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沸腾床工艺原理
用沸腾床技术来生产各种用途的无尘颗粒或进行颗粒包衣
(例如
用来防潮、防止产品与氧或其他物质发生反应、或制造控释制剂等)
都有能重复生产一批又一批均匀、质量和外观了良好的产品的要求。
要达到这个目的
就要控制工艺过程的“重要参数”
。这些参数主要就
是空气湿度
的一些参数和他们的适当配合。
沸腾床工艺过程是一种热
动力学
过程,
喷入的黏合剂或成膜材料的悬浮液或溶液的蒸发速度直
接
影响液滴在接触底物时的大小和黏度。
当然,
当时液滴的物理状
态
也有一定的作用。
在沸腾床造粒过
程中,
颗粒并不是象很多人想象的那样由黏合剂
造成,而是由喷
入的液体造成的。在这里,
黏合剂的作用只是巩固原
先的成粒作
用。是浮在空气的颗粒在“液桥”
的作用下连接起来。液
体不断
蒸发,
黏合剂发生硬化,
这样就产生一种粘力使成粒作用固定<
/p>
下来。如果喷入的液滴很大,
那么就得到大的颗粒。相反,如果选
择
雾化至很小的液滴的话,就会就得很小的颗粒。甚至是微粒。最重要
< br>的是,液滴应该尽可能均匀,这样才能得到粒度谱很窄的颗粒产品。
液滴的大小可
以通过使用不同尺寸的喷咀和不同大小的雾化空气压
力控制,压力越高则液滴的粒度越小
。
正如上述指出的那样,
我们现在面
对的是一个热动力学过程。
在
这个过程中,
当液滴离开喷咀后,
它的尺寸不会保持原来一样而是在
逆流
而来的热空气作用下不断地减小。
液滴在从喷咀出来直至到达底
物的过程中不断蒸发,
所以它的固:
液比例不断地在改变;也就
是说
液滴越来越小,
其黏度越来越高,
最后液滴的性质发生了根本的变化。
只要液滴仍然足够大,
它就
可以在悬浮的粒子之间产生搭桥作用,
将
一些粒子包埋和使一些
小粒子聚集起来。
液体蒸发时,
液滴的黏度不
< br>断增加,
同时其大小不断地减少。当它们小到一定程度,
以至不发生
搭桥作用时,它们就会在固体粒子表面上沉积下来。最后,它们在流
化床中不断蒸发至干而成为包衣,这就是顶喷包衣的情况。
即使在这种情况也能观察到一定的成粒作用。
例如,
当粒子进入
喷雾区而它的动能又很小时,如果表面表面的包衣还没有来得及硬
化,它还可以和其它粒子黏结。当薄膜硬化时,就会形成小颗粒。
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然而,
这种情况只能说是一种附带的造粒作用,
是沸腾床造粒工
艺不希望出现的情况。
如果是在不想粒子发
生聚集的情况,
例如在包
衣过程那种情况就要使粒子的动能有足
够大,
这时就不会发生粒子的
聚集作用了。这时,粒子很快地通
过喷雾区,由于它们本身有足够的
动能,所以他们之间始终保持分离的状态。
考虑过上述一些基本点后,
我们现在就应该提出
一个问题,
那就
是应该选择哪一些工艺参数来确定流化床的热动
力学过程的操作点
了。当然,我们不能将问题搞得太复杂,例如要求操作者在
面前去
解很多物理方程式。
我们需要的是给他们一些简单而足够的手段,
使
得他们能一
批又一批地重复相同的条件。
实际温差△
T
和实际的工艺空气流量
(亦即蒸发能力)
构成了沸
腾床的主要工艺状态,
所以要精确控制这些参
数。
一般来说,沸腾床
过程可以说是一种有“忍耐性”的过程,
它不应该在“刀尖”状态下
工作,而应该有一定的变化余地。
在确定了主要工艺参数后,
我们将以一套沸腾床设备来说明应如
何来控制在整个工艺过程的操作点。
首先,
我们应选择进风温度这个
指标,其次是排风温度或物料温度。
有了这两个数据,我们就能计算
温差△
T
。当然,后者即物料温度比较容易精确控制,同时它更能代
表沸腾床的状态。
至于工艺空气量应该说这是不容易控制的参数。
首
先,精确可靠的流量计相当昂贵。其次,单靠空气阀门不能精确控制
通过流化窗的空
气量,
因为设备的压差不断在改变
(取决于过滤器的
堵塞程度、物料温度、物料的堆密度或筛网的结块情况)
,因而空气
流量亦在不断变化。
由于这个原因,
操作者必
须随时调节空气流量或
采用自动调节系统以保证工艺条件达到产品质量和外观的一致性。
但
是另一方面,我们还要指出,蒸发能力是一个不断波动的一个
因素,
因此热动力学操作点也就经常在改变者。
这种改变总是会
对产品质量
和外观形态产生一定的影响,
例如在造粒过程它回引
起产品的粒度谱
变宽(太大的粒子和细粉增多)
,在包衣过程则
会引起包薄密度和孔
隙率的改变因而引起药物释放特性的明显变化。
采用可靠的空气流量
监测装置可以使操作者比较容易地控制工艺条件,
保证产品质量和外
观的均匀一致,同时这还有利于克服不利的“天气效应”<
/p>
。
在这里,
我
认为应该强调一下:
从本质来说,
沸腾床过程现在还
是一种经验工艺过程,
还不能够通过一些数学模型来计算和预先确定
最好的工艺条件,而必须通过实际草来建立一系列适当的工艺参数,
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