第三章粉碎原理与设备.

第三章粉碎原理与设备学习目标：1.掌握粉碎的基本原理及方法，掌握常用粉碎机械的结构类型及工作原理；2.熟悉超微粉碎技术与设备的原理、优缺点及设备的类型；3.了解粉碎机械的选择、验证与养护。第一节粉碎的基本原理粉碎是借助外力将大块固体物料粉碎成适宜碎块或细粉的操作过程。一、粉碎目的：1.提高生物利用度；2.便于调剂和使用多种给药途径。二、粉碎的基本原理1.粉碎过程是利用外加机械力，部分的破坏物质分子间的内聚力。是机械能转变为表面能的过程。2.粉碎过程中，要及时分离已达到规定细度的粉末。3.脆性是物质在外力作用下断裂破坏的性质，与聚合物结构及使用条件(温度、外力作用速率等)有关。粉碎药材时，根据不同的性质，采用不同的方法粉碎。比如对樟脑、冰片等粉碎时加入少量挥发性液体；具有一定弹性的乳香、没药，在低温下粉碎；注意防止低共熔现象；不溶于水的药物，利用颗粒不同的重量进行分离，水飞法。4.粉碎的作用力：包括截切、挤压、撞击及劈裂等。5.粉碎规则：保持药物的组成和药理作用不变；粉碎至需要粒度大小，不过度粉碎；难以粉碎部分，不随意丢弃；毒性或刺激性较强的药物粉碎中注意劳动保护与环境安全。三、粉碎方法：干法粉碎和湿法粉碎1.干法粉碎：是指药物经过适当干燥处理，使达到一定的含水量再粉碎的方法。注意干燥过程中，温度不宜过高，易风化药物应避免失失水。单独粉碎：贵细药材、毒性药材、刺激性药材混合粉碎：粉碎过程中混合。注意低共熔现象。特殊处理：油性和黏性成分较多的药材，“串油”是指将油性大的药材暂时不粉碎，将其余药材先粉碎至合格粒度，再粉碎油性大的药材，在粉碎油性大的药材过程中，加入已经粉碎好的药材粉末。“串料”是指将处方中“黏性”大的饮片留下，先将其它饮片粉碎成粗粉，再掺入黏性大的饮片进行粉粹一次至合格粒度。蒸罐：针对有些不宜先加工炮制成饮片的药材，比如乌鸡、鹿肉、羊肉等。四、中药材粉碎的特点与影响因素1.中药材粉碎的特点：粒度分为破碎、磨碎和超细磨碎。中药散剂、丸剂用药材粉末属于磨碎范围，浸提用药材的粒度属于破碎范围。粒度越小浸出速率并不一定越高。2.影响因素粉碎方法：干法与湿法粉碎时间：设定最佳粉碎时间粉碎性质、进料速度及进料粒度第二节粉碎机械一、乳钵：常见的有瓷制、玻璃制及玛瑙制等。二、冲钵：小型的常用铜冲钵；大型的为石料制成，为机动冲钵。三、球磨机1.结构与工作原理结构：筒体：耐磨钢球铸造钢球工作原理：将物料通过进料端盖喂入筒体内，通过筒体的旋转作用产生离心力和摩擦力，使研磨介质和物料随着筒壁上升至一定高度时，利用自身的重量呈抛物线落下或泻落而下，依靠相应的冲击力和运动时的研磨作用来实现对物料的研磨，最后从出料端排出。2.种类2.1操作状态：干法球磨机和湿法球磨机、间隙球磨机和连续球磨机。2.2筒体长径比：短球磨机（L/D﹤2）、中长球磨机（L/D=3）、长球磨机（又称管磨机）（L/D﹥4）。2.3研磨介质种类：球磨机（钢球）、棒磨机（2-4个仓）、石磨（卵石、砾石等）。2.4卸料方式：尾端卸料式球磨机和中央式球磨机。2.5转动方式：中央转动式球磨机和筒体大齿转动球磨机。3.磨介的运动规律：泻落式、抛物式、离心式球磨机的工作参数关联图4.球磨机的特点优点：适应性强、生产能力大、满足工业化大生产；粉碎比大，粉碎粗细可根据实际需要调整；结构简单，运行可靠，易于维修等。缺点：效率低、能耗大；机体笨重，噪声较大；配备昂贵的大型减速装备等适用对象：结晶药物、脆性药物及非组织性中草药。在密闭操作时可用于毒性药物、贵重药物、吸湿性或刺激性药物。四、振动磨1.结构和工作原理结构：槽型或圆筒形磨体、激振器、支撑弹簧和驱动电机等部件组成。振动粉碎机结构示意图工作原理：通过驱动电机带动激振器旋转，产生周期性的激振力，筒体在支撑弹簧上产生高频振动，在筒体内的研磨介质通过三种运动（强烈抛射运动、高速自传运动、慢速的公转运动）与物料进行作用，在介质的冲击与研磨作用下磨细。2.特点优点：效率高；粒径分布均匀；可实现连续化生产；粉碎温度易调节；操作样式可采用完全封闭，改善工作环境，或填充惰性气体，用于易燃、易爆、易氧化的固体物料粉碎；操作方便，易于维修。缺点：噪声大五、流能磨1.流能磨又称气流粉碎机、气流磨2.粉碎原理：利用高速气流喷出时形成的强烈多相紊流场，使其中的固体颗粒在自撞中或与冲击板、器壁撞击中发生变形、破碎。3.类型：扁平式气流磨、循环管式气流磨、对喷式气流磨、流化床对射磨。扁平式气流磨：原理：主要粉碎作用区域在喷嘴附近，而颗粒之间碰撞的频率远远高于颗粒与器壁的碰撞，因此气流磨机中的主要粉碎作用以颗粒之间的冲击碰撞为主(80%以上)，只有不要20%的颗粒是由于与粉碎室内壁撞击和摩擦而粉碎。结构：进料装置、气流分配室、气流喷嘴、粉碎分级室、成品收集器和废气排出管等。循环管式气流磨：又称跑道式气流粉碎机。结构与工作原理工作原理:物料经加料器由汾丘里喷嘴送入粉碎区，气流经一组研磨喷嘴喷入不等径变曲率的跑道形循环管式粉碎室，并加速颗粒使之相互冲击、空气碰撞、摩擦而粉碎。气流旋流携带被粉碎的颗粒，沿上行管向上运动进入分级区，在分级区，由于离心力场的作用与分级区轮廓的配合，使密集的颗粒流分流，细粒在内层经分级器分级后排出，作为成品捕集；粗粒在外层沿下行管返回继续循环粉碎。特点：粒度分布范围较窄，产品较细；分级区的弯曲管壁设计成减磨曲线状，所以循环管内壁的磨损大大减轻，适用于较硬物料的粉碎；适用于低熔点、热敏性物料的粉碎；实现混合与分散的效果。对喷式气流磨：结构原理：在粉碎室中心附近正面碰撞。特点：能量利用率高；粉碎产品粒度小；粉碎热敏性物料时，还可以采用惰性气体。流化床对射磨：特点：磨腔中形成三束气流，在中心形成碰撞、摩擦而粉碎。六、胶体磨1.结构与工作原理结构：带斜槽的锥形转子和定子组成磨碎面。特点：具有操作方便、环保、效率高、体积小、性能稳定等特点。常用于制备混悬液、乳浊液、胶体溶液、注射剂等，胶体磨属于高精密机械。七、锤击式破碎机1.结构与工作原理：主要工作部件是带有锤子的转子。物料进入后受高速运动的锤子的打击、冲击、剪切、研磨作用而粉碎。转子下部设有筛板。2.种类、特点及应用种类：按转子数目，单转子锤式和双转子锤式；按转子回转方向，分为可逆式和不可逆；按转子排数，分为单排式和多排式；按转子的连接方式，分固定锤子和活动锤子。固定锤子用于软质物料的粉碎。特点：构造简单、能耗低、体积紧凑、较高生产能力。应用：破碎各种中硬度以下、且无腐蚀性的物料。八、万能粉碎机（柴田式粉碎机）1.结构与工作原理结构：主要由机壳、动力轴和筛板等组成。工作原理：2.应用万能粉碎机是中药厂普遍应用的粉碎机，粉碎能力最大。适用于植物、动物以及硬度不大的矿物类药，不宜粉碎硬度较大和含油较多的药材。九、羚羊角粉碎机带有齿轮锉。十、FSZ粉碎机组1.结构与工作原理结构：粉碎机、吸尘收集装置2.应用及特点应用：具有一定脆性的药物特点：结构简单、效率高、能耗低、无粉尘。缺点是通用性小，不适于具有纤维性及黏度大的药物。第三节超微粉碎技术与设备超微粉碎是利用机械或流体动力的方法克服固体内部凝聚力使之破碎，从而将物料颗粒粉碎至微米甚至纳米级的操作技术。产品称为微粉。微粉具有一般颗粒所没有的特殊理化性质，如良好的溶解性、分散性、吸附性、化学反应活性等。中药微粉主要以植物细胞破壁为目的，动物药以破膜为要求。一、超微粉碎原理粉碎原理与普通粉碎相同，只是细度要求更高。二、粉碎目的1.增强有效成分吸收速率及提高溶出量一方面，微粉粒径小，易吸附于小肠壁，提高了有效成分的吸收；另一方面，微粉比表面积大，显著增加有效成分的吸收量。动植物及矿物药。2.保留中药材的属性和功能保留了处方全组分，在中医药基础理论指导下应用，较好的处理了继承与创新的问题。三、方法与要求方法：深度冷冻超微粉碎。常用有三种：要求：温度条件苛刻。缺点是生产成本极高，对附加值不高的药材不适用。对于液氮冷冻，注意对药物的污染问题。四、粉碎设备1.新型高细球磨机。分2-3仓，破碎后继续粉碎。2.振动球磨机细磨技术参数：振动强度、振幅、频率、介质类型及填充率等等。3.特点：粒度细，密封结构无需处理粉尘等。第四节粉碎机械的选择、验证与养护一、粉碎机械的选择1.需要粒度与粉碎比2.原料性质及状态3.机械处理能力4.环境保护、粉尘控制（GMP要求）二、粉碎机械的验证与养护（一）验证1.符合GMP要求2.安装确认：对供应商提供的资料、备用品及安装。3.运行确认：检查设备是否符合操作规程，运行是否稳定等。4.性能确认：对粉碎粒径分布进行确认。（二）设备的养护严格按照操作规程进行使用和养护。