流化床包衣功能与设备介绍

—— 2023 ——
技术文章
流化床主要具有制粒、包衣和干燥三种功能, 本节只介绍流化床包衣功 能的相关结构和特点。流化床包衣功能又称底喷包衣,底喷包衣功能所使用的设备主要由导流筒、底喷喷枪、空气分布板等零部件组成,适合微丸、微型片等包衣工艺。

多功能流化床

实验室多功能流化床
一、流化床底喷包衣功能及主机结构
1. 流化床底喷包衣功能的工作原理:底喷包衣是包衣技术的一次重要突破,使对小粒径物料的包衣成为可能,对微丸技术的发展起到了重要促进作用。它是将喷枪安装在流化床底部,方向朝上,且位于导流筒中心。通过导流筒的分离以及不同的气流分布板产生的文丘里效应使得物料从导流筒中向上运动,在导流筒上部扩散,且在自身重力的作用下从导流筒外侧落下,又在流化床底板与导流筒的间隙处流入导流筒中,从而实现有序的循环运动。雾化液滴进入流化床的方向与流化气体方向相同,且与物料近距离接触,可减少雾化液的损失,提高包衣效率。还可有效防止粒子聚集粘连。随着技术的发展,已经可以对小至50μm的粉末进行包衣。

2. 底喷包衣的特点:
①物料有序流动循环,接触到包衣液的几率相同,形成衣膜厚度均匀。
②物料与包衣液的运动方向相同,物料与包衣液距离最短,能形成致密的包衣膜。
③物料悬浮在大量的热空气中,热交换效率高,能迅速干燥并减少物料的摩擦损耗。

二、气流分布板介绍
1. 气流分布板的说明:
底喷气流分布板由上升板和下降板两部分组成,不同开孔率的底盘适配不同粒径大小的物料。设计分布板时必须考虑合适的气流孔,微丸才能以更⼩的磨损获得⼀致的流化高度。
2. 气流分布板的主要功能:
(1) 冲孔板与席网组合结构,可支承小粒径固体微丸物料。
(2) 使气体通过分布板时能得到有效分布,不同的开孔率,使导流筒内外形成气流差,微丸物料形成循环。
(3) 分散气流,在分布板上方,产生较小的气泡。
3. 气流分布板种类
(1) 多隔圈分布板,(详见下图)

1.多隔圈分布板下降板 2.多隔圈分布板上升板
(2) 单隔圈分布板,(详见下图)

(3) 分布板不同开孔率适用不同粒径大小的物料。

4. 分布板下降板和上升板的作用
(1) 分布板下降板作用:主要目的是提供足够的空气,使物料处于一种被称为“近失重”悬浮的状态。下降区使物料呈现均匀的流化状态,充分混合,使物料以相同的概率通过上升区。
(2) 分布板上升板作用:主要目的是供应足够的空气,使上升区风速加快形成负压,将导流桶外的物料吸到导流桶内部。使物料充分与包衣液滴接触形成包衣膜,同时对水分进行蒸发干燥,保证包衣微丸的均匀性。
(3) 分布板不同开孔率适用不同粒径大小的物料。
三、底喷包衣导流筒介绍
导流筒、空气分布板等主要是应用于流化床包衣的专用关键配件,导流筒即圆柱形结构的流化柱,其与空气分布板之间留有间距,用来实现物料在导流筒内部和外部流动,空气分布板在导流筒内区域有很高开孔率,导流筒外的区域开孔率较低。物料在导流筒内高速通过并被喷枪喷出的雾化液浸润,干燥,再落到导流筒外。
导流筒高度、直径不固定,根据产量,及各方设计形式不同,没有固定的尺寸,同时与气流分布板的间距是可调的,根据物料形态,很多因素通过实际使用效果后确定间隙。
四、气流分布板与导流筒的调整说明
气流分布板与导流筒的间距根据工艺要求随时需要调整,调节导流筒下端与分布板间距可控制进入导流筒的微丸数量,实验型设备的这一间距5-20毫米,生产设备为15-40毫米,在一般正常的包衣过程中,导流筒内微丸所占的空间约为导流筒内容积的1-5%。当然在实际工作当中只能凭经验控制进入到导流筒的微丸数量,间距过小,进入导流筒的微丸稀疏,会使部分包衣液雾滴经微丸间隙逃逸。缩小间距还会延长微丸循环周期,减少循环次数,不利于均匀包衣。
比如遇到导流筒外侧微丸滞留不动时,增加间距,可促使滞留微丸启动。因为增加间距,也就增加了导流筒下面微丸层的厚度,增大了阻力,逼使空气流向周边小孔。

1.物料仓 2.隔圈 3.分布板 4.喷枪
导流筒结构图
导流筒的⾼度将根据微丸特性形状、流动、粒径大小和堆积密度⽽相应地做调整变化。来⾃流化床上部区域的空⽓不得转向流化床下部,当筒⾼太⾼或批次负载太低时会发⽣这种情况。导流筒不得为粒⼦运动制造障碍。
五、喷枪和蠕动泵
(一)喷枪

1、二流体雾化喷枪工作原理

底喷喷枪工作图
图中蓝色管路内为包衣液,红色管路部分为压缩空气,该压缩空气在喷枪的特殊设计结构下应能分为两路,一路为雾化气另一路为保护气。其中的保护气就是时刻保证雾化喷枪不会受到流化微丸的影响,这对于流化底喷作业暂停后再重新启动时,可以随时保证喷枪的正常工作是至关重要的。
当液体经过二流体雾化喷枪排出,流经喷枪孔边际时展开成液体层,因为空气动力的不安稳,将液体层断裂变成拉长了的管孔状粗细的圆柱体,然后变成液滴。液体经过内部压力,将内部的液体挤压进喷枪中,雾化喷枪内部放置有一块叶片,高速活动的液体经过叶片的旋流腔构成使液体冲击反弹后构成直径15-60微米左右的雾化微丸,并经过二流体雾化喷枪喷头出口喷出构成喷雾。
2、喷枪特点
采用高速喷枪,雾化能力强,喷液速率通常可达400-500g/min
3、喷枪夹套特点
① 喷枪采用夹套设计,喷枪隔套可以使物料远离包衣液致密区,使物料避免接触。
② 由于夹套保护作用,喷枪可以使用较高的雾化压力,以形成非常小的雾化液滴,满足对<100微米的粉末的包衣需求。
③ 物料避免接触喷枪局部压缩空气高速区域,减少包衣初期物料被磨损的几率。

1.无隔套喷枪 2.带隔套喷枪
(二)蠕动泵
在底喷包衣机选择合适流量的蠕动泵和硅胶管,并有效避免蠕动泵产⽣输送包衣液体的脉冲现象。泵的转速 RPM越⾼,脉冲幅度越低。因此我们必须选择较⼩内径的管⼦以获得较低的喷射速率。

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