近兩年，新型包衣系統(tǒng)——流化床底噴式精密包衣系統(tǒng)陸續(xù)出現(xiàn)在國內(nèi)一些制藥企業(yè)的生產(chǎn)線上。專業(yè)人士認(rèn)為，它有望替代有50多年應(yīng)用歷史的傳統(tǒng)流化床底噴式包衣系統(tǒng)。與傳統(tǒng)流化床底噴式包衣系統(tǒng)相比，精密包衣系統(tǒng)可以好地滿足制藥企業(yè)對于提高產(chǎn)品收率、改善包衣質(zhì)量和減少工藝時間等方面的需求。
■傳統(tǒng)底噴式包衣有四大不足
包衣技術(shù)多種多樣，但是效果較好的還屬流化床包衣技術(shù)，它可謂是包衣技術(shù)的“元老”，深得制藥企業(yè)青睞。其中最常用的是Dale Wurster在20世紀(jì)60年代研制成功的Wurster型底噴式流化床。該裝置中心有一包衣柱，在產(chǎn)品床中有一個固定的、向包衣柱方向伸出的、用于噴包衣液的雙流體噴嘴。在包衣過程中，包衣液在霧化氣流的作用下快速通過包衣柱，為顆粒包衣。Wurster型設(shè)計(jì)一直沿用到現(xiàn)在都沒有顯著的改變。雖然一系統(tǒng)仍舊是對細(xì)顆粒包衣的主要工具之一，但是它在產(chǎn)品收率、包衣質(zhì)量控制、工藝時間、工藝放大等方面暴露出明顯的不足。
其一是影響產(chǎn)品收率。Wurster系統(tǒng)對粒徑在0.4～1.2毫米范圍內(nèi)的顆粒進(jìn)行包衣是有效的，但是對粒徑小于400微米的粒子進(jìn)行包衣則會產(chǎn)生一些問題，如顆粒聚集、包衣不均勻等。由于Wurster系統(tǒng)的噴嘴是固定在流化床的氣流分配板上的，且噴嘴頭高于分配板，一旦噴嘴高速霧化噴射，環(huán)繞噴嘴的霧化下方區(qū)域就會產(chǎn)生負(fù)壓，從而吸附顆粒在此區(qū)域，并且因該區(qū)域靠近噴嘴，霧滴較大，顆粒在此區(qū)域極易聚集成團(tuán)，其中一些小團(tuán)塊可能最終被吹起，由于來不及被干燥而形成不合格產(chǎn)品最終被篩分掉；而大團(tuán)塊有可能堵住噴嘴。另外，該系統(tǒng)是垂直進(jìn)氣，顆粒垂直向上運(yùn)動，缺乏足夠的自轉(zhuǎn)運(yùn)動，且運(yùn)動比較劇烈，顆粒之間的碰撞摩擦很激烈，因此部分顆?？赡鼙蛔菜槎纬杉?xì)粉——這些都會影響產(chǎn)品的收率。
其二是包衣質(zhì)量難以控制。由于傳統(tǒng)的Wurster系統(tǒng)的進(jìn)氣流是垂直向上的，在每一個循環(huán)中，只有顆粒下半表面被噴涂上包衣液，因此只有通過多次循環(huán)，同時嚴(yán)格控制顆粒外表的規(guī)則性，才能保證噴涂的均勻性。另外，Wurster系統(tǒng)中的噴嘴位于粒子流中間，這就意味著濕潤的粒子可能會黏住噴嘴，導(dǎo)致包衣液不能充分地展開，只有部分靠近噴嘴的粒子能夠均勻包衣，所以包衣的質(zhì)量很難控制。且Wurster系統(tǒng)的噴槍固定在流化床的氣流分配板上，在負(fù)壓作用下，噴嘴極容易被堵住，一旦噴嘴被堵住，就要停止流化，必須停機(jī)出料進(jìn)行檢查，清洗噴嘴后，才能重新進(jìn)料生產(chǎn)，嚴(yán)重的話可能會整批報(bào)廢。
其三是包衣時間長。在Wurster系統(tǒng)中，大約25％～30%的流化空氣進(jìn)入產(chǎn)品床區(qū)域，以幫助粒子移到包衣柱內(nèi)，其中直接通過包衣柱干燥區(qū)域的風(fēng)量只有70％～75%，由于干燥空氣的利用率太低，導(dǎo)致包衣時間延長。
其四是工藝放大困難。由于Wurster系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)是垂直向上的，風(fēng)量在整個進(jìn)氣腔的分布不均勻，在由單柱向多柱進(jìn)行生產(chǎn)放大時，可能導(dǎo)致顆粒在床內(nèi)運(yùn)動中不均勻而影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量。
■精密包衣系統(tǒng)設(shè)計(jì)有三大看點(diǎn)
針對傳統(tǒng)底噴式流化床包衣系統(tǒng)的不足，目前國內(nèi)外一些公司將目光移向了極具優(yōu)勢的新型包衣技術(shù)——精密包衣。精密包衣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有三點(diǎn)非常值得關(guān)注：一是其具有專利的氣流旋轉(zhuǎn)加速器。該裝置位于每一個包衣柱的下方，其特殊設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)葉片，可使切向進(jìn)風(fēng)的進(jìn)氣流被二次分配而形成旋轉(zhuǎn)氣流。
這一旋轉(zhuǎn)氣流可使顆粒一邊旋轉(zhuǎn)上升一邊被包衣。當(dāng)顆粒通過導(dǎo)向桶時，因?yàn)榈撞繅毫Φ停哂邢蛏蟿恿Φ念w粒事實(shí)上在包衣柱的底部被包衣。在每一個循環(huán)中，一個旋轉(zhuǎn)顆粒的所有外表面都有同等機(jī)會接觸到包衣液，因此包衣非常均勻，包衣質(zhì)量大大提高。另外，由于自旋作用，顆粒之間發(fā)生碰撞、粘連而形成團(tuán)塊的機(jī)會大大減少，收率自然得到提高。
設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之二是空氣分配板。其上面有0.7毫米直徑的孔，開孔率是0.5％～3%。這一結(jié)構(gòu)對進(jìn)入包衣柱之前的顆?？善鸬揭欢ǖ木彌_作用。距離包衣柱越遠(yuǎn)，開孔率越高，至3%；越靠近包衣柱，開孔率激降至0。這樣可在產(chǎn)品床中產(chǎn)生一個壓力差，使產(chǎn)品向中心運(yùn)動。在傳統(tǒng)的Wurster系統(tǒng)中，大約有25％～30%的流化空氣進(jìn)入產(chǎn)品床區(qū)域，以幫助粒子移到包衣柱內(nèi)；而在精密包衣系統(tǒng)中，只需10%的風(fēng)量就可使顆粒移至包衣柱內(nèi)。顯而易見，從空氣利用率上講，精密包衣系統(tǒng)比Wurster系統(tǒng)高出20%左右；在保證同等進(jìn)風(fēng)量的情況下，其噴霧速度可以比Wurster系統(tǒng)提高20%。這意味著前者可節(jié)約生產(chǎn)時間20%。
設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之三是精密包衣系統(tǒng)的噴槍是以軟管形式進(jìn)入流化床內(nèi)的，這與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)相比是巨大的改革。生產(chǎn)人員可以在任何階段，在不停機(jī)的情況下對噴嘴進(jìn)行檢查；即使堵住，也可在保持顆粒流化狀態(tài)下，抽出噴槍，清潔噴嘴。而傳統(tǒng)的Wurster系統(tǒng)則需要停止流化，這樣有可能導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降甚至整批報(bào)廢。
基于精密包衣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的這些特點(diǎn)，使其與傳統(tǒng)Wurster包衣系統(tǒng)相比，在生產(chǎn)放大方面有了更為顯著的優(yōu)勢。由于傳統(tǒng)Wurster系統(tǒng)進(jìn)風(fēng)不均勻?qū)е骂w粒運(yùn)動無序，在放大生產(chǎn)時需要根據(jù)實(shí)際情況重新摸索。而精密包衣系統(tǒng)具有空氣分配板，這一分配板上在遠(yuǎn)離包衣柱的地方有一定的開孔率；另外，空氣加速器位于包衣柱的下方，可直接引導(dǎo)空氣進(jìn)入柱內(nèi)，并通過葉片改變氣體流向，形成旋轉(zhuǎn)的渦流。這些結(jié)構(gòu)可使顆粒方便地通過包衣柱進(jìn)入四周的床體，位于每一個包衣柱的產(chǎn)品的運(yùn)動都是均勻的。假如需要放大生產(chǎn)，相關(guān)參數(shù)（如噴霧速率、空氣流量）都和實(shí)驗(yàn)型號的數(shù)據(jù)相一致。
■傳統(tǒng)底噴式包衣有四大不足
包衣技術(shù)多種多樣，但是效果較好的還屬流化床包衣技術(shù)，它可謂是包衣技術(shù)的“元老”，深得制藥企業(yè)青睞。其中最常用的是Dale Wurster在20世紀(jì)60年代研制成功的Wurster型底噴式流化床。該裝置中心有一包衣柱，在產(chǎn)品床中有一個固定的、向包衣柱方向伸出的、用于噴包衣液的雙流體噴嘴。在包衣過程中，包衣液在霧化氣流的作用下快速通過包衣柱，為顆粒包衣。Wurster型設(shè)計(jì)一直沿用到現(xiàn)在都沒有顯著的改變。雖然一系統(tǒng)仍舊是對細(xì)顆粒包衣的主要工具之一，但是它在產(chǎn)品收率、包衣質(zhì)量控制、工藝時間、工藝放大等方面暴露出明顯的不足。
其一是影響產(chǎn)品收率。Wurster系統(tǒng)對粒徑在0.4～1.2毫米范圍內(nèi)的顆粒進(jìn)行包衣是有效的，但是對粒徑小于400微米的粒子進(jìn)行包衣則會產(chǎn)生一些問題，如顆粒聚集、包衣不均勻等。由于Wurster系統(tǒng)的噴嘴是固定在流化床的氣流分配板上的，且噴嘴頭高于分配板，一旦噴嘴高速霧化噴射，環(huán)繞噴嘴的霧化下方區(qū)域就會產(chǎn)生負(fù)壓，從而吸附顆粒在此區(qū)域，并且因該區(qū)域靠近噴嘴，霧滴較大，顆粒在此區(qū)域極易聚集成團(tuán)，其中一些小團(tuán)塊可能最終被吹起，由于來不及被干燥而形成不合格產(chǎn)品最終被篩分掉；而大團(tuán)塊有可能堵住噴嘴。另外，該系統(tǒng)是垂直進(jìn)氣，顆粒垂直向上運(yùn)動，缺乏足夠的自轉(zhuǎn)運(yùn)動，且運(yùn)動比較劇烈，顆粒之間的碰撞摩擦很激烈，因此部分顆?？赡鼙蛔菜槎纬杉?xì)粉——這些都會影響產(chǎn)品的收率。
其二是包衣質(zhì)量難以控制。由于傳統(tǒng)的Wurster系統(tǒng)的進(jìn)氣流是垂直向上的，在每一個循環(huán)中，只有顆粒下半表面被噴涂上包衣液，因此只有通過多次循環(huán)，同時嚴(yán)格控制顆粒外表的規(guī)則性，才能保證噴涂的均勻性。另外，Wurster系統(tǒng)中的噴嘴位于粒子流中間，這就意味著濕潤的粒子可能會黏住噴嘴，導(dǎo)致包衣液不能充分地展開，只有部分靠近噴嘴的粒子能夠均勻包衣，所以包衣的質(zhì)量很難控制。且Wurster系統(tǒng)的噴槍固定在流化床的氣流分配板上，在負(fù)壓作用下，噴嘴極容易被堵住，一旦噴嘴被堵住，就要停止流化，必須停機(jī)出料進(jìn)行檢查，清洗噴嘴后，才能重新進(jìn)料生產(chǎn)，嚴(yán)重的話可能會整批報(bào)廢。
其三是包衣時間長。在Wurster系統(tǒng)中，大約25％～30%的流化空氣進(jìn)入產(chǎn)品床區(qū)域，以幫助粒子移到包衣柱內(nèi)，其中直接通過包衣柱干燥區(qū)域的風(fēng)量只有70％～75%，由于干燥空氣的利用率太低，導(dǎo)致包衣時間延長。
其四是工藝放大困難。由于Wurster系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)是垂直向上的，風(fēng)量在整個進(jìn)氣腔的分布不均勻，在由單柱向多柱進(jìn)行生產(chǎn)放大時，可能導(dǎo)致顆粒在床內(nèi)運(yùn)動中不均勻而影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量。
■精密包衣系統(tǒng)設(shè)計(jì)有三大看點(diǎn)
針對傳統(tǒng)底噴式流化床包衣系統(tǒng)的不足，目前國內(nèi)外一些公司將目光移向了極具優(yōu)勢的新型包衣技術(shù)——精密包衣。精密包衣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有三點(diǎn)非常值得關(guān)注：一是其具有專利的氣流旋轉(zhuǎn)加速器。該裝置位于每一個包衣柱的下方，其特殊設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)葉片，可使切向進(jìn)風(fēng)的進(jìn)氣流被二次分配而形成旋轉(zhuǎn)氣流。
這一旋轉(zhuǎn)氣流可使顆粒一邊旋轉(zhuǎn)上升一邊被包衣。當(dāng)顆粒通過導(dǎo)向桶時，因?yàn)榈撞繅毫Φ停哂邢蛏蟿恿Φ念w粒事實(shí)上在包衣柱的底部被包衣。在每一個循環(huán)中，一個旋轉(zhuǎn)顆粒的所有外表面都有同等機(jī)會接觸到包衣液，因此包衣非常均勻，包衣質(zhì)量大大提高。另外，由于自旋作用，顆粒之間發(fā)生碰撞、粘連而形成團(tuán)塊的機(jī)會大大減少，收率自然得到提高。
設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之二是空氣分配板。其上面有0.7毫米直徑的孔，開孔率是0.5％～3%。這一結(jié)構(gòu)對進(jìn)入包衣柱之前的顆?？善鸬揭欢ǖ木彌_作用。距離包衣柱越遠(yuǎn)，開孔率越高，至3%；越靠近包衣柱，開孔率激降至0。這樣可在產(chǎn)品床中產(chǎn)生一個壓力差，使產(chǎn)品向中心運(yùn)動。在傳統(tǒng)的Wurster系統(tǒng)中，大約有25％～30%的流化空氣進(jìn)入產(chǎn)品床區(qū)域，以幫助粒子移到包衣柱內(nèi)；而在精密包衣系統(tǒng)中，只需10%的風(fēng)量就可使顆粒移至包衣柱內(nèi)。顯而易見，從空氣利用率上講，精密包衣系統(tǒng)比Wurster系統(tǒng)高出20%左右；在保證同等進(jìn)風(fēng)量的情況下，其噴霧速度可以比Wurster系統(tǒng)提高20%。這意味著前者可節(jié)約生產(chǎn)時間20%。
設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之三是精密包衣系統(tǒng)的噴槍是以軟管形式進(jìn)入流化床內(nèi)的，這與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)相比是巨大的改革。生產(chǎn)人員可以在任何階段，在不停機(jī)的情況下對噴嘴進(jìn)行檢查；即使堵住，也可在保持顆粒流化狀態(tài)下，抽出噴槍，清潔噴嘴。而傳統(tǒng)的Wurster系統(tǒng)則需要停止流化，這樣有可能導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降甚至整批報(bào)廢。
基于精密包衣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的這些特點(diǎn)，使其與傳統(tǒng)Wurster包衣系統(tǒng)相比，在生產(chǎn)放大方面有了更為顯著的優(yōu)勢。由于傳統(tǒng)Wurster系統(tǒng)進(jìn)風(fēng)不均勻?qū)е骂w粒運(yùn)動無序，在放大生產(chǎn)時需要根據(jù)實(shí)際情況重新摸索。而精密包衣系統(tǒng)具有空氣分配板，這一分配板上在遠(yuǎn)離包衣柱的地方有一定的開孔率；另外，空氣加速器位于包衣柱的下方，可直接引導(dǎo)空氣進(jìn)入柱內(nèi)，并通過葉片改變氣體流向，形成旋轉(zhuǎn)的渦流。這些結(jié)構(gòu)可使顆粒方便地通過包衣柱進(jìn)入四周的床體，位于每一個包衣柱的產(chǎn)品的運(yùn)動都是均勻的。假如需要放大生產(chǎn)，相關(guān)參數(shù)（如噴霧速率、空氣流量）都和實(shí)驗(yàn)型號的數(shù)據(jù)相一致。