高，影響設備的正常運行。
三、解決噴霧制粒常見問題的措施
針對顆粒結塊或粘連：應首先檢查霧化器的類型和設置是否合理，根據(jù)實際生產(chǎn)情況，對于壓力式霧化器，可調整壓力至合適的范圍；對于氣流式霧化器，穩(wěn)定氣壓并優(yōu)化氣流分布；對于離心式霧化器，調節(jié)轉速以獲得均勻的霧滴。同時，合理設置進風溫度，根據(jù)物料的性質和粘合劑的特點，選擇合適的溫度范圍，確保粘合劑能夠與藥粉充分接觸并形成穩(wěn)定的顆粒。
針對霧滴干燥不徹底：在操作過程中，應根據(jù)物料的熱敏性和粒度要求，合理選擇熱氣流及霧滴的流向類型。對于熱敏性物料，優(yōu)先選擇并流型，并確保并流速度匹配；對于非熱敏性物料，若采用逆流型或混流型，應嚴格控制工藝參數(shù)，如溫度、風量等，以保證霧滴干燥的均勻性和徹底性。
針對顆粒中細粉過多：若因黏合劑問題，可增加黏合劑的使用量或更換粘度較大的黏劑合，但需注意防止堵塞噴槍口；若因風機頻率或噴槍位置問題，應減少風機的進風風量，優(yōu)化噴槍設置或放置的位置；若因藥粉床面積與噴槍噴霧范圍不匹配，需調整噴槍角度、選擇合適的噴槍霧化度和霧化速率，使噴霧范圍與藥粉床面積相適應。
針對噴頭堵塞：控制風機頻率在合理范圍內，避免過高；合理設置槍頭位置，保持沸騰的物料與槍頭有適當?shù)木嚯x；根據(jù)設備的處理能力和物料的性質，調整物料的供液速度，確保濕物料能夠及時干燥；在使用粘合劑前，尤其是混懸液型粘合劑，應進行過篩處理，去除其中的不溶性顆粒。
針對堆密度過低：適當降低干燥氣體的溫度，減慢溶劑揮發(fā)速度，減少產(chǎn)品粒子上小孔的大量產(chǎn)生；降低物料的固含量，以降低料液的粘度，減小產(chǎn)品粒子被拉伸的狀態(tài)；調整工藝參數(shù)，如增加粘合劑的用量或改變粘合劑的種類，以提高顆粒的堆密度。
針對顆粒色澤不均一：在投料后，預留足夠的時間使物料混合均勻后再進行噴液；定期檢查噴頭的完好性和噴液的均勻性，如有問題及時更換或調整噴頭。
針對塌床現(xiàn)象：加強對生產(chǎn)過程的監(jiān)測，實時觀察物料的流化狀態(tài)。若出現(xiàn)流化狀態(tài)不好，應立即停止噴霧，分析原因并調整工藝參數(shù)，如降低噴霧速率、增加風量等，以恢復物料的良好流化狀態(tài)。
針對床層負壓高：檢查抖袋裝置是否完好，如有破損及時更換；定期清理高效除塵器中的細粉，減輕過濾除塵器的工作負擔，從而降低床層負壓。
四、噴霧制粒設備的選型與優(yōu)化
在選擇噴霧制粒設備時，應綜合考慮物料的性質、生產(chǎn)工藝要求、生產(chǎn)規(guī)模等因素。對于熱敏性物料，應優(yōu)先選擇并流型噴霧干燥制粒機，并確保設備的進風溫度調節(jié)范圍滿足生產(chǎn)需求；對于大規(guī)模生產(chǎn)，需選擇處理能力較大的設備，并合理設計干燥室的結構和尺寸，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量。同時，還應關注設備的自動化程度和控制精度，以實現(xiàn)對工藝參數(shù)的精確控制和實時監(jiān)測，從而提高生產(chǎn)的穩(wěn)定性和產(chǎn)品的一致性。
五、結語
噴霧制粒技術的進步與設備創(chuàng)新相輔相成，通過精準控制工藝參數(shù)、選用適應性強的設備并加強維護管理，制藥企業(yè)可有效應對生產(chǎn)中的挑戰(zhàn)，提升產(chǎn)品質量與市場競爭力。隨著智能化與綠色制造理念的深化，制粒設備將繼續(xù)向高效、環(huán)保、多功能方向演進，為行業(yè)發(fā)展注入新動力。
參考文獻：
[1]陸禹州,顧曉峰,范斌,等.噴霧制粒干燥裝置的智能化設計和網(wǎng)絡化服務的開發(fā)與應用[J].智能制造,2021,(06):109-112.
[2]劉士玉,賈曉偉,馬海寧,等.制粒方法與設備常見問題的探討[J].化學工程與裝備,2021,(06):213-214+216.DOI:10.19566/j.cnki.cn35-1285/tq.2021.06.099.
[3]王正松.藥物研發(fā)階段制粒壓片流程建模與數(shù)據(jù)驅動質量控制方法研究[D].東北大學,2020.DOI:10.27007/d.cnki.gdbeu.2020.003223.
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