《制药设备与工艺设计》混合与制粒设备

第二章混合与制粒设备第一节混合混合•混合的概念混合是指两种或两种以上的固体粉料，在混合设备中相互分散而达到均一状态的操作。•混合设备中固体可分为粒体和粉体。粒体的力学行为主要受到重力控制，而粉体(粒径小于50微米)的力学行为受到附着力控制。附着力越大粉体越容易形成凝聚体，即容易发生逆粉碎现象。粒径大小对混合物性能的影响主要是通过两相的界面作用的，过小的粒子对混合物的力学性能不一定有好处。•由于需要混合的物料粒度小，密度小，附着性、凝聚性、分散性强等特点，给混合操作带来一定的难度。混合效果直接影响制剂的外观质量及内在质量。如在片剂生产中，混合不好，片剂会出现斑点，崩解时限、强度不合格等，从而影响药效。特别是含量非常低的毒性药物、长期连续服用的药物、有效血药浓度和中毒浓度接近的药物等情况。混合机理•对流混合粒子由一个空间位置向另一个空间位置的运动，两种或两种以上组分在相互占有的空间内发生运动，以期达到各组分的均布。•剪切混合(紊流扩散)粒子群内部作用力使得在不同区域间发生剪切作用而产生滑动面，破坏粒子群的凝聚状态。•扩散混合相邻粒子的无规则运动时相互交换位置而进行的局部混合。混合度•混合度的概念混合度是衡量混合过程中物料混合均匀程度的指标。混合度可用混合前后的颜色、示踪剂、粒度分布等各种物理量的变化来判断。均一的混合物是指在混合物中任一点检出的主要成分的概率都相等，称为统计上的完全混合状态。影响混合的因素•物料的粉体性质粒径、粒子形态、密度等存在差异时，混合后容易发生离析现象。一般来说粒径的影响最大，密度的影响在流态化操作中比粒径更显著。•设备类型混合机内部形状及尺寸，材料表面等情况。•操作条件物料的充填量、装料方式、混合比、混合机的转动速度及混合时间等影响混合效果。混合设备•混合设备分类根据容器是否运动大致可分为两大类：容器旋转型和容器固定型。根据分期施加的动能，可以分为容器回转式、机械搅拌式、气流式以及这几种类型的组合形式。•容器旋转型这类混合机械结构简单，混合速度慢，混合度较高，混合机内部清扫容易。适用于物性差异小、流动性好的粉体间的混合。但不适用与含有水分、附着性强的粉体混合。转速和混合时间对混合效果影响显著！典型代表：V型混合机和三维运动混合机V型混合机•工作原理随着混合室的旋转，粉粒体在V型圆筒内连续反复地分割、合并。反复进行剪切和扩散运动，同时粒子之间产生滑移，进行空间多次叠加。粒子不断分布在新产生的表面上，当容器围绕转轴旋转一周时，容器内的物料一合一并，容器不停转动时物料多次的分开与混合，从而达到混合效果。•特点具有筒体无死角，不积料，速度快，混合时间短的特点，筒体及外观部位采用不锈钢材料制成，快接独特设计，可快速更换，清洗方便。三维运动混合机•工作原理SYH型三维混合机当主动轴以等速回转时，从动轴则以变速向相反方向旋转，使料筒同时具有平稳、自转和可倒置的翻滚运动，迫使料筒内的物料受到强烈的交替脉冲作用而产生沿筒体环向、径向和轴向的三个方向的复合运动，物料交替地处于聚集和弥散状态。•特点主动轴旋转一周时，物料在容器内除被抛落、平移外，还作翻倒运动，进行有效的对流混合、剪切混合和扩散混合，使混合在没有离心力作用下进行，故具有混合均匀程度高、物料装载系数大的特点，特别是物料间密度、形状、粒径差异较大时能够得到很好的混合效果。双臂快夹容器式混合机•工作原理快夹容器式混合机在混料操作时，推入方型回转臂内，臂内压力传感器在感知有料斗进入，方型回转臂开始提升，夹紧装置动作，并将料斗夹紧,使料斗离开地面一定距离以便回转。混合机回转按工艺参数进行混合作业。•特点1、该机是机、电、液、气一体化高科技产品。采用工业微机控制，实现了完全自动操作。结构合理、工作平稳、操作简便、工艺参数调整方便。2、单机可配多种规格和数量的料斗；混合后的物料随料斗从回转臂上随斗卸下，可直接转入下道工序。这样不但大大提高了混合机的使用效率，同时也避免了因转料造成物料污染。3、本机料斗“斜夹”的独特设计，能使物料在混合过程中产生多维运动从而大大地提高了混合的均匀度,提高了料斗的装载系数。4、该机结构简单、可靠，维修、清洗方便，符合药品GMP的要求。5、内置有全自动故障自诊断系统，对故障部位及原因有提示报警功能。容器固定型混合机•槽型混合机工作原理工作时螺旋带表面推动物料移动，由于物料间相互摩擦作用，使得物料上下翻动，同时一部分物料也沿螺旋方向滚动，形成了部分物料发生螺旋状的轴向移动，而在螺带中心处物料与四周物料的位置发生更换，从而达到混合目的。•特点槽型混合机结构简单，操作方便，但这类混合机的混合强度较小，所需混合时间较长。此外，当两种密度差异较大的物料进行混合时，密度大的物料容易沉积在底部。搅拌效率低，混合时间长，而混合时搅拌轴两端的密封件容易漏粉，影响产品质量和成品率。•锥形混合机工作原理锥形混合机内部有一个或两个与锥体壁平行的提升螺旋，混合过程主要由锥体的自转和公转以不断改变物料的空间位置来完成。•特点螺旋锥形混合机搅拌作用力中等，可用于固体间或固体与液体间的混合。由于物料自上向下在锥体内不断翻滚，不同进料容积能够得到基本一致的混合效果。这类混合机操作时锥体密封，有利于生产安全和改善劳动环境。立式螺带混合设备•特点螺带式混合机适用于固（粉）—固（粉）的混合及固（粉）—液的混合。适用于常压操作环境。一个直接的驱动装置带动设备运动，特殊扭矩控制的联轴器可以使机器在满负荷的情况下启动，防止由于超负荷引起的危险。可根据用户要求，设计成带真空螺带式混合机、带冷却螺带式混合机或加热夹套螺带式混合机。混合速度快，一般粉体混合需十分钟左右。有手动螺带式混合机、电动螺带式混合机、气动螺带式混合机三种出料方式。混合设备选型的基本原则•根据过程的要求进行选型(1)产品的纯度混合器内表面应进行高精度抛光处理，而且要易于清洗操作。例如，转筒式混合设备。(2)密闭性转筒式混合设备密封性好，但不利于工作期间向内部加料，难以目测或机械监测混合过程。(3)粉碎作用如要求粉碎作用较小时，应避免选用高速叶轮混合器。(4)温升问题混合过程中产生温度升高对物料有影响时应该避免选用带有大量能量输入的设备。(5)磨损问题物料研磨性强的颗粒对设备的磨损较大时可以选用带有耐磨衬料的转筒式混合机。•根据混合物的质量要求选型混合设备的混合质量与混合效率两者之间相辅相成，比较混合器效率的唯一合理标准是平衡混合物的质量。定性的评价对选用混合设备有一定的参考作用，但还需要根据实际的操作工序选择合适的混合设备。•根据混合费用选型在决定混合过程总费用时，劳动工资费用占支配地位，任何降低劳动量的措施，都将促使单位操作费用明显降低。