流動層造粒機の技術的特徴

導入

の 流動層造粒機 （中国では通称ワンステップ造粒機）は海外で開発された製品です。中国では 1970 年代初頭から導入され、製薬工場で 40 年近く使用されてきました。煮沸造粒技術は、完全密閉容器内で混合・造粒・乾燥を一貫して行う技術です。他の湿式造粒法と比較して、プロセスが簡単、操作時間が短く、労働力が低く、材料の取り扱いが軽減されるという特徴があります。各工程にかかる時間を短縮し、材料や環境への汚染を軽減します。

沸騰造粒技術は、熱伝達が速く、熱伝達効率が高く、粒子サイズが均一で、密度が低く、流動性が高く、圧縮成形性が良いという利点があります。粒子間での可溶性成分の移動はほとんどまたはまったく起こらないため、錠剤の内容が不均一になる可能性が低くなります。

現在、流動層造粒機の技術はますます広く使用されています。この記事では流動層造粒機の技術的特徴について簡単に説明します。同時に、流動層造粒機の製造および使用時に発生するいくつかの問題を分析し、対象となる解決策を提案します。流動層造粒機の生産の実用性を向上させるために、方法を永続的に改善します。

1.流動層造粒機の構造と動作原理の紹介

流動層造粒機の主な構造を図に示します。造粒用の粉末材料を流動層（原料容器）に投入します。熱風は誘起通風ファンの負圧で吸引されます。一次効率フィルタ、中効率フィルタで濾過された後、表面冷却器で除湿し、加熱器で加熱します。高性能フィルターで清浄度を満たした後、吸気バルブで風量を調整します。 、空気流分配プレートから空気入口ダクトを通って流動床へ。熱風により造粒チャンバー内の薬用粉末（漢方薬粉末、エキス粉末など）を撹拌・懸濁させて流動状態（「沸騰」状態ともいいます）にし、流動床で乾燥させます。このとき、液体材料（漢方薬のエキスや接着剤、コーティング液など）は搬送パイプを通じてノズルに送られ、圧縮空気によって液体材料が微細な液滴に霧化され、流動層に噴霧されて沸騰粉末が形成されます。湿ると、粉末は互いに架橋を築き、凝集して粒子になります。原料は乾燥後排出口から排出され、排ガスは流動層造粒機上部の排気管から排出されます。

沸騰乾燥プロセス中に、粉末の一部が空気流とともに上昇し、空気流によってフィルター室に運ばれます。乾燥粉末は袋に捕捉されます。一定量が捕捉されるとファンが停止し、袋振とう装置が作動します。材料は流動層に振り落とされ、その後ファンが再起動されます。

2.実際の生産で発生する問題とその解決策

2.1 風量・圧力制御の改善

当社装置は、共用高周波誘導送風機（排気管部）と調整ダンパー（吸気管部）により元の風量と圧力を調整・制御しています。造粒工程では、もともと粉体粒子が細かくて軽いため、エアバルブを設定最小開度まで閉めたとしても、強い熱風により粉体粒子がフィルター捕集袋に吹き飛ばされます。粉末粒子は沸騰床内で良好な沸騰と乾燥を達成することができず、粒子が集まってケーキや凝集物を形成する傾向があります。そのためには、空気量と空気圧の調整を適宜変更する必要があります。空気入口部の調整ダンパーを解除する必要があります。排気セクションにある元の公共周波数ファンは、同じ出力の可変周波数ファンと交換する必要があります。排気ダクトには空気圧計を設置してください。空気圧パラメータを使用して、空気量と空気圧を制御できます。ファンの速度を調整して材料の沸騰効果を高めます。

2.2 気流ガイドプレートを追加して気流分布を改善する

気流誘導板が設置されていない場合、気流が熱風室前端に直接当たるため風圧や風速が低下し、熱風室後端に気流の死角が生じやすくなり、沸騰造粒効果に影響を与えます。気流を誘導して均等に分配するために、熱風室に数組の気流案内板を設置して気流の角度を調整し、沸騰床に吹き込まれる気流がより均一になり、より優れた流動乾燥効果が得られます。

2.3 吸気温度精度制御変更

関連するプロセス規制に従って、医薬品製造中の沸騰床内の温度差は ±3°C を超えてはなりません。当社独自の国内唯一の温度センサーが沸騰層の中央に設置されているため、流動層内の温度変化を感知し、熱交換器の蒸気バルブの開度を制御して温度を調整します。温度測定点が空気入口から遠いため、入口空気温度変化の検出に遅れが生じ、温度差制御範囲が±10℃を超える場合が多くなります。温度偏差が大きいため、製品の品質に重大な影響を与えます。入口空気温度が高いと、接着剤 (液体材料) が急速に蒸発し、接着剤が粉末粒子を湿らせて浸透する能力が低下します。その結果、得られる造粒半製品の粒径が小さく、密度が緩く、脆性が高く、圧縮に適さないものになります。シート成形中。吸気温度が低すぎると、沸騰床内の粉末粒子の乾燥が遅くなりすぎます。湿った粉末粒子は互いに付着して凝集し続けるため、材料がふるいまたはケーキに付着して広い領域で凝集し、材料が沸騰床内で正常に乾燥できなくなります。流動乾燥は最終的には生産収率の低下につながり、さらには正常に生産できなくなるため、バッチ全体のやり直しが必要になります。

国内機器の製造レベルにより、制御温度精度範囲を向上させることはできません。装置メーカーと協議し、装置検証を行った結果、沸騰造粒機の底部と空気入口管の接続部に温度センサーを追加し、純正の温度センサーと併用（沸騰床内部温度と入口温度を同時に検出）しました。空気出口の温度）を調整し、同時に温度制御システムの制御プログラムを変更して、システム全体が検出された温度変化データをよりタイムリーに処理できるようにします。これにより、機器は蒸気バルブの開度を最短時間で効果的に調整し、温度範囲の偏差を減らすことができます。流動層造粒機の使用温度を許容範囲内に安定して保ちます。

2.4 「液だれ」問題の処理の改善

「液だれ」とは、実際の製造においては、ノズルから噴出する液体材料が線状で霧状にならないことが多く、沸騰乾燥効果が乏しいことを意味します。造粒後のストローク中の粒子は粗くなり、その後の打錠工程で錠剤が絞り出されます。完成品にはシミがございます。これは主に、沸騰して上昇する粉末粒子がノズルで液体材料と凝結し、ノズルに付着するという事実によるものです。

そこで、固定ノズルをフレキシブル回転機能付きノズルに変更しました。ノズルを下向きにしてスプレーします。噴霧後はノズルが上向きになり、粉粒体のノズルへの付着を防ぎます。さらに、液体材料貯蔵バレルには定温加熱システムが追加され、温度低下による材料の過度の粘度化を防ぎます。

2.5 回収袋脱落問題への対応改善

回収袋は静電気が発生しにくい、制電性のある脱繊維布を使用しています。回収バッグ全体を吊り上げ、ステンレス製のネジフックに結び付けます。流動層沸騰乾燥工程では、長時間の運転により回収バッグが頻繁に揺れるため、ステンレス製のネジフックに結ばれた回収バッグのロープが外れたり、長時間の揺れによりステンレス製のネジバックルが緩んだりすることがあります。回収袋が脱落する原因となります。落下した回収袋は気密リングの上部に飛散し、内部に原料微粉が多量に蓄積し振り落としてサイロに戻すことができません。回収袋は外れて外から目立ちにくいため、生産バッチ終了後に機械を停止するとエアシールが収縮し、飛散した回収袋がシールリングと沸騰体の隙間に入り込みやすくなります。流動床が再び開始されると、エアシールリングはシールできなくなり、材料の多大な損失が発生します。メーカーは、収集バッグを分解して掃除するときは、ステンレス鋼のネジフックから収集バッグのバックルを外すことを推奨しています。実際、操作中に、各ロープバックルを取り付け、取り外し、洗浄するのは非常に不便です。 50 個のバックルを一周するのに少なくとも 30 分かかり、洗浄後の取り付けには少なくとも 50 分かかります。

解決策：回収袋の固定方法を改善する

ランヤードをランヤードタイプに変更し、ランヤードに鋼線を追加して釘で打ち付け、ランヤードの耐摩耗性を高めてみてください。ステンレスベルトのバックルフックをステンレスバネフックに変更します。ステンレス製スプリングフックは作業中に装置内で発生する振動や風の流れによっても外れることがなく、分解・組立ごとの操作・交換・清掃が容易です。

2.6 サイロカートの改良

乾燥した顆粒は次工程の昇降造粒機を経て一般混合機に入ります。このように、空のサイロをサイロ台車に戻す際、トラフに入るスペースが狭くなり、サイロアームを掛けることが困難になる。トラフに入るとき、オペレータは常にサイロカートの位置を調整します。少しでも位置を間違えるとサイロを台車に乗せることができません。毎日の作業では、材料のバッチごとに 5 ～ 8 つのサイロの移動作業が必要です。サイロを正しい位置まで下ろせないと、サイロ台車に載せることができず、沸騰床にサイロを戻すことができず、作業に支障をきたします。ご迷惑をおかけしました。

サイロ吊り下げアームを所定の位置に設置しやすくするために、接触点の両側に 45 度の円弧傾斜が研磨されており、サイロをスロットに簡単に挿入できます。サイロがゆっくりと下がったら、カートを円弧部分に落とすだけです。正しい位置に駆動されるため、作業時間が大幅に短縮され、作業効率が向上します。

2.7 流動層造粒機の熱エネルギー節約の向上

流動層造粒機の運転時の消費エネルギーは主にファンで消費される電力エネルギーと熱交換器で消費される蒸気熱エネルギーです。

省電力の点では、オリジナルの公共周波数送風機に周波数変換制御用のインバータが搭載されており、省電力効果が高いことは前述しました。

熱エネルギーの節約の観点からは、以下の方法により流動層造粒機の熱効率を向上させ、熱エネルギーの損失を低減する必要があります。

アプローチ 1: 流動層造粒機の排気出口気流から熱を回収し、排気熱を再利用します。

流動層造粒機の排気温度は吸気温度よりも高いため、排気の熱エネルギーは予熱用の熱交換器を介して吸気と交換され、吸気の初期温度が上昇して蒸気使用量を削減する目的が達成されます。同時に、排気管が断熱され、熱エネルギーの消費が削減されます。

方法 2: 入ってくる空気を除湿します。

夏に北京の空気湿度が高い場合、吸入空気を除湿して外気の湿度を下げる必要があります。これにより、水分を運ぶ能力が向上し、乾燥および造粒時間が短縮され、エネルギーの節約が達成されます。

アプローチ 3: 乾燥時間と吸気温度を合理的に制御します。

沸騰造粒プロセスは通常、予熱段階、一定速度乾燥段階、減速乾燥段階の 3 つの段階に分けることができます。空気入口の空気温度は、3 段階の異なる特性に従って合理的に設定する必要があります。予熱段階の空気温度は30℃～50℃の低い温度にしてください（起動初期は粉体の水分が比較的多いためです。空気温度が高すぎると粉体中の化学成分が溶けて粉体が凝集し、十分に沸騰できなくなります）。粉末粒子が完全に沸騰し、良好な流動状態に達すると、気温が 80°C 以上に上昇します (薬剤の種類によって設定は異なります)。減速乾燥段階に入ると、空気温度は約 60°C まで下がります。乾燥時間は予熱ステージと定速乾燥ステージの動作に大きく影響されます。乾燥速度を高めた定速ステージで粉末粒子内の水分の大部分が除去されるように制御する必要があります。これにより乾燥時間を大幅に短縮し、省エネを実現します。

結論

国内の流動層造粒機と世界の先進設備との間には依然として一定のギャップがあり、開発と改善の余地がまだ多くあります。操作の制御や自動化の強化など、生産設備の技術的詳細を改善することにより、設備の耐用年数が延長されました。耐用年数により、流動層造粒機の実用性、操作の利便性、製品品質の安定性が向上し、エネルギー損失が減少し、労働力が軽減され、製品収率が向上し、不必要な材料損失が回避されます。改良された流動層造粒機は使いやすく、プロセスパラメータが安定しており、生産効率が大幅に向上しました。