在胶囊填充颗粒生产流程中,沸腾制粒机的核心是通过气流流化技术与雾化粘结剂造粒的协同作用,在同一密闭容器内同步完成 “混合 - 制粒 - 干燥” 三大工序,最终制备出符合胶囊填充要求(流动性好、粒度均匀、密度稳定)的球状颗粒。其工作原理可拆解为气流流化、雾化制粒、同步干燥、成品分离四大关键环节,各环节环环相扣,形成连续化、自动化的颗粒制备流程。
沸腾制粒机的工作始于气流流化,这是实现混合、制粒的前提,原理类似 “液体沸腾”:
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气流驱动:经过过滤、加热的洁净热气流(进风温度通常根据物料特性设定为 50-100℃),从设备底部的气流分布板(带均匀微孔的不锈钢板)垂直向上进入制粒室。
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物料悬浮:热气流的风速被精准控制在 “临界流化速度” 范围内 —— 既不会因风速过低导致物料堆积在底部,也不会因风速过高使物料被直接吹走。此时,物料颗粒在气流作用下呈悬浮、翻滚、剧烈碰撞的 “沸腾状态”(也称 “流化状态”),形成均匀的 “流化床层”。
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初步混合:在流化过程中,物料颗粒间的相对运动极为充分,即使是密度、粒径略有差异的物料(如药物活性成分与辅料),也能在几分钟内实现微观层面的均匀混合,为后续制粒的成分一致性奠定基础。
当物料达到稳定流化状态后,进入雾化制粒环节,这是形成胶囊填充所需颗粒的核心:
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粘结剂雾化:设备顶部或侧面的高速雾化喷嘴(常用压力式或离心式喷嘴),将液态粘结剂(如羟丙甲纤维素溶液、聚维酮溶液等)雾化成微米级的细小液滴(粒径通常为 10-50μm),均匀喷洒到流化的物料粉末表面。
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颗粒团聚成形:雾化的粘结剂液滴与流化的粉末颗粒接触后,会吸附周围的粉末,形成 “液桥”—— 随着液滴的扩散与粘结作用,细小粉末逐渐团聚成小颗粒核;这些颗粒核在流化床中继续与其他粉末、雾化液滴碰撞,不断长大,最终形成粒径可控(通常为 80-120 目,符合胶囊填充要求)的球状或类球状颗粒。
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参数精准调控:通过调节雾化压力(控制液滴大小)、粘结剂流速(控制颗粒长大速度)、流化风速(控制颗粒碰撞频率),可精准控制最终颗粒的粒度、密度与孔隙率 —— 例如,提高雾化压力会使液滴更小,形成的颗粒更细;增加粘结剂流速则会加速颗粒团聚,使颗粒更大。
在制粒过程中,热气流始终持续通入,实现制粒与干燥的同步进行,避免颗粒因水分过高而粘连:
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水分蒸发:热气流不仅驱动物料流化,还能快速带走颗粒表面及内部的水分 —— 颗粒在团聚过程中吸附的粘结剂水分,会在热气流作用下持续蒸发,使颗粒中的粘结剂固化,形成结构稳定的多微孔颗粒(孔隙率通常为 30%-50%)。
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温度闭环控制:设备通过 PLC 系统实时监测进风温度、出风温度(反映物料干燥程度)与物料温度,形成闭环控制 —— 例如,当出风温度低于设定值(表明物料水分未达标)时,系统会自动提高进风温度或延长干燥时间,确保最终颗粒的水分含量控制在 1%-3%(符合胶囊填充的湿度要求,避免胶囊吸潮变形或颗粒结块)。
制粒、干燥完成后,进入成品分离与收集环节,确保颗粒纯净度:
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气流过滤:流化气流携带的少量细小粉末(未参与团聚的辅料或药物粉末)会被设备顶部的高效滤袋(通常为聚四氟乙烯材质,过滤精度达 1μm)拦截,避免粉末随尾气排出造成物料损耗或空气污染。
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反吹清灰:设备会定期启动反吹装置(压缩空气反吹滤袋),将滤袋上附着的粉末吹落回流化床内,重新参与颗粒团聚,提高物料利用率(通常物料损耗率低于 1%)。
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成品排出:待颗粒粒度、水分均达标后,关闭进风系统,流化床层逐渐稳定,通过设备底部的卸料阀将成品颗粒(均匀球状、流动性好)排出,直接输送至后续的胶囊填充工序(如全自动胶囊填充机)。
沸腾制粒机的工作原理本质是 **“流化混合 + 雾化造粒 + 同步干燥” 的一体化过程 **—— 通过热气流实现物料的动态悬浮,以雾化粘结剂驱动粉末团聚成粒,同时利用热气流完成干燥定型,最终制备出满足胶囊填充要求(粒度均匀、流动性好、水分稳定、成分均一)的颗粒。这一原理不仅简化了传统制粒的多道工序(混合→制粒→干燥),减少了物料搬运与交叉污染风险,还能通过参数精准调控保障产品质量一致性,成为现代胶囊填充颗粒生产线的核心设备。