CN1013479B - 成粒的方法和设备及其成粒产品 - Google Patents

Abstract

粒子的快速成粒方法和设备以及所得到的产品。包括将要成粒的易熔的或难熔的粉状材料以及易熔的粘结剂送到转动的盘形或钵形分布器装置的表面上，至少将部分材料加热到进料中可熔组分的熔点或其以上的温度，在那里控制进料速率、加到分布器的能量输入和分布器的转速，从分布器表面的进料可熔部分可形成一液相组分层，从边缘那里分散同物到低干溶化温度的空气中去，在较冷的空气中形成成粒产品。

Description

本发明涉及粒子的快速成粒方法和设备以及最后所得到的产品。更具体地说，本发明涉及从较小粒子的原料形成理想范围的较大粒度或质量的颗粒或粒子。

关于制粒有许多可用的技术，通用的成粒方法的综合评述可参见“Handbook    of    Powder    Science    &    Technology”的第7章，该手册由Fayed等编著，1948年纽约Van    Nostrand    Reinhold    Co.出版。

有几种原因说明较小或较细粒子团聚或形成相对较大粒度的质量是合乎需要的，例如，当必需用微囊法或细小粒子的涂层来控制这些粒子的释放或交互作用于周围介质或环境时，使这些细小粒子紧凑或聚集成较大粒度的质量是有益的，因为这样就可以减少总交互作用的表面积。在其它情况下，供应的材料只有较小粒度的，小到不能容许或不能用于某些特定用途，或不便于进一步加工处理，例如，用一种药物活性材料填充胶囊，就很难以原合成时的细小粉末形状进行操作。其他成粒原因，可以涉及到美学，流变学或安全，例如防止粉尘爆炸或有毒或过敏性质的吸入、容易输送、防止结饼、增加毛体积密度、有利于从液体或气体中去除固体以及加工后通过尺寸差别把一种固体与另一种固体分开等。

迄今用于制粒或如粉末材料的细小粒子的团聚和集聚方法或设备都有一定的局限性或缺点。有些设备，例如压片机，其尺寸限制（约1/8吋）和生产率（每分钟数千片）均较低。滚压或挤压方法需要昂贵 的精密设备，且设备易于磨损。这种性质的设备与压片机相似，也有产品尺寸的限制。摇动方法包括盘式混合器、转臂式混合器、倾斜圆盘、转筒等。采用先有技术的这些方法常招致低的生产率和需要广大空间。另一方面，采用喷雾干燥的那些工艺，由于高能消耗使成本明显提高。流化造粒法（Prilling）一般限于在熔化态能稳定的材料，且其粒子直径要大于1毫米。流化床制粒方法必需广大空间，并且耗能成本也是高的。

特别需要注意的是易于分解或降解的，或熔化和冷却后的一段时间变粘的材料的粒子的成粒能力。大部份材料不仅有分解温度而且有熔点。特别难处理的是那些接近熔点或在熔点的温度下分解或产生其他有害影响的材料。但一般来说，现已查明这样的分解不仅是由于达到了一特定温度，而且是在该温度下要保持一定长的时间所致，而这一时间的长短因材料的不同而不同。许多先有的制粒技术未能认识到这一重要概念，即是由于在不理想的温度下使材料保持了过长的时间，而使通常所用的技术不能实现某些材料的成粒或喷冷（Spray    Cool）。例如，时常使原料整体熔化，然后在液体状态送入转盘或诸如此类的装置在喷冷中进行离心分散。用这样的技术所生产的产品由于“粘”或难以进行进一步的加工处理，或起始材料的重要特性可能由于上述处理而显著降低乃至破坏，因而可能使其完全不能被接受。

因此，很显然需要有一种改进的、有效简化的和低成本的制粒和喷冷方法及设备，尤其是需要一种快得足以能处理特殊热敏感材料的方法及设备。

为此，本发明的目的是提供一种方法和设备，能使细小粒子快速成粒，具有高的生产率，特别是由热敏感材料生产颗粒和粒子。

本发明进一步的目的是提供一种设备和方法，能使粉状材料或其熔化物快速集聚为理想粒度范围内的较大的颗粒或粒子，而不必使用大量溶剂，并在成粒温度下材料不发生降解。

本发明的另一个目的是提供一种方法和设备，使细粉进料产生一般有均匀外形的放大的粒子，如果需要，它可以有一个包括实质上未改变形态的原来粉状材料主要部分的芯子，和部分或完全熔化并凝固的粒子的基体（matrix）围绕每一个形成的小颗粒的表面，使产品得以独立。

本发明还有另一个目的是用离心分布进料的方法生产放大的小颗粒，进料在本质上可以是一种易熔的粉末，或一种难熔的粉末和一种易熔的粘结材料的混合物，进料被离心地分布在加热的转动的盘或钵的分布器装置上，由此主要地或完全地通过加热的分布器装置至少熔化一部分粒子，借助离心作用将局部液态的膜输送至分布器装置的边缘，使快速凝固的液滴得以在该处形成。

本发明进一步的重要目的是提供在极短时间内加热细粉状进料使其成粒的方法，所述的加热时间足以至少使某些粒子熔化或部分熔化，但处于或高于其熔点的这样的粒子在此加热期间内不致引起分解、降解或产生有害的物理变化。

本发明还有另一个目的是，提供一种有效的、简单的和成本合算的从干粉材料通过离心力、加热的分布器装置和最短的停留时间的结合，生产团聚物或颗粒的方法，所述分布器装置上的材料的停留时间通常远小于1分钟，也许只有数秒或几分之一秒。

当阅读了以下详细说明并与附图联系起来加以考虑时，就会对本发明的上述目的以及其它目的、特点及伴随的许多优点取得较好的理 解。附图中每一张图的相同部件都用相同的参考数字标记，其中：

图1是实施本发明方法的第一个实施例的示意图。

图2说明了按照本发明第二个或替代实施例的装置。

图3是按照本发明所使用的一种装置的平面示意图，表示当按照本发明技术加工时，一种特定类型的进料所受的影响。

图4表示图3中的装置运行的局部侧视剖面示意图。

图5和6是按照本发明进一步的实施例的示意图。

图7A和图7B是一种起始物料或进料（图7A）和按照本发明将进料加工后所得到的成粒产物（图7B）的显微照片。

图8是按照本发明技术对一种特定的起始材料加工后得到的一个特定颗粒横截面的放大显微照片。

图9图解说明三种不同构形的散布器装置的表面温度曲线。

实施本发明方法所采用的对策，取决于成粒物质的稳定性和凝固特性。为了实现本发明方法，按照这些固体在其熔点左右的化学稳定性，和它们对其冷却时的凝固速率加以分类是方便的。如此形成的颗粒可以是多晶的、玻璃状的，或被粘结剂结合在一起的复合物。下述分类对于实现本发明的目的而制定应采用的对策将是有帮助的。

关于对熔点的稳定性

1、可熔化的并在熔点以上是稳定的固体，例如蜡、萘、三硬脂酸、软脂酸。

2、可熔化的，但在其熔点以上从数秒到数小时时间内分解的固体，例如美托洛尔（metoprolol）琥珀酸盐、心得舒（alprenolol）和许多药物的和有机的化学品。

3、在熔点迅速分解的固体，例如醋氨酚（acetamlnophen） 肌酸酐。

4、低于熔点即行分解或无任何已知熔点的固体，例如氨基酸、纤维素、靛红，羟基香茅醛。

在速冷期间的凝固或结晶速率

A、迅速凝固成不粘的玻璃状的物质，或迅速凝固成不需籽晶的多晶球形物质，例如蜡、硬脂酸、N-乙酰半胱氨酸。

B、在加工中与短的冷却时间相比，迅速凝固成不粘的需要籽晶的多晶球体的物质。

C、即使有籽晶存在时，凝固缓慢的物质。

D、结晶如此迅速以致从液滴直接形成大的结晶而非球形粒子。

本方法最适于1A组材料，在此情况下，分布器装置上的温度分布不是很关键的，只要将温度控制在当液滴到达收集表面时是固体即可。本发明的优点是熔化在转动的钵或盘上进行，这样就省去了盛桶、泵等的需要。

2A类物质在其熔点以上短时间内即分解，但凝固时形成不粘的粒子，在转钵或转盘上的短时间停留，使其有可能通过快速局部熔化或完全熔化和继后的凝固形成固体的粒子或颗粒。加热材料的时间根据粒子形成的需要而定，以尽可能短为好，以便使降解减小到最低程度。

对于1B和2B类物质，需要籽晶的存在，此时在转盘上的温度和温度分布就变得重要了。在转盘上任何位置都不应使输入的能量高到足以使通过该处的所有材料熔化。盘上的膜应当保持为有液相和固相的两相膜。当热难以传导至粉末和大部分能量提供给熔化材料的熔解热而温度无明显变化时，在盘中心和内部区域输入的能量可能相对 较高。显然，为了传导熔解热，盘温本身必须高于熔点，但操作时熔点和盘温之间的温差，为了易于控制，应当从盘中心向周围而减小。已经发现，采用高热体（high    thermal    mass）的盘或钵是有益的，例如厚度至少为3/8吋，直径6吋的热传导率高的材料，如铝，或含有质地良好的铝层。

3类物质在其熔点迅速分解，这种材料在盘或钵上停留时间，应当按照形成粒子的需要减至最短程度，理想的是将小颗粒结合在一起所需要的熔化的材料数量减至最小。

对4组固体来说，粘结剂是必要的。材料然后在低于其熔点并低于它加工所需时间内的分解温度下进行加工。粘结剂可以是在较低温度下熔化的一种固体，并与材料紧密混合或者4组固体预先用可熔的粘结剂加以涂敷。

对C型固体来说，可能必须在冷却的介质中收取粒子。

D型材料可以借助溶解一种在最终用途中可以接受的聚合物，以提高熔化材料粘度的条件下加工成球形粒子。提高的粘度可以降低晶体的粒度，从而可以使液滴冷却变为多晶的或玻璃状的球形粒子。

本发明的上述目的和优点，是通过采用一种由粉状进料产生放大的团聚物或颗粒的方法和装置而实现的，包括（a）将一种要成粒的易熔的粉状材料或一种要成粒的难熔的粉状材料掺以一种易熔的粘结剂材料，送入转动的分布器装置的表面，至少一部分进料加热至高于进料或其中的粘结剂的熔点，最好是实质上低于所述材料的分解温度;（b）如有必要，控制分布器装置上的空气流，以助于当它径向向外运动时维持材料与加热表面接触，并避免在分布器装置表面内不适宜的温度变化，如有必要，用挡板、隔板等来控制分布器装置下面的热气 流，以兹在分布器装置中获得满意的温度分布;（c）调节所述材料的进料速度、分布器装置表面温度、给分布器装置输入的热和分布器装置的转动速度，以便有足够的时间使粉状材料或粘结剂至少部分熔化，一般不使所有材料完全转变成液体;（d）从分布器装置边缘将粒子物质分散到比熔化温度低的空气中，形成粒状物，如果需要，单个的颗粒含有一个为熔化和再凝固的粒子在它们的表面处彼此结合的基体所包括的芯子，芯子具有实质上未改变形态的原来粉状材料的主要部分;（e）将未成粒的粉状材料，如果有的话，再循环返回到原材料。

参见图1，示出按照本发明的一种设备的实施例，它包括一个分布器装置10，在此实施例中是以平盘形式出现的，它围绕中心轴12借助一普通电动机14（如直流电动机等）转动，电动机的速度通过普通可变的驱动装置（未示出）是可控制的。分布器装置的加热可以采用多种方式，例如直接用感应加热装置（见图6中18a处所示）辐射加热装置（未示出），或从下面在分布器装置和底罩装置16之间导入加热的空气，这里的空气已被普通的加热喷枪或如18处所示的热空气鼓风机所加热。将待成粒的细粉状材料或原材料从漏斗20经过送料装置22送到分布器装置10上，送料装置可以是一个螺旋送料器24，它由一个带有变速器28的电动机装置26控制，或其他可控制的送料装置，象振动送料器等。

分布器装置10可以是各种形状或大小的，下文将较详细地描述。例如分布器装置可以如图1中10处所示是平板形的。分布器装置也可以是一般用的钵形的，如图2实施例中10a，图5实施例中10b或图6实施例中10c所示。钵形分布器装置可以具有斜边向上成斜坡，其斜度可达60度或更陡，但不超过80度，最好在约10和50 度之间，如图2所例示。在图2中所示出的钵具有一扁平的中心部分，也可以如图5中10b所示的抛物线形，还有分成不同角度截面的半球形的，如图6中10c所示，或任何其他可行的形状。盘或钵的表面面积取决于材料成粒时需要的速率、所成颗粒的粒度，熔化材料的粘度、分布器装置的转速和热能输入率。

在转动的分布器装置10、10a、10b上面，可以设置一个顶罩、挡板或盖子装置30、30a、30b，帮助控制分布器装置上面的空气流，使分布器装置表面温度的反作用减到最小限度，和减少在加热的分布器装置的表面上被空气流带走的粉状材料的数量，否则这些粉状材料会绕过在分布器装置表面上的熔化-成粒过程而走旁路。在易分解材料到达分布器装置后必须迅速熔化的情况下，为了提高效率，挡板装置也可以加热（未示出），但进料的最初加热最好通过与分布器装置的加热表面直接接触来提供。

挡板装置与分布器装置的距离，当使用时，可以用任何常规的方法使其成为可调节的，这样当为达到如上所提到的最佳节流效果时，就可改变这距离。挡板装置可以有各式各样的形状，例如，所示出的扁平的，钵形的，以仿照钵形分布器装置的外形，以及其它有助于成粒的形状，这取决于粒子尺寸、流动特性和粉状原材料熔化的容易程度。

已经发现，为了取得最大的效果，挡板装置，如使用时，最好采用比图中所例示的分布器装置的尺寸或直径更大的挡板。其他技术如转动挡板装置等也可采用，以兹取得最有效的节流效果，为此，挡板装置的转速也应相应地加以调节。

分布器进料装置和挡板装置的转速，可以通过使用常规的变速控 制器来调节。同样地，用作加热分布器和/或挡板装置的加热设备，也可以是任何常用的和可控的设备，如高频感应线圈、通过可变电阻线圈的电加热、辐射灯或线圈、加热喷枪、燃气加热器等。

底罩16是一任选的部件，当用加热喷枪或燃气加热器时它是有效的，并有助于保持加热器没有粉末或凝固材料的堆积，能使分布器的温度易于控制及按照需要进行调节。可以利用热电偶，光学高温计或其他温度敏感的仪表（未示出）来辅助控制不同加热元件的温度和沿分布器径向的温度变化。

进行成粒的粉状材料最好是实际上干燥的固体粒子，其粒度约从2到500微米，并具有低于其分解温度的熔点。如果材料在其熔点或在低于分布器温度就分解，则在分解温度或此温度以上的停留时间须足够短，以避免不能接受的降解。最好粉状材料至少应能部分熔化而不分解，并至少在本发明的加工参数下不变“粘”，即当材料加热至或高于其熔点时，使用极短暂的停留时间。

另一种方案，如果原材料在低于其熔点的温度下是不稳定的，或如果熔点很高时（象许多无机化合物），可将易熔的添加物或粘结物质掺和于足够数量的粉状材料中，按照前述使其发生成粒作用。选用的特殊粘结剂视成粒材料所要求的特性和最终用途的不同而不同。显然，如果成粒材料用作药物时，粘结剂必须是无毒的，且不影响原材料的药物活性。在许多应用中有用的粘结剂的实例有2-和3-甘油脂、包括氢化脂肪、蜡、硫、聚乙二醇、硼砂、脂肪酸、碳水化合物、含脂酒精、与前述材料相容的聚合物或在通常使用或贮存条件下保持为固体和相对不粘的任何稳定的材料。

粉状进料对粘结剂的比率可以从不需粘结剂时（即“自熔”材料） 100%的原料到如果在最终颗粒中只需要少量要成粒的活性材料时也许99%的粘结剂。但一般来说，如果必需粘结剂时，进料至少约占10到约80%，掺进的粘结剂约从90到约20%。

已经发现，在大多数应用中分布器表面在或接近边缘的周围部分的温度应为要熔化材料的熔点或稍高于熔点，以便在从分布器被分散之前不会使材料明显变硬。整个表面可以保持均匀一致的温度，或如果对某些应用有要求时，也可以从边缘向中心将温度稍予提高。按照众所周知的科学原理，当材料从中心向外运动时，它承受相当大的离心力，因此使速度加快。此外，当材料离开中心和一部分材料因与分布器表面接触而被加热时，一旦熔化材料的膜形成，运动就变得更加容易，速度也就加快了。进料是大批送入分布器装置的中心区域的，因此实际上仅有一部分材料与分布器表面相接触和熔化，未变化的粉末剩余部分重叠在已经熔化或部分熔化的那些粒子的表面上，或在部分熔化材料的膜中向外移动，以熔化材料的基体所包围的部分熔化或实质上尚未变化的形式到达分布器的边缘，与分布器装置边缘的较冷环境接触，由于熔化材料凝固而形成放大的颗粒。

通过对给定的进料适当地选择特定参数，即分布器装置的大小和构形、转动速度、温度、挡板的使用及控制等，能生产出所需平均粒度和具有一定物理特性的颗粒。生产具有极小变化的进料粒子芯的单个小颗粒是可能的，并在一定情况下是需要的，上述进料粒子为部分或完全熔化并凝固后的材料的玻璃状基体所包围，小颗粒的特性从中心到表面逐渐变化。对某些应用来说，例如在熔化和凝固后不变粘的情况下，全部产品小颗粒可由熔化的和再凝固的起始材料形成。在此情况下，本方法的优点是极短的时间内为熔化状态，从而使具有温度 敏感性的材料的喷冷成为可能。

对给定进料和所需产品材料的适宜参数的选择是能够应用本申请技术的专业人员所能做到的。虽然按本发明为了生产合乎需要的产品可能还需要做些有限的实验工作，但只要认识到使加热进料达到其熔点或熔点以上的时间减少到最低限度这一基本的和唯一的概念，就可以使试验次数和误差减到最小。这里所指的是当进料借离心力向分布器边缘那里移动时，通过与分布器加热表面的有限制的接触来加热进料。

对于一定的材料，例如美托洛尔琥珀酸盐，它是一种著名的药物，也是用本发明特别适于成粒的材料之一，它的合成材料是细粉状的和热不稳定性的。在其粉末状态下难以处理作进一步加工，例如把它充填进胶囊作最终使用。先有技术试图用喷冷产生“粘性”小颗粒以成粒，相信这种粘性颗粒是由于为使材料在加工所必需的时间内为熔化物而伴随发生的相变所致。这样的粘着性要保持长时间，多至1小时;由于时间太长以致不能进行有效的处理。当维持部分进料为未熔化状态时，使粉末在转动的分布器上部分熔化，并利用本发明主要靠与加热的分布器表面接触加热而造成的极短的停留时间，则可以确信，相变回到凝固的、非粘性状态差不多可以在成粒时瞬时发生。

因此，在设备运行时，要成粒的可熔的粉末或掺入适量粘结剂的混合物最好送到分布器的中心区，所需的成粒粒子的粒度以及原材料的特性决定分布器的表面面积、形状、温度、能量输入和转速。已经观察到通过控制不同参数，诸如能量输入和温度、温度分布、表面面积和分布器的转速、从进料装置的排放率等，就可能得到主要为预先选定粒度的成粒的大量产品，并可得到几乎是单分散的、常是一般球 形的粒子。例如，一种特定的可熔的粉末用8吋直径的平盘，得到粒度主要是370微米的团聚物或小颗粒，需要的转速为每分钟1000转。这样的粒子的粒度平均为370微米，可能约有25微米的误差。盘温取决于用作把粒子粘结在一起的机理。通常粉末或粘结剂只要部分熔化就足以产生所需的成粒作用，因而温度可固定在例如约高于进料粉末和/或粘结剂熔点约10℃。虽然分布器装置可以用许多不同的方法加热，但例如在图1的18处所示的两个热鼓风机，为使加到加热线圈的电压可以任意改变而绕线，在200℃温度以下功能良好。如所指出，已经发现产品小颗粒的主要粒度处于很窄的范围内，因此，当从分布器边缘抛出时小颗粒降落在一相当窄的环区中。此环区是小颗粒的粒度和密度以及分布器的周边速度所特有的。没有团聚的少量粉末，因为是较小粒度和质量的，故通常降落在更接近分布器的边缘，或被空气流带到更远些的地方。可以用任何常规的手段，例如旋风分离器或筛子把小颗粒和未成粒的粉末分开。未成粒粉末自然可以再循环。可以获得的小颗粒的生产率取决于分布器装置的大小及形状和粉末的物理和热性质，其中包括这里提到的其它的各种因素。

已经发现，保证材料承受高温的最短的有效时间，使所有或实质上所有为熔化所需要的热能是来自粒子与分布器装置的加热表面的接触这一点是非常重要的。在此情况下，不能成粒的材料，例如，通过熔化和急速喷冷便可以有效地成粒，这是因为经高温处理一段延长的时间，材料都不致分解或降解。这一结果只有在加热和继后的冷却差不多是在瞬间发生的情况下才能取得，正如本发明中所指出的，熔化只是在从分布器边缘分散材料所必需的一段时间内通过与分布器加热的表面有限制的接触来实现的。

参考图3和4，可以示意地看出一种材料例如美托洛尔琥珀酸盐的加工，在此例中，细粉状的进料50，如在50a处可以看出的，投入钵形分布器10a的中心区，进料是越过分布器表面，如在50b处所示，离心地向外散布的，开始部分熔化产生熔化液体的膜52，它含有一些原来未受影响的结晶粉末材料50，如图4放大部分的示意图所示。当它从转动的分布器的周围部分或边缘向外分散时，增大的小颗粒54降落在与分布器边缘10a隔开一段间距的圆环或区带中，一些未成粒的粉末粒子50由于它们较小的质量或在空气流中被带走而落入更接近分布器10a边缘的区带。这一两相（two-phase）技术对于象美托洛尔琥珀酸盐材料是特别有用的，在液相中的结晶的、最小限度受影响的原来粉状材料，当接触分布器边缘以外的较冷环境时，显然会引起一快速相变，而变成为原来不粘的固体小颗粒，从而形成产品的小颗粒54。

对某些材料来说，两相技术可能是不必要的，因此材料甚至可以完全熔化，仍利用本发明的基本概念，使这样的材料在熔点温度经受极短时间，以避免降解。本发明对粉状固体的成粒将是有用的，即使不用加热桶、混合器、泵等它们才是热稳定的，因为熔化将在转动的分布器装置上完成。

图7A和7B是一种起始材料和产品小颗粒的显微照片。图8示出了“自熔”材料如美托洛尔琥珀酸盐的一个小颗粒的放大显微照片，其中芯子或小颗粒的中心包含类似原来进料的粒子，并被熔化和再凝固的材料的玻璃态基体所环绕和结合，在图8中看来主要是固体，虽然它无需是一个壳或全膜，但可以具有为基体所固定的未熔化粒子的限定面积。实际上，从熔化的表面材料向芯子的转变是逐渐的，即从 表面实质上是全熔的和再凝固的材料逐渐转变为中心或芯处实质上完全未变化的原来进料。

为生产非粘性小颗粒或小球，表面温度分布与分布器上材料的外观之间的相互关系已经仔细地进行过研究，并用图示曲线说明于图9中。

表面温度分布

关于处理美托洛尔琥珀酸盐的表面温度分布，已经对三种分布器装置做了测量，在具有一定类型的能量输入分布的稳态条件下，有一种分布器能再现地给出满意的非粘性小球，而另两种则不能。温度的测量是在没有美托洛尔进料的情况下用红外线温度计（Ircon    Model    300）进行的，以避免表面热辐射系数的变化。热辐射系数对照一热电偶进行标定。因为在不同径向位置测温时没有发生熔化，温度表示出在不同径向位置能量输入的分布。当熔化确实在发生时，熔化材料的实际温度便是在熔化温度或接近其熔化温度。对两种工作不好的分布器装置，在从装置抛出的或是粘性小球或是粉末的条件下测定了温度分布，热能输入的情况与加到给出不粘的产品粒子的分布器盘上的相似。应当指出的是热能输入可以在很宽的范围内连续变化。当使用简单的加热喷枪作能源时，增加热能输入并不改变曲线形状，只使其提高或降低。图9表示了这些测量的结果。生产出可以接受的球形粒子的1号钵的温度曲线从中心到距边缘1.25厘米有一个14℃的温降，继后又降了9℃。（2号钵示出一“U”形温度分布，3号钵呈一倒“U”形。两者在较低的能量输入下均给出粉末，而在较高的能量输入下则给出粘性小球，位于其间也很难实现令人满意的操作。）

钵上材料的外观

去掉顶罩盖子在运行中观察了三种钵。罩盖是为了保温和使粉末不被吹走而设置的。

1号钵接近中心的进料具有粉状外观，但在较大半径时其外观是均匀的膜。看来主要是含有带一些未熔化悬浮固体结晶的液体，只有接近进料管的中心1到2厘米内，材料才主要是带一些液体的固体。用铅笔尖插入膜中再抽出，它就包上一层立即变硬和不粘的涂层。相信在此情况下整个膜是在熔点温度，因此悬浮固体起着结晶核心的作用。

2号钵有一白色内园主要由固体组成，在较大半径处有一同心液体区。提高热能输入可降低富含粉末内园的直径和增加外同心液体区的面积。液滴从外区投至钵边缘。这些液滴保持粘性15分钟到1小时。当用一铅笔尖迅速插进外区时，沉积的层继续保持粘性一段时间（若干分钟），与所希望得到的产品大不相同，希望得到的产品中熔化材料的粘性在冷却时几乎是瞬时消失，从而使这样的材料易于作进一步加工处理，例如用这样的小颗粒充填胶囊。相信2号钵外区中的膜是在熔点以上并含有数量不够的籽晶（或没有）。

3号钵又表现出另一种情形，几乎整个外区有一层固体，它带有横过粉末的较细小的液流，但大体上不与之混合。不知道是否是由于在此区以下钵温较低，固体层来自液体的再凝固，或者仅是未熔化的粉末被熔化的美托洛尔沾湿的相对陡度（steep）50度的钵壁所捕获。此钵在高热输入的情况下投出粘性小球，而在较低热输入时投出松散粉末。

现叙述本发明推荐的实施例。

实例1

大约82克美托洛尔琥珀酸盐（熔点约为139℃），所有粒子通过一个150微米筛孔的筛子，利用螺旋进料器送到直径约8吋的扁平转动盘的中心，在约每分钟1000转下转动（图1）。在转盘上边的顶挡板底部的温度用热空气流使其保持在约96℃;底罩板的顶部温度为139℃，两处温度在距轴中心相当于盘直径的一段距离处测量。在初始运行中，用一平盘，热空气向外吹过盘上和外罩支持螺栓，在那里形成凝固的材料，只有粉状进料的一部分处理好，并可加以收集起来。收集的小颗粒是非粘性的，含有大于500微米的约0.3克;420-500微米的约有0.2克;297-420微米的约有8.5克。297-420微米部分的粒子由几乎全部为平均直径约为350微米的（标准偏差约50微米）球形粒子所组成。应当指出：美托洛尔琥珀酸盐是难以成粒的，因为它从熔化态结晶缓慢，并在较长时间内保持粘性。它在其熔点也是不稳定的，并在熔点以上仅几度就以每分钟超过1%的速率分解。而本发明的构思却能使其生产出降解少于0.1%的非粘性小颗粒。

实例2

利用如实例1的同样设备使心得舒（alprenolol）苯甲酸盐成粒。将大约200克送至盘上，顶罩（挡板）的温度约为85℃，底罩板温度约为119-120℃。盘的转速约为每分钟1000转。回收的产品粒度分配如下：0.6克，590-860微米;6.7克，500-590微米;5.1克，420-500微米;3.6克，297-420微米;其余小于297微米。发现大多数球形小颗粒在完全成粒的500-590微米部分中。

实例3

将大约1000克美托洛尔琥珀酸盐送进转动的平盘上，其转速为每分钟1000转。所用设备与实例1和2的相同，只是取消了顶部挡板上的加热器，从而减少在空气流中带走的进料粉的数量。底板上的温度约为144℃，顶板处约为82℃。回收了直径约350微米的小颗粒238克。这一较高的收率是由于去掉了盘顶部上的热空气流所致。

实例4

平盘换用仍为8吋直径的钵形旋转器，使离心力有助于保持粉末在加热表面上（图2）。底罩板的尺寸由12吋减小到8吋，这样就没有表面让粉末在其上收集和进行分解。取消了顶罩和底罩之间的联接螺栓。为有助于保持电动机冷却，利用一个12吋长的轴使电动机离开加热喷枪。将2.1千克美托洛尔琥珀酸盐以1.2千克/小时的速率送进转动的钵中，钵的转速为每分钟1000转，用两个热空气鼓风机从下面加热。钵下的板温距边缘3/8吋处约为150℃。回收了直径约为350微米的小颗粒821克。其中约94克是约500-1000微米的葡萄状的球体团聚物，也生产出了120克较大的扁形团聚物。其余是含有可通过250微米筛子的一些较小的小颗粒。回收的总重量约为1701克。

应当着重指出，用本发明的方法所得到的美托洛尔小颗粒是没有粘性的并可立即加以收集。在其它批试验中在较高温度下操作，得到了小颗粒的较高收率达75%，但这种小颗粒落下以后在短时间内（5-15分钟）是粘性的。在这种情况下，必须撒上粉状的美托洛尔才能阻止其与再落于其上的新粒子粘在一起，以避免形成较大的葡萄状颗粒。为了有控制的卸出使用，还是以直接生产干的不粘的小颗 粒为宜，因为这样可以得到的高百分数的单粒，且其形状几乎是均匀直径的球体。这就会导致比较均匀的熔化和卸出率。

现在用例4的条件介绍对进料速率影响所进行的试验研究。大多数小颗粒的粒度范围约从250到500微米，平均粒度约为400微米，并且是单个小颗粒，一般呈球形。这些小颗粒在任何这些情况下都是不粘的。

进料速率    粒度级分的重量百分数

千克/小时    ＜250μ    250-500μ    ＞500μ

1.2    30.5    58.8    10.7

3.0    28.1    69.7    2.2

6.0    38.8    40.8    20.4

6.6    36.1    47.9    16.0

这些结果表明进料速率在1.2和6千克/小时之间，在这些条件下可取得每单程的最大收率。

直径小于250微米的材料用相似的单程转化小颗粒的程序再循环。尺寸仍不足的粒子可用大致相同的转化重复第二次再循环。

还应指出除了调节进料外，保持钵从中心到边缘的表面温度的均匀度在约10到20℃的变化范围内能产生最佳效果。

实例5

将粉末状糖精（粒子平均大小约25微米）与直径约100微米的球形粉末蜡粒（Huels    wax    SP1044，熔点105℃）以3比1重量比混合。底罩温度定在约115℃。螺旋进料器的转速定在每 分钟8转，平盘转速定为每分钟750转。送进此混合物100克。约有11.8克大于500微米，3克在250和500微米之间，3.5克在150和250微之间，3.7克在75和125微米之间，和16.2克小于75微米。在此情况下，成粒的粒子是不规则的而非园形的，但它们是结实的小颗粒。

实例6

将粉状糖精与三软脂酸甘油酯混合，它们的粒度均小于约25微米。这次运行底罩温度约为85℃。所用设备同实例5。从过筛分析和显微镜观察均证明这些细粒子已经成粒。

实例7

将约450克100%通过250微米筛的N-乙酰半胱氨酸，送进图2的钵盘。将钵加热到稍高于N-乙酰半胱氨酸的熔点（110℃）并以每分钟1000转的转速转动。得到了约62克小园球，其粒度范围从250到400微米。当把这些小球卸出时它们略有粘性，但在1小时内便硬化并变得不粘了。

实例8

将乙酰氨基苯酚送进如图2所示的钵盘上，运行条件与美托洛尔所用的相似，只是盘上的温度约为185-195℃。回收产品的60克试样中有42克是球形的，其粒度在250和500微米范围;约90%的球体是白色的，10%呈微棕色。这种材料需要比在这些条件下给出的甚至更快的加工过程。

由此，可以看出，这里提供了一种独特的和高效的方法和设备，可用于使细小散粒材料成粒为较大的、按所要求的质量的团聚物，此方法和设备有能力处理各式各样细小分开的固体进料，包括高度热 敏感材料，而不致有害地影响它们的性能。

可以理解，这里所述的实例和实施方案只是为了达到例证性的说明目的，借助它将会把各种改进或变化提供给熟悉本领域的人士，这些仍将包括在本发明申请的精神和实质范围内及所附的权利要求的范围中。

Claims (20)

1、一种粉状材料的成粒方法，包括(a)提供一定量的含有要成粒的细粒材料的进料，该材料在短时间内能部分地或完全地熔化而无有害影响，或一种要成粒的细粒材料掺和以细粒的、易熔化的粘结剂；(b)使进料沉积于分布器装置表面的中心部分，至少部分进料的温度保持在所述进料中的可熔组分的熔点或熔点以上；(c)通过分布器装置围绕中心轴的转动使进料径向向外迅速散布；(d)当它径向向外运动时，至少保持一部分进料与分布器装置的加热表面接触，要实质上只是靠与分布器装置的加热表面接触来使该部分熔化，从而在分布器装置表面上从进料的熔化部分形成一液相组分层；(e)调节该进料的进料速率、加到分布器装置表面的能量输入、和分布器装置的转速，以便有足够的时间使该进料的可熔组分至少部分熔化，但这一时间又不足以使要成粒的材料产生有害的影响；(f)把要成粒的材料，包括液相组分的液滴，从分布器装置的周围部分排放到温度低于进料的可熔组分熔点的空气中，在较凉的空气中形成比进料的粒度较大的小颗粒；其特征在于，靠分布器装置转动产生的离心力使进料径向向外散布；和由于离心力的作用在分布器装置表面的方向上有一个速度分量，以使一部分进料与分布器装置的加热表面接触。

2、权利要求1的方法，其特征在于还包括对分布器装置表面的进料上面空气流的控制步骤，是借助于保持挡板的空间位置关系来进行控制。

3、权利要求1的方法，其特征在于分布器的表面温度在分布器装置周围部分是进料中可熔组分的熔点或在此熔点以上并从周围部分向中心增加，至少遍及表面的大部分。

4、权利要求1的方法，其特征在于控制（e）条中的参数，以便只熔化进料的一部分，而进料的大部分只是略有变化，当它径向向外运动时产生小颗粒，这些小颗粒含有实质上未变化的进料粒子的芯子，被可熔组分的熔化和再凝固的基体粘结而进入独立的小颗粒中。

5、权利要求1的方法，其特征在于进料可以在短时间内全部熔化而无有害影响，和其中控制（e）条的参数以便完全熔化所述进料，并且当它从分布器装置的周围部分被排出时和由于熔化而受到有害影响之前，冷却由熔化的进料所形成的液滴。

6、权利要求1的方法，其特征在于进料的粒度约从2到500微米。

7、权利要求1的方法，其特征在于进料是美托洛尔琥珀酸盐。

8、权利要求1的方法，其特征在于进料是心得舒（alprenolol）苯甲酸盐。

9、权利要求1的方法，其特征在于进料不能在短时间内部分或完全熔化而不发生有害影响，和材料掺和以粘结剂。

10、权利要求9的方法，其特征在于粘结剂选自包括蜡、脂肪、2-和3-甘油酯、聚乙二醇、硼砂、脂肪酸、含脂酒精、碳水化合物、硫、与前述材料相容的聚合物及其混合物。

11、权利要求9的方法，其特征在于要成粒的材料与粘结剂之比约从1∶9到约8∶2。

12、粉状材料成粒设备，包括（a）能容纳一定数量进料的储存器装置;（b）从所述储存器有选择地送入进料的进料器装置;（c）从所述进料器装置接受进料的分布器装置，它具有包括中心部分和周围部分在内的上表面;（d）为转动所述分布器以提供足够的离心力，使进料散布成一薄层和使进料径向向外移动盖满所述表面和从所述分布器的周围部分径向分散进料的装置;（e）加热装置，用以在或接近分布器的边缘将所述分布器的周围部分至少加热至或高于进料的可熔组分的熔点，并用以保持至少上述加热部分的主要部分在或高于上述温度;（f）控制从所述进料器装置进料的送料速率、分布器装置的转速、加到分布器表面的能量输入的装置，以使至少进料的可熔组分的一部分熔化，从分布器表面上进料的熔化部分形成一液相组分层，和当进料液相组分的液滴从进料器周围部分被分散进入较冷的环境中去时形成粒度大于进料粒度的进料的小颗粒，而对进料不产生有害的影响;其特征在于，（g）在正常操作下分布器装置的周围部分与中心部分隔开，中间有一倾斜部分，所述分布器的中心部分是平的和倾斜部分是从中心部分到周围部分向上倾斜的，因而离心力使至少一部分进料在分布器装置表面的方向上有一个速度分量，以使所述的一部分进料在它向外径向运动时与表面接触;和（h）限定所述分布器周围部分径向向外的空气为较冷环境的装置，所述的装置是一个上挡板装置，在空间关系上是紧贴地配置在分布器表面之上，以控制由离心力形成的空气流，从而有助于保持至少进料的一部分与所述表面相接触，使这样的气流所引起的对所述分布器装置的表面温度的反作用减至最小限度。

13、权利要求12的设备，其特征在于所述倾斜部分向上倾斜的角度以水平方向测量是约从10到80度。

14、权利要求12的设备，其特征在于所述分布器装置是从中心部分到周围部分平滑地向上弯曲的。

15、权利要求14的设备，其特征在于所述分布器是抛物线形的。

16、权利要求12的设备，其特征在于所述倾斜部分包括一复杂区域，它从中心部分到周围部分分段逐步加大角度向上倾斜。

17、权利要求12的设备，其特征在于所述挡板的周围部分扩展并径向超出所述分布器装置的周围部分。

18、权利要求12的设备，其特征在于还包括转动所述挡板装置，所述控制装置包括控制该挡板装置转动速率的控制装置。

19、权利要求12的设备，其特征在于所述加热装置包括一较低的挡板装置，在空间关系上紧贴地配置在分布器之下，和可控地加热分布器与较低挡板之间的空间的装置，借此通过对流方式加热所述分布器装置。

20、权利要求12的设备，其特征在于所述加热装置包括位于分布器附近的感应线圈。

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