流化床技術中重要的影響因素有哪些？

文/ Michael Benjamin

流化床系統有著許多不同的優點——良好的傳熱、高效的干燥以及充分的混合。這些都得益于在流化過程中顆粒能夠進行自由運動，以此增大與工藝空氣和制粒液體的接觸表面積。不過，要充分發揮流化床的優勢，在實際操作過程中還需要選擇合適的方法，并注意一些重要參數帶來的影響。

流化床系統的關鍵組件有流化床處理器、工藝空氣處理系統以及廢氣處理系統等。為使工藝盡可能實現精準控制，在系統開發時還可以重點關注氣流的優化、高效的進料和排料等概念。這將有助于實現更高的產量、更快速的工藝，并確保最終產品質量的可重復性。

那么流化床又是如何工作的呢？為了使產品流態化，工藝氣流會直接從下方通過分配板。從分配板流出的切向氣流可使產品進行均勻的運動，確保能源的有效利用；而在后續的噴霧過程中，這也將使產品的質量更為均勻。在工藝空氣離開系統之前，集成過濾系統還會對其進行凈化。對此，有多種不同的方案可供選擇，包括單室過濾器系統、雙室過濾器系統和筒式過濾器系統。

根據實際情況，還可以通過設置靜態冗余備用過濾器、可清潔過濾系統或帶有溶劑回收的循環操作來處理下游廢氣。

流化工藝決定了顆粒的形狀

在流化床工藝中，采用不同的操作方法會對最終得到的顆粒以及工藝產生影響。例如，噴霧造粒可以通過頂部噴霧系統或切向噴霧系統來實現，而底部噴霧方法用于微丸或微片包衣。每一種方法都有各自的優缺點。頂部噴霧法可以生產出更細且多孔的顆粒，但生成的顆粒形狀不太規則。而且由于存在 “胡須效應”（即產品會粘附在噴嘴上），頂部噴霧法還需要更高的噴霧壓力（至少為0.75 bar）。但是，與底部噴霧法相比，這種方法對粉末流動特性的要求很低，這抵消掉了它的缺點。此外，底部噴霧法產生的顆粒較大。

切向噴霧法的優點之一是減少了制粒工藝所需的時間。在切向噴霧法中，制粒液通過二元噴嘴加入，該二元噴嘴與物料容器壁的底部相切。結果，制粒溶液可以被噴射到粉末顆粒以最高速度移動的區域（由于產品是循環運動的，這也是具有最長干燥路徑的區域）。因此，切向噴霧法的干燥過程效率得到了大幅提高，噴霧速率也比其他兩種方法要高（高出 30%），噴霧時間也更短。此外，切向噴霧法對于過度潤濕的顆粒并不敏感。在生產過程中，為了達到特定的目標粒度，切向噴霧法往往需要使用更少量的制粒液體。切向噴霧法也有助于生產較粗的顆粒；在干燥過程中，可以通過調節噴嘴的壓力（液滴大小）來得到所需的顆粒狀態，如當噴嘴壓力較低時就會得到更粗的顆粒。

Diosna Processlab 中的流化床系統

流化床處理器細節

影響流化工藝的參數

此外，還有許多其他因素也是制藥企業在生產時應納入考慮的，因為它們在流化工藝中也有著重要的影響。例如，設備應是抗沖擊壓力的，并且應用了經過認證的安全概念；工藝應以可重現和自動化的方式進行，并且要求進行設置的時間很短。

在生產高活性物質時，系統不僅應符合特殊的密閉標準，還需要納入從WIP（在位清洗）到CIP（在線清潔）的全面清潔概念。另外，配有在線質量控制系統，如集成的過程分析技術（PAT）系統，以及符合GAMP 5 標準也都是對系統的基本要求。

也有許多會對流化工藝產生影響的參數。如進氣溫度——該溫度越高，顆粒越細；如果降低進氣溫度，那么在相同的噴霧速率下，系統就會生產出更粗的顆粒。相反，空氣濕度越高，產生的顆粒便會越粗，并且干燥的時間也會越長。

噴嘴的位置也對流化工藝起著決定性的作用。在頂部噴霧法中，最佳的噴嘴高度應保證噴霧能夠覆蓋整個流化床床面。如果噴嘴離流化床太近，那么雖然床面可以被完全潤濕，但這卻會導致產生的顆粒更粗。反之，如果噴嘴的位置太高，那么粘合劑在接觸粉末顆粒之前就會干燥（由于噴霧干燥效應），產生的結塊就會更細。

噴嘴的尺寸也是一個重要的影響參數。根據眾所周知的一條行業通則——霧化氣壓越高，霧滴尺寸便越細，由此可以得知，當噴嘴尺寸越大時，產生的液滴也會越大（在相同壓力下）。

提高生產的安全性和可靠性

通過上文所述可以看出，影響流化工藝的因素非常多，所以需要大量經驗來維持流化床工藝在各個方面的平衡，以確保最終產品的性能可以得到優化。技術的安全性和可靠性固然重要，但整個流程的保障工作也不可忽視。只有當氣流、進料與排料概念以及制粒過程相互間都完美協調時，才能確保產量的提高、工藝的提速以及最終產品質量的可重復性。這就是 Diosna 為CAP 流化床處理器提供多種可選組件的原因。這些組件包括制粒液體容器、清潔站、整粒機、升降柱以及真空輸送系統。設備的所有組件都可以集成到整體控制系統中，并發揮關鍵的作用。Diosna 在公認的標準系統的基礎上，為CAP 流化床處理器內部開發了必要的硬件和軟件解決方案。使用的軟件均符合 21 CFR Part 11 的要求，并為批量數據采集和記錄提供了廣泛的選項，而且也采用了PAT 技術。還有一點非常重要：Diosna 為軟件設計了直觀的用戶指南和階段性的配方創建系統，可確保系統安全可靠地運行，并使整個流化床工藝在各個方面都保持完美的平衡。