流化振动连续制粒技术的应用

■ 谢 麟
摘要： 流化振动连续制粒机是在沸腾干燥制粒设备基础上发展的新型制粒设备， 其改变了沸腾干燥制粒逐锅生产颗粒的工艺，实现了连续生产颗粒的全封闭生 产。与沸腾干燥制粒设备相比，这种由间歇生产颗粒转变为连续生产颗粒的工艺 改变，不仅使生产效率大大提高、生产能耗大大降低，全封闭作业无粉尘污染， 而且对黏性物料制粒的适应性很强，为中药颗粒的生产打开了方便之门。
关键词： 流化；振动；连续制粒；沸腾制粒

流化振动连续制粒机是一种采用喷雾流化床技术生产颗粒的有效设备， 它的最大特点是效率高、节能效果明显、产品合格率高、无污染、生产能力大。该 技术已获得国家发明专利（专利号：ZL201310218279.6），其改变了沸腾干 燥制粒（一步制粒）逐锅生产颗粒的工艺，实现了连续生产颗粒的全封闭生产。 与沸腾干燥制粒设备相比，这种由间歇生产颗粒转变为连续生产颗粒的工艺改 变，不仅使生产效率大大提高、生产能耗大大降低，全封闭作业无粉尘污染，而 且对黏性物料制粒的适应性很强，为中药颗粒的生产打开了方便之门。目前，通 过对多种物料的运行实验，获得了良好的效果，这项技术的应用将为药品生产带 来巨大的经济利益。

一 流化振动连续制粒工艺流程

目前，国内外广泛使用的沸腾制粒干燥机（俗称“一步制粒机”）是采用喷 雾流化制粒原理进行制粒的（见图1）。粉料在由下向上热风的作用下在容器内 沸腾（流态化），容器的上部有一喷嘴向沸腾的物料喷雾状黏结剂，使沸腾状态 下的受液物料相互碰撞团聚，随着不断喷液，不断团聚，形成颗粒并逐渐增大， 直到所有物料达到要求的粒度，然后停止喷液，继续用热风对颗粒进行干燥，直 到颗粒达到要求的含水量。一步制粒机是逐批生产颗粒的。

图1 沸腾制粒干燥机工艺流程图

流化振动连续制粒的成粒原理与沸腾制粒完全相同（见图2），采用喷雾流化制粒原理进行制粒，所不同的是在制粒容器（制粒室）的下方设有一个落料 器，可以使制粒室中达到粒度要求的颗粒及时落入干燥分级室，未达到粒度要求 的物料在制粒室内继续制粒。进入干燥分级器的颗粒边干燥边分级，过大颗粒经 破碎后进入干燥分级室继续干燥，过细颗粒返回到制粒室继续制粒，合格颗粒通 过排料器输送到指定位置。通过不断向制粒室补充原料，使这一制粒过程可以连 续不断地进行，从而实现了连续制粒的工艺。

图2 流化振动连续制粒机工艺流程图
注：实线为物料流程方向，虚线为空气流程方向。

二 流化振动连续制粒技术的主要特点

（一）生产效率大大提高

在制粒过程中原料粉是陆续向制粒室内加入的，所以，在制粒室内的物料可 以相对较少，这样一方面可以使物料在制粒室内有充分的流化空间，另一方面可 使物料的受液率大大提高，因而，成粒效率可以很高。同时，达到粒度要求的颗 粒可以较快地落入干燥分级室进行干燥分级，从而有效地提高了生产效率。

（二）能耗大大降低

由于制粒室里含有的物料相对较少，在振动作用下用很小的风力就可使物料 流态化，所以，风机的风量和功率可以很小，热风的加热功率也可以大大减小。 另外，颗粒的干燥与制粒是同步进行的，干燥热风对颗粒干燥后进入制粒室将物 料流态化，充分利用了热能，将使生产能耗大大降低。

（三）设备体积大大减小，产能大大增加

生产效率得到极大提高，使制粒室容积大大减小，从而产能也可以大大提 高。目前设计的最大产能为每小时产量达1000升，主体直径小于2米。如果用户 需要，还可生产出更大产能的设备，特别适合批量较大的单一品种的颗粒生产。

（四）全封闭作业，减少物料损耗和环保投入

流化振动连续制粒工艺可以实现在完全密闭的情况下完成进料、制粒、干燥 及排出合格颗粒到下一道工序的连续作业，所以，在操作过程中避免了人与物料 的接触，避免了粉尘的污染，即可保证物料不受外界因素的影响和无端损耗，也 为保证GMP要求提供了方便，操作者的工作环境可以更加环保和安全，也可为 设备使用企业减少大量资金的投入。

（五）采用振动干燥分级，排出颗粒的粒度和含水量达到用户要求

通过落料器进入干燥分级器的颗粒在振动作用下边干燥边分级，上、下筛网 可根据产品对颗粒粒度要求的范围进行选定，上筛网筛上为过大颗粒，排出后经 破碎返回干燥器继续干燥，下筛网筛下为过细颗粒，排出后由返料器返回制粒室继续制粒，上下筛网之间的颗粒为合格颗粒，排出后可由排料器输送到指定的位置。通过调整振动电机的激振角度，就可控制颗粒在干燥段的运行速度及干燥时 间，从而控制颗粒的终含水量。

（六）颗粒品质明显提高

流化振动连续制粒工艺决定了物料在成粒过程中流程基本一致，不存在反 复成粒、反复破碎的现象，因而颗粒成分比较均匀一致，品质明显提高。一个比 较明显的例子是用该设备生产与一步制粒生产的同一品种妇乐冲剂进行水溶性实 验，该设备生产的颗粒在水中溶解后杯中没有一点渣子，而一步制粒生产的颗粒 在水中溶解后杯中沉淀了一层渣子。

（七）适合对黏性物料的制粒

对于黏性较大的物料来说，如何制粒是一个比较难解的课题，目前无论是一 步制粒还是湿法制粒在生产黏性较大的物料颗粒时为了防止塌锅或不离散，都需 要用95%的乙醇替代黏结剂，这样不仅给生产带来一定的不利因素，而且增加 了生产成本。而流化振动连续制粒工艺可以较好地解决这一难题。一是由于流化 振动连续制粒在制粒过程中制粒室内物料相对较少，物料的流化空间较大，在振 动作用下流化状态更加活跃，不会出现物料堆积现象。二是制粒室中达到粒度要 求的颗粒在制粒室内及时排入干燥分级室，因而物料在制粒室内不会出现塌锅现 象。通过对多种黏性物料的制粒实验发现，采用纯净水（或原料粉与纯净水的混 合液）作为黏结剂就可以方便地生产出完全合格的颗粒。

（八）适应热敏性物料的颗粒生产

物料成粒快、过程短，所以，对热敏性物料的制粒可以通过很好地控制温度 来保证颗粒的品质。

三 流化振动连续制粒机与沸腾制粒干燥机的比较

为了准确研究证实流化振动连续制粒机的各种性能指标与沸腾制粒干燥机的 区别，通过淀粉制粒试验对两种机型进行了比较。表1给出了FL-60型沸腾制粒 干燥机与LZL-30型流化振动连续制粒机有关参数的对照，比对实验结果显示， 后者的产能要略大于前者。

表1 产量相近的两种设备有关指标对比

从表1中的对比数据可以看出，流化振动连续制粒机的各项指标明显优于沸腾制粒干燥 机。比如单位产量耗能，连续制粒机可以用很 小的风量就使物料流态化，而且成粒效率较 高，制粒与干燥同步进行，所以相对耗能要小 得多。而沸腾制粒干燥机一次需投入一大批 料，需要很大的风力使物料形成流态化，在制 粒过程中，喷液量是有限的，这就使得制粒室 中物料的受液率非常低，那么多物料全部达到 粒度要求需要很长时间。在成粒过程中，形成 的颗粒在流化状态下经相互碰撞而破碎，待下 次受液后才会再次增长，这样反复成粒，反复 破碎，直到所有的物料都达到粒度要求才停止喷液进行干燥，在干燥过程中又有大量的颗粒 被撞碎变小，使其成品率大大减小。由上分析 可以看出，连续制粒工艺的能耗是得到充分利 用的，而一步制粒工艺在制粒过程中大部分能 量在做无用功，因而能耗损失很大。

四 结论

流化振动连续制粒机全封闭作业的优点已 经为保证药品质量提供了极好的条件。为了使 设备清场方便，我们在设计中对清场时需要拆 卸的部位都采用了最快捷的拆装结构，而且做 到设备中没有清洗不到的死角，符合药品生产 GMP要求。

作者简介
谢麟（1951—），男，江苏人，1978～2011年在东北大学从事教学、科研及其他各项工 作，先后主持过多项科研项目的研究和设计，主要有东北工学院采矿系破碎法岩石分级测定 仪等，先后获得6项国家专利（其中2项发明专利）证书。从事流化振动连续制粒机研究和开 发工作多年，先后获得国家自然科学基金和中小企业发展基金的支持，发表论文数篇，获批 国家专利3项（其中2项发明专利），目前与常州一步干燥设备有限公司合作该项目的产业化 推进工作。