第六章 粉体混合与造粒

1第六章粉体混合与造粒2一、混合（均化）通过机械的或流体的方法使得不同物理性质和化学性质的颗粒在宏观上分布均匀的过程。粉体工程重要的单元操作。第一节粉体的混合3（1）混合：固体的均化（2）搅拌：牛顿流体（液—液混合物固—液混合物）（3）捏和：非牛顿流体（高粘度糊状物粘滞性面团）混合对象4二、混合机理对流混合：粉粒子之间相对产生上下、左右移动扩散混合：粉粒子扩散到新出现的粉体面上剪切混合：粉体形成滑移面本质：外力颗粒产生相对位移5三、混合的随机性粒度相同的两种等量固体A和B粒子的混合原始状态理想完全状态随机完全状态工业上的混合最佳状态：无序的不规则排列6四、影响混合的因素偏析：粒子由于聚集及静电效应等原因所产生的逆均化现象。由于粒子具有某些特殊性能而优先占据系统中的若干部位（1）偏析的概念7物料粉体性质的影响粒径、粒子形态、密度、电荷、水分含量等设备类型的影响操作条件的影响（2）影响因素8①组分的比例：组分比例相差过大时，应采用等量递加混合法（又称配研法）混合，即量小粉体研细后，加入等体积其它粉体细粉混匀，如此倍量增加混合至全部混匀，再过筛混合即成。②组分的密度：若密度及粒度差异较大时，应将密度小（质轻）或粒径大者先放入混合容器中，再放入密度大（质重）或粒径小者，并选择适宜的混合时间。（3）均匀混合的措施9③组分的粘附性与带电性一般先加入量大或不易吸附的粉体，量少或易吸附者后加入。因混合摩擦而带电的粉末常阻碍均匀混合，通常可加少量表面活性剂克服。④含液体或易吸湿性的组分如含有液体组分时，可用其它组分吸收该液体。常用吸收剂有磷酸钙、白陶土。10五、混合质量评价混合均匀度：混合物中组分均匀分布的程度。混合物中任意单位容积或单位重量内所含某种组分的粒子数与平均含量的接近程度。混合质量评价指标：合格率、标准偏差、离散度、均匀度11（1）合格率若干个样品在规定质量标准上下限之内的百分率样品12345678910平均值（％）第一组99.593.894.090.293.586.294.090.398.985.492.5第二组94.193.992.593.590.294.890.589.591.589.992.0不能反映全部样品的波动幅度12（2）标准偏差样本均值：抽出一个样本（一组样品），得到一批数据，每组数据的算术平均值n12nii=111x=(x+x++x)=xnn标准偏差（均方差根）：表示数据波动幅度n2tdii=11S=(x-x)n-1n：数据的数量xi：每个数据的数值13总体的标准偏差，用σ表示：Xi—每个数据的数值a－总体的数据均值212)(1niiaXn14（3）混合度M：完全分离状态时M=0；完全混合时M=l；混合过程中的M值为0~1220202rSSSSM15（4）离散度R离散度R（变异系数）:不均匀程度。R数值愈小说明混合的均匀度愈高。tdSCV(%)100%x＝R混合均匀度T＝100%－R16六、混合质量检验根据配合料的均匀性与化学组成的正确性来评定。均匀度测定的基本内容：试样采取、试样分析（1）试样取样：试样大小：过大混合差的被评价的好试样数量：50取样位置：无须、随机17（2）试样分析化学分析法：滴定、电导、比色法等筛分法：分析粒度分布的情况白度法：快速、简便粒子示踪法18六、均化设备一般常见的混合机可分为三大类：机械式混合机、气力混合机和连续混合机机械式均化设备重力式、强制式气力均化设备流化式、重力式、脉冲式19（一）机械式均化设备（1）重力式（回转容器型）物料在绕水平轴（倾斜）转动的容器内进行均化。20圆筒式V式21（2）强制式（固定容器型）利用旋转的搅拌叶片使固定容器(个别也有容器旋转的，以加强混合作用)内的物料强行混合22（二）气力均化设备特点：没有运动部件，混合程度高，装置容量大，功率消耗低，结构简单，维护方便，费用低23均化原理：压缩空气经库底充气装置的透气层进入库内的料层，使库内料粉松动并呈流态化。库底充气装置各区按一定规律改变进气压力或进气量，会使已呈流态化的粉料也按同样的规律产生上下翻滚和激烈搅拌，从而使全库生料得到充分混合，最终达到成分均匀一致的目的。（1）流化式气力混合（间歇均化库）24（2）重力式气力混合利用物料在圆锥状料斗的流动，在汇合出口处具有混合作用25（三）连续混合机连续混合机：立式连续混合机、V型连续混合机和高速回转连续混合机三种26连续混合机的特点优点：连续化自动化，占地少减少中间储存环节，有利于提高混合度缺点：连续混合价格提高参与混合组分不宜过多微量组分加入不易计量对工艺线上变化适应性差。27原料的预均化：经破碎的原料的化学成分是很不均齐的，为使原料成分初步趋于均齐而采用一定的堆放和取用方式。预均化堆场（库）：一种特殊的均化设备，代替常规的储库，在存储的同时实现原料的均化，满足稳定、优质生产的需要。（一）预均化七、预均化堆场28“平铺直取”：即采取堆料机将料一层一层地铺起来，用料时，采用取料机垂直切取料层，这样取得的生料就较均齐。（二）原料预均化的基本原理预均化堆场的组成：堆场建筑物进料皮带机堆料机料堆取料机取料皮带机取样装置29（三）预均化堆场的作用储存作用：预均化堆场作为一种储存设施对原料提供足够的储备。均化作用：预均化堆场能对所储存的物料进行均化。（处理物料量大、能耗省和均化效果好；消除采场原料的天然差别，扩大低品味原料的应用价值）陈化、配料作用：预均化堆场可以用作陈化原料，也可用作不同原料按一定质量比例配成具有一定成分要求的混合料堆，具有足够的时间在生产前对原料进行质量控制。30（四）预均化堆场的布置（一）矩形堆积（二）环形堆积（三）圆形堆积（四）锥形堆积31（五）堆料方式（1）人字形堆料法堆料点在矩形料堆纵向中心线上，堆料机沿着纵长方向在两端之间定速往返卸料，即可完成两层物料的堆料32（2）波浪型堆料法物料在堆场底部整个宽度内堆成许多平行而紧靠的条状料带，每条料带的横截面是等腰三角形，然后第二层平行紧靠的条料带又铺在第一层上，但堆料点落在原来的平行各料带之间，使新料带不仅填满原来料带之间的低谷，而且使之成为新的波峰。33（3）水平堆料法堆料机先在堆场底部均匀地平铺一层物料，然后再一层层铺上去。34（4）倾斜层堆料法分别先在一侧或一端堆成一条料带，其横截面是等腰三角形，然后将堆料机的落料点相中心稍稍移一移，再堆成一个料带，其截面是一个较大的等腰三角形，直到将堆场堆满为止。35（六）取料方式（1）端面取料取料机从料堆的一端向另一端推进，取料再料堆整个横截面上进行。（2）侧面取料取料机再料堆的一侧，从一端到另一端沿着料堆纵向往返取料。（3）底部取料36作业：1、简述均化设备的类型及原理。2、预均化堆场的工作原理及作用。37一、基本概念造粒（粒化）：将粉状物料添加结合剂做成流动性好的固体颗粒的操作。造粒的意义：（1）保持混合物的均匀度（2）改善物理化学反应的条件（3）提高物料流动性（4）制造各种形状的产品第二节粉体的造粒38（1）粒子间的结合力五种不同方式：(1)由范德华力、静电力、磁力产生的固体粒子间引力(2)自由流动的液体产生的界面能力和毛细能力(3)不可流动液体产生的附着力与粘着力(4)粒子间固体桥(5)粒子间机械镶嵌二、造粒机理39（2）润湿剂和粘合剂润湿剂：指本身无粘性，但能诱发待制粒物料的粘性，从而达到制粒、压片的目的。（水、乙醇）粘合剂：具有粘性的物质，借助其粘性能将两种分离的材料连接在一起。（淀粉浆、纤维素衍生物、聚乙二醇、聚乙烯醇）40从液体架桥到固体架桥过渡主要有两种形式：架桥液中被溶解的物质(可溶性粉体)经干燥后析出结晶而成固体架桥。高粘度的液体架桥在干燥时溶剂蒸发，残留的粘合剂成为固体架桥。（3）从液体架桥到固体架桥过渡41（4）粒化过程粒化核的产生凝聚物的长大颗粒的球化整粒42三、影响粒化的因素粉料的粒度及颗粒空隙率一般的，颗粒的强度与物料的粒度大小成反比液体表面张力及粘结剂粒化机尺寸及操作粒化机尺寸、转速、倾斜角喷洒液体量与颗粒质量的关系温度的影响43湿法制粒压片法干法制粒压片法直接粉末（结晶）压片法半干式颗粒（空白颗粒）压片法四、造粒方法医药片剂制造工艺44片剂：是指药物与辅料均匀混合后压制而成的片状制剂，它是现代药物制剂中应用最为广泛的重要剂型之一，其外观既有圆形的，也有异形的（如椭圆型、三角形、菱形等）片剂的优点：（1）剂量准确，含量均匀，以片数作为剂量单位；（2）化学稳定性较好；（3）携带、运输、服用均较方便；（4）生产的机械化、自动化程度较高45（一）湿法制粒压片法主料辅料粉碎过筛混合粘合剂造粒干燥整粒润滑剂混合压片湿法制粒压片法工艺流程图湿法制粒：是将粉料和辅料的粉末混合均匀后加入液体粘合剂制备颗粒的方法46（二）干法制粒压片法：是将粉料和辅料的粉末混合均匀、压缩成大片状或板状后，粉碎成所需大小颗粒的方法。制备方法分为重压法和滚压法。（三）直接粉末压片法：是不经过制粒过程直接把药物和辅料的混合物进行压片的方法。（四）半干式颗粒压片法：是将物料粉末和预先制好的辅料颗粒（空白颗粒）混合进行压片的方法。47五、湿法造粒方法转动造粒方法挤压造粒方法高速搅拌造粒方法流化床造粒方法喷雾造粒方法液相中晶析造粒法复合型造粒方法48在粉料中加入一定量的粘合剂，在转动、摇动、搅拌等作用下使粉末结聚成具有一定强度的球形粒子的方法。（一）转动造粒使粉料成粒的作用力分为：粒子表面对水的吸附力；附着在粒子表面液膜的表面张力和毛细力；粘结剂的粘结作用及干燥后结晶产生的固相拱桥作用49先将粉料与粘合剂混匀后制成软材，然后将软材用强制挤压的方式通过具有一定大小的筛孔而制粒的方法。（二）挤压造粒50挤压式制粒机的特点:①颗粒的粒度由筛网的孔径大小调节，可制得粒径范围在0.3~30mm左右，粒子为圆柱状，粒度分布较窄；②颗粒的松软程度可用不同粘合剂及其加入的量调节以适应压片的需要；③制粒过程中经过混合、制软材等，程序多、劳动强度大，不适合大批量生产；④制备小粒径颗粒时筛网的寿命短等。51当物料粉末在容器内自下而上的气流作用下保持悬浮的流化状态时，液体粘合剂向流化层喷入使粉末聚结成颗粒的方法。（三）流化喷雾制粒52流化床制粒主要影响因素：①粘合剂的种类、加入量；②原料粉末的粒度；③操作条件。流化床制粒的特点：①混合、制粒、干燥3个步骤在密闭容器内一次完成；②制粒全过程不受外力作用，仅受床内气流影响，故制得的颗粒密度小，粒子强度低，但颗粒的粒度均匀，流动性、压缩成形性好。53先将原料粉末和辅料加入到高速搅拌制粒机的容器内，搅拌混合后加入粘合剂，高速搅拌制粒的方法。（四）高速搅拌造粒54高速搅拌制粒主要影响因素：①粘合剂的种类、加入量、加入方式；②原料粉末的粒度(粒度越小，有利于制粒)；③搅拌速度；④搅拌器的形状与角度、切割刀的位置等。55高速搅拌制粒的特点：①颗粒的粒度由外部破坏力与颗粒内部团聚力所平均的结果决定；②可制备致密、高强度的适于胶囊剂的颗粒，也可制松软的适合压片的颗粒；③在一个容器中进行混合、捏合、制粒过程，工序少、操作简单、快速。56（五）喷雾制粒方法喷雾制粒法是把粉体原料溶液或混悬液喷雾于干燥室内，在热气流的作用下使雾滴中的水分迅速蒸发以直接获得球状干燥细颗粒的方法。57喷雾制粒的优点：通过粉体造粒、改善流动性、减少粉尘飞扬；混合，制粒，干燥在一机内完成一步法制粒；热风温度高，但雾滴比表面积大，干燥速度非常快(数秒至数十秒)，物料的受热时间极短，干燥物料的温度相对低，适合于热敏性物料的处理；粒度范围约在30至数百微米58喷雾制粒的缺点：①设备高大、汽化大量液体，因此设备费用高、能耗大、操作费用高；②粘性较大料液易粘壁而使用受到限制。喷雾制粒技术的应用：59第三节微胶囊造粒技术微胶囊：是指利用天然的或合成的高分子材料将固体（或液体、气体）包裹而成的微小胶囊。微胶囊的直径一般都在1-1000μm范围内，但大多数分布在5-200μm范围。一、基本概念壁