[01]原理
说到湿法制粒机的切刀,大家第一想到的是,切碎呗。
实际上,切碎只是切刀的40%的功能。
我们知道,当我们俯视一个工作状态中的湿法制粒机的时候,物料由于向心力在锅壁四周成环状分布,我们暂时叫这个“物料带"吧。那么,切刀,对于物料在锅内的导流起着至关重要的作用;我们仔细观察就会发现,物料带中的物料并不是平行做圆周运动,而是在切刀这个地方发生了翻滚!(不要告诉我你没有注意到找一个现象,如果不是设备设计有问题,那就是你实在是太粗心)。这个翻滚,我们来分析看的时候,包括两个方向:上下和内外(相对于物料带,侧观)。
上下翻滚,保证了物料上层和下层充分混合,因为制粒主要发生在下层(主桨和锅壁、物料之间的糅合)。这主要是依靠物料在顺着锅壁被主桨带着平行做圆周运动的时候,遇到切刀的高速翻转后,和锅壁的弯曲配合实现(看到没,一个湿法制粒机的锅的形状,和切刀是有联系的!)。
同样,内外翻滚,保证了同心圆锅壁一侧(制粒强度大)向物料内部翻滚,保证内部物料都实现和参与制粒;这是如何实现的呢?我们仔细观察就会发现,切刀大部分是类似花一样的结构,这种结构有利于对物料进行由外向内进行导流。但是我见过一些切刀设计的跟一个塔似的,不知道是处于何种目的。
这种上下左右的翻滚效果,是切刀存在的核心价值,因为切碎,实际上可以通过后面的湿整粒实现;这种翻滚的效果,有一位丁香园战友称之为“爆流”,合适。
[02]旋转方向
对于我们广大的制剂研发工作者来说,什么顺时针逆时针,记起来实在有点复杂,记住一点,切刀的方向一定要和物料运行方向一致。
[03]形状
说实话,我看过的国产设备,十个供应商就有十个不同的设计,花样比主桨还多。我不是工程背景出身,真的没有办法告诉你,哪个设计是好的,除非挨个使用和测试。但是,从用户角度讲,形成爆流的效果是判断它是否是直接指标。
[04]尺寸(直径和深度),离锅底高度
这一个参数,直接影响到不同装载量的时候,物料翻滚的效率;如何能把一个湿法制粒机的切刀设计到,尽可能涵盖30~70%这个装量体积范围,是一个设备供应商需要努力的方向;一个好的切刀的设计,可以使得制粒机达到20~80%的装载量,这样一来,就给设备的使用和工艺批量的容忍范围,带来了很大的灵活性,有时候,可以一个顶两;具体品牌,大家自己去调研。
在使用同一个制粒锅进行不同装载量的时候,需要考量这个湿法制粒机的装载高位和低位在什么位置,这主要是由切刀的高度和直径来决定,当然,这通常是固定的,大部分设备中,高度的选择空间不大,直径也是同样。至于深度,当我们俯视制粒过的时候,我们知道制粒过程中的物料主要集中在同心圆的外侧,形成一个环形的“物料带”,这个物料带的宽度,切刀完全没有必要达到这个宽度;对于同一部设备来说,这些参数都是固定的,不过都没有关系,制药切刀的形状和锅的形状设计的足够好,我们可以通过调整切刀的转速来弥补上述不足。
工艺放大过程中,状态是使用相同的装载量,此时你的切刀参数放大参照线性速度相同的原理进行放大,就已经足够;但是,当迫不得己需要使用不同的装载量的时候,就要考虑对切刀的转速进行适当的调整,来平衡物料的顺利流动和翻转;所以,当一个设备供应商告诉你,他的设备装载量可以覆盖多么宽的范围的时候,很简单,你就直接看看设备装载量在高位和低位的运行过程中的爆流效果,基本可以判断;
看看下面这个图,你觉得这样的切刀设计好吗?