一、设备类型与相应批量

1. 设备类型与批量计算

（1）顶喷流化床制粒

批量设计：Smin ≈V×0.5×BD，Smax ≈V×0.8×BD；式中：Smin和Smax为设备的最小和最大批量；V为膨胀室的工作体积；BD为颗粒的堆密度。

特点：物料需要较大的流化空间。

建议：推荐批量为工作体积的60%（即0.6×V×BD），以平衡流化效果与生产效率。

（2）切喷旋转流化床制粒

批量设计：Smin ≈V×0.2×BD，Smax ≈V×0.8×BD；式中：Smin和Smax为设备的最小和最大批量；V为膨胀室的工作体积；BD为颗粒的堆密度。

特点：增强混合均匀性，可形成更密实颗粒。批量下限更低（20%体积），因旋转离心力可提升小批量下的流化效率。

建议：优先选择工作体积的60%作为初始批量，逐步优化密实度与产率。

（3）底喷（Wurster）流化床制粒

批量范围： 

式中：R1为药室的半径；R2为导流筒的半径；N为导流筒的数量；H为导流筒的长度。

特点：导流筒控制物料循环路径，确保颗粒包衣均匀性。精密包衣或功能层制备，需严格控制喷雾区域和物料流态。

建议：根据导流筒参数优化批量。

2. 工艺放大关键考虑因素

（1）设备制造商差异

空气流型：不同设备的气流分布模式可能影响干燥效率和颗粒均匀性。

膨胀室几何形状：锥形、圆柱形或组合结构对物料流化高度和停留时间有显著影响。

喷枪配置：喷雾覆盖率、雾化压力及液滴大小需与批量匹配，避免局部过湿或干燥。

（2）同一制造商的放大优势

设备设计通常遵循几何相似原则（如弗劳德数、雷诺数相似），可简化参数调整。条件允许时，建议优先选择同一系列设备，利用已有小试数据直接放大。

3. 实际应用建议

（1）堆密度（BD）的测定

需通过实验精确测定物料的BD值，避免理论计算误差。对于多孔或轻质物料，需考虑流化过程中的体积膨胀效应。

（2）工艺参数调整

顶喷/切喷：重点关注流化风速、喷雾速率与干燥温度的协同控制。

Wurster底喷：需优化导流筒间隙、喷雾高度及物料循环频率。

（3）放大验证

通过中试放大批以确证所计算批量的适用性，结合颗粒粒径分布、脆碎度等指标调整参数。针对不同设备制造商，建议开展对比试验分析流化行为差异。

4. 常见问题与解决方案

问题1：批量过大导致流化不均匀。

方案：降低批量至0.6×V×BD，或调整流化风速。

问题2：颗粒密实度不足（切喷设备）。

方案：逐步增加批量至上限（0.8×V×BD），延长制粒时间。

问题3：Wurster设备导流筒堵塞。

方案：优化导流筒尺寸（R2 /R1 比例），控制物料粒径范围。

5. 小结

流化床制粒工艺放大的核心是匹配设备几何参数与物料特性，通过公式计算初步批量后，需结合实验验证和参数优化。不同喷雾方式对应不同的设计逻辑，需根据目标颗粒性质（如密度、均匀性）灵活选择设备类型。实际生产中，建议建立设备-工艺数据库，积累不同物料的放大经验，提升效率与成功率。

二、喷雾速率放大优化 

喷雾速率的放大需以“干燥能力匹配”为首要原则，而非简单线性放大，即不同批量中喷雾速率的调整应建立在流化模式相同的基础上。若设备干燥能力不足，提高喷雾速率会导致颗粒过湿、结块；反之，若干燥能力过剩，则可能因干燥过快导致颗粒松散或细粉增多。主要包括基于干燥能力和驱动力，对喷雾速率工艺参数进行放大优化。  

1. 基于干燥能力的喷雾速率放大

（1）放大公式

根据干燥速率与空气体积（或截面积）的关联性，喷雾速率可按比例放大：  

式中： 

S1，S2：实验室与生产设备中的喷雾速率；

V1，V2：实验室与生产设备的空气体积（反映干燥能力）；  

A1，A2：底部筛网截面积（影响热风分布均匀性）。  

公式应用前提：设备几何结构相似（即流化床高度与直径比一致），空气流速与温度保持一致。

（2）操作要点  

放大时需保持雾化气压与液滴大小与实验室的一致性，避免因雾化差异导致颗粒生长失控；  

（3）案例  

若实验室设备（V1 = 0.1m³）的喷雾速率为(S1 = 50g/min)，放大至生产设备（V2 = 1m³），则(S2 = 50×（1/0.1}）= 500 g/min)。

2. 基于“驱动力”的喷雾速率放大

（1）放大公式

驱动力（Driving Force, DF）综合了喷雾参数与物料特性，公式为：  

式中：S：喷雾速率（g/min）；C：黏合剂浓度（% w/w）；ddrop：液滴平均粒径（μm）；B：批量（g）。  

物理意义：单位质量物料接收的黏合剂液滴总量，直接关联颗粒聚结速率。

（2）放大原则

在不同规模设备中保持驱动力（DF）恒定：  

简化假设：若黏合剂浓度与液滴大小不变（C1 = C2,ddrop,1 = ddrop,2），则：  

应用：需严格控制颗粒粒径分布时的工艺（如缓释包衣工艺）。

3. 实际放大中的问题与方案

（1）雾化液滴大小的控制 

问题：放大后雾化气压或喷嘴尺寸变化可能改变液滴粒径。  

方案：通过激光粒度仪测定液滴分布，调整雾化气压或喷嘴孔径；保持雾化空气与液体质量流量比（ALR）恒定，ALR =雾化空气流量/液体流量（单位：kg空气/kg液体)。

（2）干燥能力的动态偏差  

问题：放大设备的热风分布不均可能导致局部过干或过湿。  

方案： 安装多点温湿度传感器，实时监控流化床内环境；采用分区控温技术，优化热风分布。

（3）批量与喷雾速率的非线性关系 

问题：直接按S2 = S1×（B2/B1) 放大时，可能出现颗粒生长过快或过慢。  

方案：采用以下公式计算经验系数：结合驱动力公式调整黏合剂浓度或液滴大小。

4. 案例

实验室规模：确定最佳喷雾速率(S1)、液滴粒径 (ddrop,1)、驱动力 DF1；  

中试放大：首先按S2 = S1×（B2/B1)初步设定喷雾速率；然后通过驱动力公式验证颗粒生长速率，微调S2；  

生产规模：优化热风分布与雾化参数，确保干燥能力匹配；监测颗粒脆碎度、粒径分布等关键指标。

5. 小结  

喷雾速率的放大需兼顾“干燥能力”与“颗粒生长动力学”。干燥能力主导法适用于设备几何相似、热风条件可控的场景；驱动力守恒法适用于对颗粒均匀性要求高的精密工艺。通过关键指标验证放大参数，如颗粒粒径分布、水分含量、堆密度。实际放大中，建议先通过小试确定驱动力参数，再结合设备干燥能力逐步调整，最终实现工艺稳健性。

三、切喷工艺中旋转盘速率工艺参数放大

旋转盘速率的放大需确保颗粒在转盘上的运动状态（如离心力、径向速度）与实验室规模一致，从而维持颗粒的流化、混合及喷雾包衣效果。以下是基于不同准则的放大方法及实际应用要点。

1. 基于运动学参数的放大准则 

（1）保持径向线速度（v）恒定

公式：径向线速度v=πdN，放大时需满足v1 =v2，即：  

式中：N为转盘的转速；d为转盘的直径；下标1和2为第一次和第二次设定的条件。

物理意义：颗粒在转盘边缘的切向速度保持一致，避免因速度差异导致颗粒分层或喷雾不均。  

适用情况：颗粒流动性较好，需保持喷雾液滴与颗粒接触时间一致（如包衣工艺）。

（2）保持径向加速度（a）恒定

公式：  

径向加速度： 

放大时需满足 a1 = a2，即：  

物理意义：颗粒所受离心力场强度一致，防止颗粒流化高度或密实度变化。  

适用情况：需严格控制颗粒密实度或避免细粉扬尘（如制粒工艺）。

2. 基于离心力（Fc）守恒的放大准则 

（1）公式 

离心力： 

其中角速度： 

放大时需满足：Fc1 = Fc2，

即：  

物理意义：颗粒所受离心力一致，确保流化模式与实验室规模相同。  

应用：若批量（W）与转盘载药量相关，可结合质量守恒调整转速。例如，载药量增大时需降低转速以维持等效离心力。

3. 切喷工艺放大的关键操作

（1）批量（W）与转速（N）的优化  

如：实验室设备（d1 = 0.3m, N1 = 1000rpm, W1 = 10 kg)）放大至生产设备（d2 = 1m, W2 = 100 kg）：  

若保持离心力恒定：  

若需补偿批量增加的影响（假设载药密度不变），需进一步降低转速：  

（2）径向速率（V）的优化 

公式：径向速率 V = W/t A，其中 A为转盘面积，t为工艺时间。  

放大原则：保持单位面积的物料处理速率恒定，即：  

4. 实际放大中的问题与方案  

（1）设备机械限制：放大后转盘转速可能低于设备最小允许值。  

方案：优化转盘直径与批量比例；采用变频电机扩展转速调节范围。

（2）颗粒运动状态变化：转速降低导致颗粒流化不充分。  

方案：增加辅助气流改善流化；调整转盘挡板角度增强混合。

（3）喷雾均匀性下降：转盘直径增大导致液滴分布不均。  

方案：增加雾化喷嘴数量；优化喷嘴布局（如环形阵列）。

5. 案例

实验室：确定最佳转速 N1、离心力 Fc1、颗粒流化状态；  

中试放大：按以下公式设定初始转速

  

生产调试：结合批量调整转速；监测颗粒粒径分布、含水量及脆碎度。

6. 小结 

旋转盘速率的放大需根据工艺目标选择准则为，恒定线速度：适用于包衣均匀性要求高的场景；恒定加速度/离心力：适用于制粒密实度控制；关键验证指标：颗粒流化高度、粒径分布、包衣层厚度均匀性。实际应用中，建议结合物料特性（如黏性、密度）与设备能力（如电机扭矩、热风流量）动态调整参数，确保工艺稳健性。

四、总结

由于大量相关参数影响产品的性质，利用合理的方法，如试验设计（DOE），可使工艺放大的成功率得到极大的提高。DOE能够在工艺放大过程中减少所要检测的关键的处方和工艺参数，析因设计可鉴别不能有单因素方法显示出来的因子间的相互作用。