湿法制粒设备综述

湿法制粒设备综述

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摘要：所有的固体制剂的制备过程几乎都离不开制粒过程。而制粒方法大体分两

大类，湿法制粒和干法制粒。传统的湿法制粒是目前制粒的主要方法。湿法制粒设备主要有这几种：挤压式制粒机、转动制粒机、高速搅拌制粒装置、流化床制粒机、喷雾制粒机、复合型制粒机等。

关键字：湿法制粒，湿法制粒设备，制粒机，复合型制粒设备

制粒是把粉末、熔融液、水溶液等状态的物料经加工制成具有一定形状与大小粒状物的操作。 几乎所有的固体制剂的制备过程都离不开制粒过程。所制成的颗粒可能是最终产品，如颗粒剂；也可能是中间产品，如片剂。而制粒方法大体分两大类，湿法制粒和干法制粒。传统的湿法制粒是目前制粒的主要方法。 目前，常用的湿法制粒设备有挤压式制粒机、转动制粒机、高速搅拌制粒机、流化床制粒机、喷雾制粒机。此外，对制粒技术及产品的要求越来越高，为了发挥流化床制粒的优势，出现了一系列以流化床为母体的多功能的新型复合制粒设备。

1. 挤压式制粒机

挤压式制粒机是将药物粉末与处方中的辅料混合均匀后加入黏合剂制软材，然后将软材用强制挤压的方式过筛制粒。这种制粒设备有螺旋挤压式、旋转式挤压式、摇摆挤压式等。 特点：

1）颗粒的大小由筛网的孔径大小调节，可制得粒径范围在0.3～30mm 做左右，粒度分布较窄，粒子形状多为圆柱状、角柱状；

2）颗粒的松软程度可用不同黏合剂及其加入量调节，以适应压片的需要；

3）制粒前必须混合、制软材等，程序多、劳动强度大，不适合大批量和连续生产；

4）制备小粒径颗粒时筛网的寿命短。

在挤压制粒过程中，制软材（捏合）是关键步骤，黏合剂用量过多时软材被挤压成条状，并重新黏合在一起。黏合剂用量过少时不能制成完整的颗粒，而成粉状。因此，在制软材的过程中选择适宜黏合剂及适宜用量是非常重要的。

挤压式制粒机的工作原理以哈尔滨科海制药设备厂出售的这一款制粒机为例做介绍。 粉末物料经配料混合后，由专用加料机（气动上料或机动上料）从制粒机顶端加料口加入料仓内，送料仓上下端各配有一套料位计，根据物料加入量的变

化自动加料，粉末物料经一根横向螺旋送料浆将物料推送入另一根

枞向螺旋送料浆，将物料挤压入下部的压辊间挤压成型，当粉末物

料通过这两段横向纵向螺旋送料浆时，由于两根浆叶的直径和转速

不同，粉末与物料会形成预挤压，在物料挤压过程中，如果物料中

的空气没有经过有效的去除，那么压合成型的物料会出现开裂和破

碎，碎片和细粉量将会大大增加。故本机另配有真空脱气系统，真

空除气装置会去除物料中含有的空气量，从而有效的解决这一问题。

在某些案例中，可以使产量提高4-5倍，压合效率提高40%

。挤压

成型的片状物料向下掉落进入下部的二级或多级整粒机中，制成所需目数的颗粒，并可根据用户生产要求配套筛粉机，经整粒后的颗粒直接进入下部的筛分机中，筛选出合格颗粒，筛分出不合格颗粒可经由自动上料系统再进入进料仓中循环制粒。整个生产过程可通过PLC 人机操作界面设定，达到无人看守工作，实现全密闭生产。

2. 转动制粒机

转动制粒机将药粉加黏合剂，在转动、摇动、搅拌等作用聚结为球形粒子。

以经典的容器造粒机（即圆筒旋转造粒机、

倾斜转动锅）为例。这种转动制粒机多用于药

丸的生产，可制备2～3mm 以上大小的药丸。

但由于粒度分布较宽，在使用中受到一定的限

制。操作多为凭经验控制。

其工作原理是：药物粉末和黏合剂在转动

制粒机中经历母核形成，母核成长，压实三个

阶段。①母核形成阶段：在粉末中喷入少量液

体使其润湿，在滚动和搓动作用下使粉末聚集

在一起形成大量母核，在中药生产中叫起模；②母核成长阶段：母核在滚动时进一步压实，并在转动过程中向母核表面将一定量的水和药粉均匀喷撒，使药粉层积于母核表面，如此反复多次，可得一定大小的药丸，在中药生产中称此未为泛制；③压实阶段：在此阶段停止加入液体和药粉，在继续转动过程中颗粒内多余的液体被挤出表面或充分润湿的表蹭中，从而颗粒被压实形成一定机械强度的微丸。

近年来出现的离心转动制粒机，亦称离心制粒机。在固定的容器内，物料在高速旋转大的圆盘作用下受到离心作用而向器壁靠拢并旋转，物料被从圆盘周边吹出的空气流带动，在向上运动的同时在重力的作用下往下滑动落入圆盘中心，落下的粒子重新受到圆盘的离心旋转作用，从而使物料不停地做旋转运动，有利于形成球状颗粒。黏合剂向物料层斜面上部的表面定量喷雾，靠颗粒的激烈运动使颗粒表面均匀润湿，并使散布的药粉或辅料均匀附着在颗粒表面层层包裹，如此反复操作可得所需大小的球形颗粒。调整在圆盘周边上升的气流温度可对颗粒进行干燥。

3. 高速搅拌制粒机

高速搅拌制粒机:将药物粉末和辅料加入于高速搅拌制粒机的容器内搅拌均匀后加入黏合剂高速搅拌制粒。这类设备同时具有混合、捏合、制粒过程，节省工序、操作简单、快速，应用广泛。可制备致密、高强度的适于胶囊剂的颗粒，也可制备松软的适合压片的颗粒。

右图为西安市国中制药机械生产有限公司生产的一款高速搅拌制粒机。以此来介绍这类设备的工作原理和特点。

技术参数如下：

高速搅拌制粒机又称为三相制粒机，是20世纪80年代以后发展起来的集混合与制粒一体的设备。在高速搅拌制粒机上制备一批颗粒所需时间公8-10min ，且制得颗粒粒径范围为20-80目，烘干后可以直接用二压片。

该机设备主要由制粒筒、搅拌桨、切割刀和动力系统组成。当原料、辅料和黏合剂进入制粒筒并盖封后，启动电源，大搅拌桨的小切割刀就按各自的轴进行旋转运动，大搅拌桨主要使物料上下左右翻动并进行均匀混合。小切割发则将物料切割成粒均匀的颗粒。由于高效混合制粒机制粒速度迅速且准确，只需将电流表或电压表与小切割刀连接，根据电流或决压读数即能精确控制粒终点。它与传统的制粒工艺相比黏合剂用量可节约15%-25%。高速搅拌制粒机采用全封闭操作，在同一容器内混合制粒，工艺缩减，无粉尘飞扬，符合GMP 要求。

特点有以下几点：

1）混合均匀，在主药和辅料比重差异上较大的情况下能达到良好的混合效果，所制成的颗粒粒度均匀，快速搅拌混合、切割制粒二道工序一步完成，与老工艺相比效率提高4-5倍，无污染，符合GMP 规范和劳动保护要求；

2）颗粒效果好，所制成的颗粒粒度均匀，片子硬度，释放度，片子光洁度方面都有优于传统工艺制成的颗粒。

3） 低消能，能控制制粒全过程，减小黏合剂用量的15%左右，并减轻劳动强度。

4. 流化床制粒机

流化床制粒机：在一台设备内可完成混合、制粒、干燥过程，又称一步制粒。可包衣。常用于冲剂、片剂、胶囊颗粒的生产和缓释颗粒的生产。

(左图为流化床制粒机示意图)

主要结构由容器、气体分布装置（如筛板等）、喷

嘴、气固分离装置、空气进口和出口、物料排出口等

组成。

下图为重庆力谱制药机械有限公司生产的FL 系

列沸腾制粒干燥机。

FL 系列沸腾制粒干燥机是利用高速热气流使粉

料在流化床内形成流化态，在经过雾化液滴的黏合作

用下，黏结成粒。其粒子大小主要通过容器内温度、

雾化气体压力及输液量大小进行调整。气流分布板有

两种：孔板和涡旋板，可根据不同的用途选择。孔板

用于一般制粒，涡旋板用于精确制粒及包衣。

特 点：

1）集制粒、混合、干燥为一体，减少工艺步骤及污染环节，

节约时间，降低劳动强度。

2）制得的颗粒为多孔性柔软颗粒，密度小，强度小，且颗

粒的粒度分布均匀、流动性、压缩成形性好。用这种颗粒制得的

颗粒剂速溶、冲剂易于溶出、片剂易于崩解。

3）设备于密闭负压下工作，内表面光洁，无死角，利于清

洗，符合“GMP ”要求。

5. 喷雾干燥制粒机

喷雾干燥制粒机：将药物溶液或混悬液喷雾于干燥室内，

在热气流的作用下使雾滴中的

水分迅速蒸发以直接获得球状干燥细颗粒。

下图为喷雾制粒的流程图。原料液由贮槽7进入雾化器1喷成液滴分散于热气流中，空气经蒸汽加热器5及电热器6加热后沿切线方向进入干燥室2与液滴接触，野地中的水分迅速蒸发，液滴经干燥后形成固体粉末落于器底，

干品可连续或间歇出料，废气由干燥器下方的

出口流入旋风分离器3，进一步分离固体粉末，

然后经风机4和袋滤器后放空。原料液的喷雾

靠雾化器来完成，因此雾化器、是喷雾干燥制

粒机的关键零件。常用雾化器有三种型式，即

压力式雾化器、气流式雾化器、离心式雾化器。

喷雾制粒法的特点是：①由液体原料直接

得到粉状固体颗粒；②热风温度高，雾滴比表

面积大，干燥速度非常快（通常只需数秒至数

十秒），物料的受热时间极短，干燥物料的温

度相对低，适合于热敏性物料的制粒；③粒度

3范围约在30～数百微米，堆积密度约在0.2～0.6g/cm的中空球状粒子较多，具有良好的溶

解性、分散性和流动性。

缺点是：设备高大、气化大量液体，因此设备费用高、能量消耗大、操作费用高；黏性较大料液易黏壁使其使用受到限制，需用特殊喷雾干燥设备。

下面是由重庆恒通干燥设备厂生产的1PGL 系列喷雾干燥制粒机的介绍。

PGL 系列喷雾干燥制粒机工作原理：

在料中先将一定量的种子（干粉母体）：通热风，使种子沸腾干燥；通过雾化器加浸膏液体；继续通热风，边沸腾边干燥，边造粒，直到停止加入浸膏，颗粒达到干燥要求为止。

这款制粒机的特点如下：

1、采用喷雾工艺，特别适用微辅料，热敏性物料，功效比FL 沸腾制

粒机高1—2倍；

2、集混合、喷雾干燥、制粒、颗粒包衣多功能于一体；

3、可进行微辅料、小剂量、低糖或无糖制剂的造粒；

4、产品终水份可达0．1％，配备返粉装置，成粒率≥95％，可制0.2-2mm

颗粒；

5、制出的颗粒速溶、冲剂易于溶出、片剂易于崩解；

6、利用液态物料作为润湿黏合剂、可节约大量酒精；

7、设备于密闭负压下工作，内表面光洁、无死角、符合“GMP”要求；

8、自动化程得到进一步的提高，操作简便，可有效保障产品质量的稳定性；

9、改进设计的内混式多流体雾化器，可处理浸膏比重达1.3g ／cm3

6. 复合型制粒机

复合型制粒机是搅拌制粒、转动制粒、流化床制粒等各种制粒技能结合在一起，使混合、捏合、制粒、干燥、包衣等多个单元操作在一个机器内进行的新型设备。这种方法综合了各种设备的机能特点，取长补短，功能多，占地面积小，省功省力在自动化的实施中具有无可估量得价值。

复合型制粒方法以流化床为母体进行多种组合，即搅拌和流化床组合的搅拌流化床型，

转盘和流化床组合的转动流化床型，搅拌、转动和流化床组合在一起的搅拌转动流化床型等。

搅拌转动流化制粒机综合了搅拌、转动、流化制粒的特征，容器的下部设有部分开孔的碟状旋转盘，其上部装有能独立旋转的搅拌桨和切割刀，上升气流由旋转盘上的通气孔和盘外周边的间隙进入容器内使床层流化，喷枪安装于流化层上部或侧面，容器顶部设有高压逆洗式圆筒状袋滤器。

搅拌转动流化制粒机具有四种不同功能：

a ）离心转动：转盘的离心旋转运动可以获得高密度的球形制粒物；

b ）悬浮运动：从转盘的气孔和周边缝隙上升的气流使物料悬浮，使颗粒松软、堆积密

度小；

c ）旋转运动：由搅拌桨的转动使物料产生旋转运动，并在转盘的离心力和空气流的悬

浮等混合作用下使物料产生高浓度的均匀的流动状态，可进行精密制粒、

包衣、干燥等过程；

d ）整粒作用：对吸湿性较强的粉体进行制粒时易出现结块。

欲制备致密的球形颗粒时，以搅拌制粒、转动制粒为主体，靠机械作用产生粒子的自转、公转等运动；欲制备轻质的不规则颗粒时，以流化床为主体，靠流动空气产生物料的悬浮运动。

在制粒时，应按照所制颗粒的具体要求选择合适的制粒机。当需要大批量和连续生产时，不适宜选用挤压式制粒机；当制备药丸的原料药颗粒时刻选择使用转动制粒机；当制备致密、高强度的适于胶囊剂的颗粒，也可制备松软的适合压片的颗粒时刻选用高速搅拌制粒机，也可用流化床制粒机；流化床制粒机也可用于缓释颗粒的生产。而复合型制粒机适用于大部分颗粒的生产，但由于这类设备的技术还未成熟，具有很大的发展空间，需要我们在未来的日子里进一步开发其应用，完善这一技术，降低生产成本，为人们提供更实惠的服务。

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