08月

湿法制粒线在线检测技术的应用场景和实验数据

翰林湿法制粒线

1．制粒设备终点判定原理

⑴ 近红外检测水分和粒度的工作原理

近红外检测水分的原理：近红外光谱主要是由于分子振动的非谐振性使分子振动从基态向高能级跃迁时产生的，具有较强的穿透能力。近红外光主要是对含氢基团Ｘ－Ｈ（Ｘ＝Ｃ、Ｎ、Ｏ、S）振动的倍频和合频吸收。由于水分子中含有O-H,会吸收特定波长的近红外光。在特定波长下，反射回去的近红外能量与物料中水分子吸收的近红外能量成反比，即物料中的水分含量越高，反射回去的能量就越低。近红外检测粒径的原理：样品粒度的差异直接影响样品对近红外光的吸收和散射，从而导致光谱的变异。相同组分的样本，随着颗粒度的增加，吸光度会增加。物料在制粒过程中粒度会逐渐增大，其光学表面粗糙，影响反射光谱。根据光谱的变化和检测的粒径分布，应用化学计量学建立粒度分布定量分析模型，对制粒过程中的粒度变化进行实时检测。

⑵ 流化床终点判定的工作原理：

流化床制粒共分为三个阶段，混合、制粒、干燥。分别对着三个阶段进行样品采集，样品采集的同时检测光谱。以粒径，水分含量为考查指标，建立近红外光谱与物料（粒径、含水量）的相关性，并通过数学处理方案进行数据拟合分析并建立数学模型。

通过多批次的物料验证，证明模型的预测值与实际值的误差符合要求。从而证明该模型适用于该品种物料。原则上，前期收集的数据越多，模型曲线越连续，越准确。

流化床顶喷制粒建模流程

⑶ 湿法制粒机的终点判定（水分，颗粒收率）

湿法制粒分为混合阶段、吸水阶段、形成粘体桥阶段、形成毛细管阶段、形成团块、液化阶段，形成毛细管阶段和形成团块阶段时物料含水量约为25%，如果水分高于这个阶段，那制粒效果就不好。

制粒目的提高药物的流动性，减少粉尘，颗粒得率是评价制粒颗好坏的一个直接指标，颗粒得率高低直接反映了制粒成功与否，颗粒得率越高工艺参数越合理。

⑷ 湿法制粒终点判定的原理：

随着粘合剂的加入，粒径不断增大，同时粘合剂和物料的混合均匀度也在不断趋于均匀，当达到某一个需要的值时候，反映出来的就是其搅拌桨的功率值在相对小的一个范围内，功率可换算成电流或者扭力，这样应该可以通过扭力或者电流来控制粘合剂的加入量和制粒的时间（颗粒的大小）。在制粒过程中把近红外技术也结合进来，假如加入粘合剂量为一个定值，那我们就可以把物料性质的变化（物料含水量均匀性和颗粒均匀性）和扭矩、近红外光谱建立起对应的关系，从而建立模型，依靠模型来实现终点判定。

湿法制粒共分为三个阶段，干混合、加入粘合剂制软材，出料整粒。分别对前两个阶段进行样品采集，样品采集的同时检测近红外光谱，检测搅拌主轴扭矩。以物料含水量，颗粒得率为考查指标，建立近红外光谱和搅拌扭矩值与物料（颗粒得率、含水量）的相关性，并通过数学处理方法进行数据拟合分析并建立数学模型。

湿法制粒过程

2．带终点判定功能湿法制粒机的结构

● 带终点判定的湿法制粒机结构图

根据中药提取物粘性强，流动性差等特点，针对目前高剪切制粒对中药提取物适宜性差、智能化程度低、在线检测功能缺失的问题，设计出如下高剪切制粒机图纸，具体见下图

湿法制粒机结构图

该设备主要由6部分组成，如上图所示：

1、制粒刀组件 2、制粒锅 3、锅盖组件 4、出料系统 5、搅拌系统 6、整粒系统

密封结构图

由图可知，进气孔A是一路用于密封检测的压缩空气，在机械密封1和机械密封2之间通入压缩空气，在密封正常的情况下进气孔A的压缩空气流量变化范围很小的，但是当机械密封1和机械密封2任意一道密封损坏时，进气孔A的压缩空气流量就会突然增加，可以通过检测这个流量的变化来判断密封是否损坏。同时区域A也形成了一道正压缓冲区，这个缓冲区可以将机械密封1和机械密封2相应侧的污染源隔开，防止在制粒过程中因机械密封损坏造成交叉污染。