制药工程 课件

第5章粉碎及分级设备5.1粉碎设备固体物料在外力的作用下，克服物料的内聚力，使大颗粒破碎成小颗粒的过程称为粉碎。粉碎的目的如下。①降低固体药物的粒径，增大表面积。增大与液体分散媒体的接触面，可以加快药物的溶出速度，提高药物利用率。②原、辅料经粉碎后，大颗粒物料破裂成细粉状态，便于使几种不同的固体物料混合均匀，提高主药在颗粒中的分散均匀性，提高着色剂或其他辅料成分的分散性。5.1.1粉碎机械的选型5.1.1.1粉碎机理固体物质分子间具有很高的凝聚力，当粉碎机械施于被粉碎物料的作用力等于或超过其凝聚力时，物料便被粉碎。破碎的施力种类有压缩、冲击、剪切、弯曲和摩擦等。一般来说，粗碎和中碎的施力种类以压缩和冲击力为主；对于超细粉碎过程除上述两种力外，主要应为摩擦力和剪切力。对脆性材料施以压缩力和冲击力为佳，而韧性材料应施加剪切力或快速冲击力为好。5.1.1.2粉碎机械选用原则①掌握物料性质和对粉碎的要求。②合理设计和选择粉碎流程和粉碎机械。③周密的系统设计。5.1.2锤式破碎机5.1.2.1工作原理锤式破碎机的主要工作部件为带有锤子(又称锤头)的转子。转子由主轴、圆盘、销轴和锤子组成。电动机带动转子在破碎腔内高速旋转。物料自上部给料口给入机内，受高速运动的锤子的打击、冲击、剪切、研磨作用而粉碎。在转子下部，设有筛板，粉碎物料中小于筛孔尺寸的粒级通过筛板排出，大于筛孔尺寸的粗粒级阻留在筛板上继续受到锤子的打击和研磨，最后通过筛板排出机外。5.1.2.2锤式破碎机的应用锤式破碎机的特点是破碎比大、单位产品的能量消耗低、体积紧凑、构造简单并有很高的生产能力等。由于锤子在工作中遭到磨损，使间隙增大，必须经常对筛条或研磨板进行调节，以保证破碎产品粒度不变。锤式破碎机广泛用于破碎各种中硬度以下、且磨蚀性弱的物料。锤式破碎机由于具有一定的混匀和自行清理作用，能够破碎含有水分及油质的有机物。5.1.3球磨机5.1.3.1工作原理球磨机是装有研磨介质的密闭圆筒，在传动装置带动下产生回转运动，物料在筒内受到研磨及冲击作用而粉碎。5.1.3.2球磨机的特点优点为：适应性强，生产能力大，能满足工业大生产需要；粉碎比大，粉碎物细度可根据需要进行调整；既可干法也可湿法作业，亦可将干燥和磨粉操作同时进行，对混合物的磨粉还有均化作用；系统封闭，可达到无菌要求；结构简单，运行可靠，易于维修。缺点是：工作效率低、单位产量能耗大；机体笨重，噪声较大；转速一般为15～30r/min左右，须配置昂贵的大型减速装置5.1.3.3球磨机的应用球磨机广泛应用于结晶性药物、以及融化的树脂、树胶、非组织的脆性药物的粉磨。由于封闭操作，球磨机可用于对具有刺激性的药物的粉碎，可防止粉尘飞扬；对具有较大吸湿性浸膏可防止吸潮；对挥发性药物及其他细料药也适用；对与铁易起反应的药物可用瓷质球磨机进行粉碎。5.1.4振动磨振动磨是一种利用振动原理来进行固体物料粉磨的设备，能有效地进行细磨和超细磨。振动磨的特点：①研磨效率高；②研磨成品粒径细粒径均匀，可以得到较窄的粒度分布；③可以实现研磨工序连续化，并且可以采用完全封闭式操作，改善操作环境，或充以惰性气体。可以用以易燃、易爆、易于氧化的固体物料的粉碎；④粉碎温度易调节；⑤外形尺寸比球磨机小，占地面积小，操作方便，维修管理容易；但振动磨运转时产生噪声(90～120dB)大，需要采取隔音和消音等措施使之降低到90dB以下。振动磨的应用振动磨的应用范围是相当广泛的，除可用于脆性物料的粉碎外，对于任何纤维状、高韧性、高硬度或有一定含水率的物料均可粉碎。对花粉及其他孢子植物等要求打破细胞壁的物料，其破壁率高于95％；适于粒径为150～2000目(5m)的粉碎要求，使用特殊工艺时，可达0.3m；同时适于干法和湿法粉碎，湿法粉碎时可加入水、乙醇或其他液体。5.1.5气流磨气流磨又称为气流粉碎机、流能磨，它与其他超细粉碎设备不同，它的基本粉碎原理是利用高速弹性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、破裂，而最终获得超粉碎。目前工业上应用的气流磨主要有以下几种类型：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。气流磨的特点：优点：①粉碎强度大、产品粒度微细、颗粒规整、表面光滑；②产品粒度分布窄，单一颗粒成分多；③产品纯度高，设备结构简单，易于清理，可获得极纯产品，还可进行无菌作业；④可以粉碎坚硬物料；⑤适用于粉碎热敏性及易燃易爆物料；⑥可以在机内实现粉碎与干燥、粉碎与混合、粉碎与化学反应等联合作业；⑦能量利用率高。尽管气流粉碎缺点：①辅助设备多、一次性投资大；②影响运行的因素多，操作不稳定；③粉碎成本较高；④噪声较大；⑤粉碎系统堵塞时会发生倒料现象，喷出大量粉尘，恶化操作环境。5.2.1颗粒分级颗粒分级是将颗粒按粒径大小分成两种或两种以上颗粒群的操作过程，可分为机械筛分与流体分级两大类。筛分可以达到如下目的：①筛除粗粒或异物，如固体制剂的原辅料等；②筛除细粉或杂质，如中药材的筛选、去除碎屑及杂质等；③整粒，筛除粗粒及细粉以得到粒度较均一的产品，如冲剂等；④粉末分级，满足丸剂、散剂等制剂要求。粉末分等如下：最粗粉指能全部通过一号筛，但混有能通过三号筛不超过20％的粉末粗粉指能全部通过二号筛，但混有能通过四号筛不超过40％的粉末中粉指能全部通过四号筛，但混有能通过五号筛不超过60％的粉末细粉指能全部通过五号筛，但混有能通过六号筛不少于95％的粉末最细粉指能全部通过六号筛，但混有能通过七号筛不少于95％的粉末极细粉指能全部通过八号筛，但混有能通过九号筛不少于95％的粉末5.2.1.2流体分级流体分级是根据固体颗粒在流体介质中沉降速度的不同而进行分离的过程。按所用的流体介质不同，可分为湿式分级与干式分级两类，其基本原理均一样。在制药工业中，常用的流体分级设备有：涡轮分级机等。①MS型涡轮分级机也称为微细分级机②MSS型涡轮分级机又称为超微分级机5.2.2摇动筛摇动筛是由将筛网制成的筛面装在机架上并利用曲柄连杆机构使筛面作往复摇晃运动而组成的。工业上用的摇动筛有单箱式和双箱(共轴)式两类摇动筛属于慢速筛分机，其处理量和筛分效率都较低，此筛常用于小量生产，也适用于筛毒性、刺激性或质轻的药粉，避免细粉飞扬。5.2.3振动筛振动筛是采用激振装置(电磁振动或机械振动)使筛箱带动筛面或直接带动筛面产生振动，促使物料在筛面上不断运动，防止筛孔堵塞，提高筛分效率。根据筛箱的运动轨迹不同，振动筛可以分为圆运动振动筛(单轴惯性振动筛)、直线运动振动筛(双轴惯性振动筛)和三维振动圆筛。筛选设备的操作和维护：⑴粉末要干燥。⑵药筛内放入粉末不宜太多⑶机器安装前检查在运输和储藏过程中是否有破坏⑷安装完毕后要进行1到4小时试运转⑸应在无负载下启动，待运转平稳后开始给料⑹停机前先停止给料，待筛面上物料排除后再停机5.3均化设备制备乳状液或悬浮液的操作称为均化。5.3.1均质机均质机主要用于互不相溶液体中的液—液和固—液混合。均质机有粉碎和混合双重功能，将一种液滴或固体颗粒粉碎成为极细微粒或小液滴分散在另一种液体之中，使混合液成为稳定的悬浮液。工作原理：当柱塞向右运动时，腔容积增大，压力降低，液体顶开吸料阀门进入泵腔，完成吸料过程。当柱塞向左运动时，腔容积逐渐减小，压力增加，关闭吸料阀门，打开排料阀门，将腔内液体排出，完成排料过程。5.3.2胶体磨胶体磨是利用高剪切作用对物料进行破碎细化。胶体磨定子和转子之间形成微小间隙并可调节。工作原理：在转子的高速转动下，物料通过定子与转子之间的环间隙，由于转子高速旋转，附于转子表面上的物料速度最大，而附于定子面上的物料速度为零。其间产生很大的速度梯度，物料受其剪切力、摩擦力、撞击力和高频振动等复合力的作用而被粉碎、分散、研磨、细化和均质。作业：1.粉碎的目的2.粉碎机械的选择原则3.球磨机粉碎物料的原理是什么，它有哪些应用？4.振动磨的特点及应用5.气流磨的特点6.什么是流体分级，分为哪两类？7.机械筛分的目的8.均质机、胶体磨的工作原理