CN215938320U - 一种基于加载液体表面波制备滴丸制剂的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种制备药物滴丸制剂的装置，包括包括原料罐、滴制机构、冷却固化机构、滴丸分离机构。滴制机构至少包括与原料罐(1)连接的耐热软管(2)、喷嘴(3)、将脉冲电流转换为机械波的波形加载装置(4)、液体成球区(5)；波形加载装置(4)将接入的脉冲电流转换为机械波，并将机械波作用于软管(2)或喷嘴(3)，通过压力脉冲在液体表面形成表面波，实现液态连续相的高速均匀分割，该实用新型还公开了滴丸成型的气冷和液冷两步固化，以及滚筒式液固分离机构。该装置大幅提高了滴丸制剂的生产效率，对原料的适用范围更宽，滴丸丸重能在线灵活调节。

Description

一种基于加载液体表面波制备滴丸制剂的装置

技术领域

本实用新型涉及一种药物滴丸成型的装置，属于药物制剂成型设备领域。

背景技术

滴丸制剂作为中药制剂创新，通过近些年发展，药物种类越来越丰富，根据不同需求，基质及结构也更趋合理，不仅能改变药物溶出速率，还能增加药物的稳定性，并降低毒副作用。由于其优点突出，已经被业内广泛认可和接受，并逐步赢得更广阔的市场。

滴丸是把药物和固体基质加热并熔融至溶液、混悬液或乳浊液后滴入与之不相混溶的冷凝液中，液滴靠表面张力在低落状态下成球，在冷凝液中凝固得到球形制剂。制备滴丸所使用的滴丸设备也受到很多制药机械生产商和制药厂家的重视，目前已经开发出很多规格的滴丸机。其主要工艺包括原料熔融、滴制、液滴冷凝固化、滴丸与冷却液分离。其中最核心的滴制部分是完成物料分散成颗粒的关键步骤，也是直接反映了滴丸生产效率的环节。目前市场上液滴成型方式主要为药液在滴头依靠重力断裂并下落，在下落过程中在表面张力作用下成球形。

显而易见，靠自然断裂成滴，其效率是非常低的，每个滴头的生产能力为每分钟30-70滴。另外该方法对物料要求较高，如粘度、表面张力等参数适用范围窄，而且单一规格滴头对应的滴丸重量范围较窄，在线调节能力有限。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题就是克服现有滴丸设备存在的上述技术不足，提供一套高效制备滴丸的装置，解决生产效率低和药液性质适用范围窄这两大瓶颈问题。

本实用新型的制备药物滴丸的装置，通过在原料传输至喷嘴过程中对液体加载周期变化的机械波，液体在喷嘴处流出的连续相上会加载与之相应的表面波，在表面波和重力的作用下，连续相液体会以机械波的频率均匀断开，实现生产效率的提升，同时，可通过工艺参数调节，使得同一规格滴头能适用较宽粒径范围的滴丸生产。

本实用新型所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：

一种高效制备滴丸的装置，包括原料罐、滴制机构、冷却固化机构、滴丸分离机构，其中所述滴制机构至少包括与原料罐连接的耐热软管、喷嘴、将脉冲电流转换为机械波的波形加载装置、液体成球区。波形加载装置将接入的脉冲电流转换为机械波，并将机械波作用于软管或喷嘴，通过压力脉冲在液体表面形成表面波，实现液态连续相的高速均匀分割。

所述波形加载装置至少包括壳体、缠绕线圈的铁芯、铁磁体、活动压头、固定压头、弹片，所述铁磁体位于铁芯正下方，所述活动压头一端与铁磁体固定，一端与固定压头共同夹持传输物料的软管；所述弹片定位于壳体上并支撑活动压头；所述线圈两端电线接收脉冲电流。

所述波形加载装置的铁磁体材质为硅钢片、软铁或永磁体中的任意一种。

所述的活动压头还可以直接与喷嘴连接，带动喷嘴将机械波传递给液体射流。

所述液体成球区为液体连续相断裂、液滴依靠表面张力收缩成球的区域，高度为5-20cm。

所述原料罐罐体体带有加热装置，可以为加热棒、夹套热交换中的任意一种。用于溶解滴丸原料，并保温，保证滴丸原料的流动特性参数满足滴制工艺条件。

所述冷却固化机构分为上部气体分布环和下部液体冷却柱。上部气体分布环用于成球后液滴的预固化，使滴丸外部凝固，保证滴丸具备一定的强度，以抵抗在下落进入液态冷却介质因冲击而变形。下部液体冷却柱内装有冷却介质，用于滴丸热交换，进一步固化。所述气体分布环的内环分布有供冷却气体通过的孔洞，外环设有进气口和排气口。进气口与冷气相通，排气口与抽气装置相连，所述液体冷却柱内装有冷却成型介质。

所述滴丸制备装置还包括冷却介质循环系统。在滴制过程中，滴丸与冷却介质热交换固化，冷却介质温度升高会导致固化效果变差。该系统通过外部热交换，保证冷却介质保持在合适的工艺温度。冷却介质循环系统至少包括分离液收集器、循环泵、热交换器及连接上述各部件的管道，热交换器的外部冷却介质可通过进水口和出水口与制冷设备相连。

所述物滴丸制备的装置的滴丸分离机构用于将冷却介质与滴丸分离，所述滴丸分离机构为滚筒式结构，滚筒外壁均匀分布有网孔，内部装有螺旋导板。滴制成型后的固液混合物进入滚笼中，液体从外壁网孔排出，实现固化后滴丸与冷却成型介质分离，滴丸颗粒则在螺旋导板的推进下，从滚筒另一侧排出，进入下一工序。

所述滚筒轴心线向下倾斜，角度为5-30°，保证颗粒顺畅运动。

本实用新型所述的滴丸设备，在生产时，原料罐内原料向喷嘴的动力优选为气压输送，根据伯努利方程，在不考虑管道阻力及原料产生的静压头，从喷嘴输送的原料的流速与喷嘴直径、喷嘴孔数、施加的气体压力直接相关，可用用公式1表示：

Q/t＝f(n,D,Pg) (1)

式(1)中Q/t表示每个喷嘴的熔融原料流速；n表示喷嘴孔数；D表示喷嘴孔径；Pg表示原料罐中气体压力。可见，当喷嘴孔数n和喷嘴孔径D一定时，气压Pg决定了原料的流速Q/t。

而产生滴丸的直径d则由流速、加载表面波频率f决定，所以当喷嘴固定不变时，生产滴丸的直径d只与气压Pg和加载表面波频率f相关，也就是说，在实际生产中，可以通过调节气压和机械波频率，使两者匹配，就能大幅增加产能，此处表面波频率由输入机械波加载装置的脉冲电流频率决定，该脉冲电流可以为正弦波、方波、三角波中的任意一种，其频率可以达到数十到数千，也就是说单个喷孔每秒能生产数十到数千粒滴丸。与自然成滴方式相比，效率提高数百倍。另外，从以上分析也可以看到，生产中不用更换喷嘴，只需要通过气压Pg和脉冲电流频率f的调节，就能满足一定范围内不同粒径滴丸的生产。

本实用新型所述的滴丸制备装置克服和解决了目前本技术领域存在的一些缺点和难点：1.通过高频表面波的加载，保证颗粒高效断裂成型，大大提高了生产效率；2.本实用新型在液滴收缩成球后，经过一段冷却气体，使表面预固化，该方式可以满足低粘度、低表面张力原料的滴制，保证其进入液体冷却介质时不会冲击变形，提高了产品合格率。3.单一规格喷嘴能生产一定直径范围内的滴丸，且重量易于控制，增强了设备的在线调节能力和灵活性。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1为本实用新型的制备滴丸的装置实施例之一；

图2为本实用新型滴丸装置的波形加载装置；

图3为采用本实用新型的波形加载装置后喷嘴出口液体分散原理。

图中标记：1、原料罐；2、耐热软管；3、喷嘴；4、波形加载装置；5、液体成球区；6、冷却固化机构；7、滴丸分离机构；8、冷却介质循环系统；

4-1、壳体；4-2、缠绕线圈的铁芯；4-3、铁磁体；4-4、活动压头；4-5、固定压头；4-6、弹片；6-1、气体分布环；6-2、液体冷却柱；8-1、分离液收集器；8-2、循环泵；8-3、热交换器；8-4、进水口；8-5出水口。

具体实施方式

实施例一：

图1、图2为本实用新型滴丸制备装置的较佳实施例。整体包括以下几部分：原料罐1、滴制机构、冷却固化机构6、滴丸分离机构7、冷却介质循环系统8。

所述滴制机构包括与原料罐1连接的耐热软管2、喷嘴3、将脉冲电流转换为机械波的波形加载装置4、液体成球区5。

所述原料罐1体带有加热装置1-1，为夹套热交换。

所述喷嘴3均布有9个喷孔。

所述波形加载装置4如图2所示，主要包括壳体4-1、缠绕线圈的铁芯4-2、铁磁体4-3、活动压头4-4、固定压头4-5、弹片4-6，所述铁磁体4-3位于铁芯4-2正下方，所述活动压头4-4一端与铁磁体4-3固定，一端与固定压头4-5共同夹持传输物料的软管2；所述弹片4-6定位于壳体4-1上并支撑活动压头4-4；所述线圈两端电线4-7接收脉冲电流。所述铁磁体4-3材质为永磁体。波形加载装置4从线圈两端4-7处接入的脉冲电流，缠绕线圈通电后铁芯4-2具备磁性，通过磁场对铁磁体4-3的作用带动活动压头4-4运动，在弹片4-6束缚作用下，形成上下的周期运动，从而将脉冲电流转换为机械波。

所述液体成球区5的高度为10cm，原料在液体成球区5进行分散成滴，其状态变化如图3所示。从喷嘴3喷孔形成的射流连续相，在波形加载装置4的作用下，在连续相形成表面波，表面波与重力的作用下使连续相按照表面波波长断裂，在连续相表面形成规律振幅和频率的表面波，在表面波与重力的作用下使连续相按照表面波波长断裂，形成水滴状液滴，液滴在自由落体运动过程中，靠表面张力收缩成球体。

所述冷却固化机构6分为上部气体分布环6-1和下部液体冷却柱6-2，所述气体分布环内环分布有供冷却气体行走的孔洞，外环设有进气口6-4和排气口6-5，进气口6-4与冷气相通，排气口6-5与抽气装置相连，所述液体冷却柱6-2内装有冷却成型介质。

所述滴丸分离机构7为滚筒式结构，滚筒外壁均匀分布有网孔，内部装有螺旋导板，实现固化后滴丸与冷却成型介质分离，并能连续将颗粒输送到下游工位，所述滚筒轴心线向下倾斜，角度为10°。

所述冷却介质循环系统8，包括分离液收集器8-1、循环泵8-2、热交换器8-3及连接上述各部件的管道，热交换器的外部冷却介质通过进水口8-4和出水口8-5与制冷设备相连。

实施例二：

采用实施例一所述的制备滴丸装置，以生产咽立爽滴丸工艺过程如下：

将天然冰片、艾纳香油、薄荷素油、薄荷脑、甘草酸单胺盐、聚乙二醇-6000以复方比例按程序混合后转移至实施例一设备的原料罐1中，并在85℃保温10min。

保温过程中，正式滴制前，开启波形加载装置4，并在线圈电线两端加载150Hz正弦波脉冲电流；冷却固化机构6的气体分布环6-1通入温度为10℃冷空气，液体冷却柱6-2内装有甲基硅油，温度为20℃；开启滴丸分离机构7；开启冷却介质循环系统8，与之相连的制冷设备温度设置为20℃。

滴制时，原料通过压力或蠕动泵将原料依次输送经过耐热软管2、喷嘴3，并在喷孔处形成连续相。波形加载装置将机械波作用于软管2或喷嘴3，通过压力脉冲在液体表面形成表面波，实现液态连续相的高速均匀分割。分割液滴在液体成球区5下落过程中，通过液体表面张力收缩成球状；在经过气体分布环6-1的冷却气体过程中，外层与冷却气体热交换形成具有一定强度的外壳层；在进入液体冷却柱6-2后，药物颗粒与甲基硅油进行热交换，药物颗粒从外到内凝固成固态颗粒；药物颗粒与甲基硅油一起流入滴丸分离机构7，甲基硅油经网孔箅出至分离液收集器8-1，滴丸颗粒则通过滚筒的螺旋导板推进输送至出口，至颗粒清洗工序；进入分离液收集器8-1的甲基硅油通过循环泵8-2输送至热交换器8-3进行冷却，然后循环至液体冷却柱6-2上端。

采用上述工艺，每分钟能制备8万余粒，粒径可以根据喷嘴直径、压力大小进行控制。

Claims (9)

1.一种用于制备药物滴丸制剂的装置，包括原料罐、滴制机构、冷却固化机构、滴丸分离机构，其特征在于：所述滴制机构至少包括与原料罐(1)连接的耐热软管(2)、喷嘴(3)、将脉冲电流转换为机械波的波形加载装置(4)、液体成球区(5)；波形加载装置(4)将接入的脉冲电流转换为机械波，并将机械波作用于软管(2)或喷嘴(3)，通过压力脉冲在液体表面形成表面波，实现液态连续相的高速均匀分割。

2.根据权利要求1所述制备药物滴丸制剂的装置，其特征在于：波形加载装置(4)至少包括壳体(4-1)、缠绕线圈的铁芯(4-2)、铁磁体(4-3)、活动压头(4-4)、固定压头(4-5)、弹片(4-6)，所述铁磁体(4-3)位于铁芯(4-2)正下方，所述活动压头(4-4)一端与铁磁体(4-3)固定，一端与固定压头(4-5)共同夹持传输物料的软管(2)；所述弹片(4-6)定位于壳体(4-1)上并支撑活动压头(4-4)；所述线圈两端电线(4-7)接收脉冲电流。

3.根据权利要求1-2所述制备药物滴丸制剂的装置，其特征在于：所述液体成球区(5)的高度为5-20cm。

4.根据权利要求1-2所述制备药物滴丸制剂的装置，其特征在于：原料罐(1)体带有加热装置(1-1)，为加热棒、夹套热交换中的任意一种。

5.根据权利要求1-4所述制备药物滴丸制剂的装置，其特征在于所述冷却固化机构(6)分为上部气体分布环(6-1)和下部液体冷却柱(6-2)，所述气体分布环内环分布有供冷却气体行走的孔洞，外环设有进气口(6-4)和排气口(6-5)，进气口(6-4)与冷气相通，排气口(6-5)与抽气装置相连，所述液体冷却柱(6-2)内装有冷却成型介质。

6.根据权利要求1-5所述的制备药物滴丸制剂的装置，其特征在于：所述装置还包括冷却介质循环系统(8)，至少包括分离液收集器(8-1)、循环泵(8-2)、热交换器(8-3)及连接上述各部件的管道，热交换器的外部冷却介质可通过进水口(8-4)和出水口(8-5)与制冷设备相连。

7.根据权利要求2所述制备药物滴丸制剂的装置，其特征在于：所述铁磁体材质为硅钢片、软铁或永磁体中的任意一种。

8.一种用于制备药物滴丸制剂的装置，包括原料罐(1)、滴制机构、冷却固化机构(6)、滴丸分离机构(7)，其特征在于：所述滴丸分离机构(7)为滚筒式结构，滚筒外壁均匀分布有网孔，内部装有螺旋导板，实现固化后滴丸与冷却成型介质分离，并能连续将颗粒输送到下游工位。

9.根据权利要求8所述的制备药物滴丸制剂的装置，其特征在于：所述滚筒轴心线向下倾斜，角度为5-30°。

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