制粒流化床造粒室温度控制研究

发布时间：2020-11-20 07:56

　　 流化床制粒全过程不受外力作用仅受床内气流影响,制得的颗粒性能良好,因此流化床制粒技术广泛应用于制药领域中。制粒流化床造粒室温度作为流化床制粒的核心参数,对流化床制粒的生产效率及成品率有着极其重要的影响。然而,制粒流化床造粒室温度受多因素的影响,且这些影响因素之间存在强耦合、大滞后、干扰多等特性,这就导致了直接对流化床造粒室温度进行控制存在很大的困难。因此开展制粒流化床造粒室温度控制的研究具有重要的理论价值和现实意义。针对以上的问题,本文开展了制粒流化床热力学分析、加热模块温度控制模糊控制器分析设计、造粒室温度影响因素的影响特性分析及造粒室温度控制等方面的研究。通过数值仿真和实验验证相结合,验证了模型与控制方法的可行性。论文内容分为五章:第一章叙述了论文的研究背景和现状。对制粒流化床造粒室温度控制的意义进行了说明,简要地介绍了制粒流化床的发展状况,对流化床传热过程和流化床温度控制研究的研究现状进行了总结。第二章主要应用热力学对制粒流化床温度进行理论分析,为实验提供理论支持。通过实验确定了制粒流化床造粒室温度的主要影响因素,并对其温度特性进行了分析。介绍了制粒流化床实验台,包括制粒流化床的性能、电气硬件的布置及测控软件的设计。第三章研究了制粒流化床加热模块温度特性。结合模糊控制理论,建立流化床加热模块温度控制的模糊知识库,深入研究并完成了加热模块温度模糊控制器的设计。并通过实验验证了该系统的有效性、可靠性。第四章研究了制粒流化床造粒室温度的响应特性,并通过MATLAB系统辨识工具箱对造粒室温度进行建模。在确定并初步分析了造粒室温度影响因素的基础上,进一步探索造粒室温度对风量、喷液量和物料量的响应特性。将造粒室温度控制分为预热阶段温度控制、喷液阶段温控和变风量温度控制三个子控制。建立了预热阶段模糊PID温度控制,对喷液过程温度控制提出了阶段性调整设定温度的方法,对变风量温度控制基于实验提出了相应的控制策略。第五章对全文工作进行了归纳总结,并对制粒流化床造粒室温度控制进行了展望。
【学位单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TQ460.5
【部分图文】：

本文研究的流化床制粒，其具体流程是在制粒流化床的造粒室内自下而上地??通入热空气，使造粒室内物料进入流化态，待稳定后喷入含有黏合剂的溶液，将??物料结聚成颗粒。图１．１展示了喷液后流化床内物料状态的变化过程，首先液滴??使接触到的粉末润湿并聚结，从而在液滴周围形成粒子核，同时再继续喷入的液??滴会落在粒子核表面上并产生粘合架桥作用，使粒子核与粒子核之间、粒子核与??粒子之间相互结合，逐渐形成较大的颗粒。最后，将得到的颗粒进行干燥，粉末??间的液体桥变成固体桥，即得到外形圆整的多孔颗粒［２］，实现了将常规湿法制粒??的混合、制粒、干燥三个步骤一次性完成。同时流化床制粒的一体化能够减少操??作环节、节约生产时间，制成的颗粒颗粒度均匀、流动性好、压缩成型性更为优??良，同时能使药物在颗粒中分布更为均勻。流化床对制粒医药产业的升级优化具??有重要意义。??１??

入造粒室内，随着气流的增大到一定程度，物料在造粒室内形成流化态．由于物??料的性质及气流速度等因素不同，造粒室内物料会出现不同的床层形态，分别为??固定床、流化床和气相输送，如图１．２所示。??＼?／?＼?．?．?／??＼?／?、品！卍！汪：：：卍把※卍：卍：＼?／??＼?／?Ｖ＇??＼?／?＼?？二．??？／?＼???．．．．．?／??＼?１ＩＩＩＩＩ８＃?：■：：：：??＼丫’?＼?／??Ｉ??Ｖ＜Ｖ８?Ｖ＞Ｖａ?Ｖｍ＞Ｖ＞Ｖａ?Ｖ＞Ｖｉ??罔５２床?流ｆｃ床?泛化床?气ｉｆｅｔｔ这??图１．２不同风速下的床层形态??图１．２中ｖ为进风风速，＼为最小流化风速，ｖｍＳ物料沉降速度。当造??粒室内进风风速小于最小流化风速时，虽然气流与造粒室内物料接触，但物料的??相应位置不改变此时的造粒室内状态称为固定床。当造粒室进风风速介于最小流??化速度和物料沉降速度之间时，造粒室内物料在床层产生不规则运动，且床层压??降保持不变，此时床层便是处于流化态。当造粒室进风风速大于物料沉降速度时，??物料将被气流带出造粒室。??目前广泛使用的制粒流化床，根据其喷嘴位置的不同，可以分为底喷、侧喷??４??

浙江大学硕士学位论文?绪论??和顶喷三种类型，如图１．３所示。顶喷流化床将喷枪安装在造粒室上部自上而下??喷液，气流经过布风板作用于颗粒使颗粒上升至喷嘴，包衣液包裹颗粒，颗粒上??升至最大高度后回落至造粒室底部，如此循环。底喷流化床将喷枪安装在布风板??中心，造粒室锥形段安装导流管，布风板在导流管正下方的开孔率较大而在环形??区域的开孔率较小从而出现风速差，进一步产生气动压差，使得环形区域的颗粒??向导流管内部移动。颗粒在导流管内润湿之后，继续上升至一定高度，之后回落??到环形区域．如此循环直至完成目标包衣量，侧喷流化床喷嘴安装于造粒室侧壁，??其显著的结构特点是，流化床底部安装有可调速旋转的布风板。??ｔｉｑ?＼?］?Ｉ??１＾＾?？舍?＊??ａ）顶喷流化床?ｂ）底喷流化床?ｃ）侧喷流化床??图１．３不同结构的制粒流化床??关于制粒流化床系统的理论研究
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本文编号：2891181