试验中心的试验如何帮助降低 RMG 造粒的放大风险?
技术中心试验是实验室与生产之间的关键中间环节,用于在贴近实际的条件下保障环层造粒工艺的放大过程。它有助于在工艺以昂贵或高风险方式在大规模条件下失败之前,及早发现关键工艺参数、材料特性及潜在薄弱环节。
技术中心试验的主要贡献包括以下几点。
工艺参数可放大性的验证
在技术中心规模下,可系统性地改变工具速度、切割器转速、填充率、加液速率及喷雾条件。由此可验证在实验室中确定的设置,能否在更大容积下依然产出稳定、符合规格要求的颗粒。
放大参数的验证
弗劳德数与牛顿数等无量纲参数,以及圆周速度(Tip Speed),均有助于支持在实验室、技术中心及生产规模之间转移工艺条件。这可降低粒度、密度、流动特性或可压缩性在大规模条件下发生意外变化的风险。
弗劳德数适用于旋转式自由落体混合机、滚筒式混合机、抛甩式混合机,以及采用水平安装混合工具的系统。对于具有强制翻转功能的立式混合机而言,弗劳德数并非设计或放大标准。在此类混合机中,关键在于混合原理在所有规格下保持一致,且翻转运动能够覆盖整个混合空间而不受填充率影响;其可转移性需通过技术中心以原始产品进行验证来确认。
液体分布与润湿的优化
在技术中心可观察到粘结剂液体的分布是否均匀,或是否出现过度润湿、结块或颗粒形成不足等问题。据此,可有针对性地调整喷嘴位置、喷雾压力及加入速率。
工艺终点的可靠判定
借助扭矩、功率消耗或温度变化曲线,可更好地确定合适的造粒终点。这一点至关重要,因为过早或过晚终止工艺都会显著影响颗粒质量。
材料行为及后续工艺的评估
由此可以了解原料、粘结剂及辅助材料在剪切、加湿及产热条件下的反应方式,以及所形成颗粒质量对后续工序(如干燥、筛分、压片或胶囊填充)的影响。
降低物料损耗及开发风险
在生产规模下进行的失败试验成本高昂。技术中心试验所需物料较少,能够在批量生产之前识别并最大限度降低风险。
amixon®如此将环层造粒(RMG)从实验室规模放大至生产规模
从amixon®的角度来看,环层造粒(RMG)的放大原则上必须基于试验开展,无法通过一套可靠的、纯粹计算式的放大方法加以实现。水平结构的RMG造粒机在此仅扮演次要角色;实际的研发重点集中于采用垂直布置混合轴的混合系统。
基于试验的放大,而非计算方案
在环层混合造粒机中,会形成一种针对具体产品的颗粒生成与破碎之间的平衡状态——由圆周速度、停留时间、液体加入方式及物料的可造粒性所共同调控。amixon®强调,为此必须使用原始产品开展技术中心试验,因为实际体积流量可能与目录数值存在偏差,仅凭理论计算进行放大是不负责任的做法。基于试验数据(粒度分布、颗粒稳定性、停留时间、体积流量),可依据经验对向目标规格的转移进行外推。
结构一致性与风险转移
在所有RMG规格中,重要的结构参数均保持一致:圆形、经机械加工的混合腔体,配备明确的工具-壁面间距,可选配可温控的双层壁结构、耐磨工具、集成式取样器,以及大型设备所采用的减振支承结构。由此,放大风险被有意识地转移至投资前已记录的技术中心试验阶段——而非留待生产设备的启动阶段承担。
专注于立式混合系统
从战略角度出发,amixon®将研发重点集中于立式混合系统,例如单轴及双轴混合机(VM、HM)、锥形混合机(AM)以及混合干燥反应器(VMT、AMT),此外还包括Gyraton® GM、EM、COM等其他立式结构类型。这些设备从技术中心规模到大规模生产均按精细分级的规格制造,可覆盖约10%至100%的填充率范围,且不会影响混合均匀度。