第三章粉碎原理與設備

第三章粉碎原理與設備學習目標：1.掌握粉碎的基本原理及方法，掌握常用粉碎機械的結構類型及工作原理；2.熟悉超微粉碎技術與設備的原理、優(yōu)缺點及設備的類型；3.了解粉碎機械的選擇、驗證與養(yǎng)護。當前第1頁\共有39頁\編于星期三\8點第一節(jié)粉碎的基本原理粉碎是借助外力將大塊固體物料粉碎成適宜碎塊或細粉的操作過程。一、粉碎目的：1.提高生物利用度；2.便于調劑和使用多種給藥途徑。二、粉碎的基本原理1.粉碎過程是利用外加機械力，部分的破壞物質分子間的內聚力。是機械能轉變?yōu)楸砻婺艿倪^程。當前第2頁\共有39頁\編于星期三\8點2.粉碎過程中，要及時分離已達到規(guī)定細度的粉末。3.脆性是物質在外力作用下斷裂破壞的性質，與聚合物結構及使用條件(溫度、外力作用速率等)有關。粉碎藥材時，根據不同的性質，采用不同的方法粉碎。比如對樟腦、冰片等粉碎時加入少量揮發(fā)性液體；具有一定彈性的乳香、沒藥，在低溫下粉碎；注意防止低共熔現象；不溶于水的藥物，利用顆粒不同的重量進行分離，水飛法。當前第3頁\共有39頁\編于星期三\8點4.粉碎的作用力：包括截切、擠壓、撞擊及劈裂等。5.粉碎規(guī)則：保持藥物的組成和藥理作用不變；粉碎至需要粒度大小，不過度粉碎；難以粉碎部分，不隨意丟棄；毒性或刺激性較強的藥物粉碎中注意勞動保護與環(huán)境安全。當前第4頁\共有39頁\編于星期三\8點三、粉碎方法：干法粉碎和濕法粉碎1.干法粉碎：是指藥物經過適當干燥處理，使達到一定的含水量再粉碎的方法。注意干燥過程中，溫度不宜過高，易風化藥物應避免失失水。單獨粉碎：貴細藥材、毒性藥材、刺激性藥材混合粉碎：粉碎過程中混合。注意低共熔現象。特殊處理：油性和黏性成分較多的藥材，“串油”是指將油性大的藥材暫時不粉碎，將其余藥材先粉碎至合格粒度，再粉碎油性大的藥材，在粉碎油性大的藥材過程中，加入已經粉碎好的藥材粉末。當前第5頁\共有39頁\編于星期三\8點“串料”是指將處方中“黏性”大的飲片留下，先將其它飲片粉碎成粗粉，再摻入黏性大的飲片進行粉粹一次至合格粒度。蒸罐：針對有些不宜先加工炮制成飲片的藥材，比如烏雞、鹿肉、羊肉等。當前第6頁\共有39頁\編于星期三\8點四、中藥材粉碎的特點與影響因素1.中藥材粉碎的特點：粒度分為破碎、磨碎和超細磨碎。中藥散劑、丸劑用藥材粉末屬于磨碎范圍，浸提用藥材的粒度屬于破碎范圍。粒度越小浸出速率并不一定越高。2.影響因素粉碎方法：干法與濕法粉碎時間：設定最佳粉碎時間粉碎性質、進料速度及進料粒度當前第7頁\共有39頁\編于星期三\8點第二節(jié)粉碎機械一、乳缽：常見的有瓷制、玻璃制及瑪瑙制等。二、沖缽：小型的常用銅沖缽；大型的為石料制成，為機動沖缽。當前第8頁\共有39頁\編于星期三\8點三、球磨機1.結構與工作原理結構：當前第9頁\共有39頁\編于星期三\8點筒體：當前第10頁\共有39頁\編于星期三\8點耐磨鋼球鑄造鋼球當前第11頁\共有39頁\編于星期三\8點當前第12頁\共有39頁\編于星期三\8點工作原理：將物料通過進料端蓋喂入筒體內，通過筒體的旋轉作用產生離心力和摩擦力，使研磨介質和物料隨著筒壁上升至一定高度時，利用自身的重量呈拋物線落下或瀉落而下，依靠相應的沖擊力和運動時的研磨作用來實現對物料的研磨，最后從出料端排出。當前第13頁\共有39頁\編于星期三\8點2.種類2.1操作狀態(tài)：干法球磨機和濕法球磨機、間隙球磨機和連續(xù)球磨機。2.2筒體長徑比：短球磨機（L/D﹤2）、中長球磨機（L/D=3）、長球磨機（又稱管磨機）（L/D﹥4）。2.3研磨介質種類：球磨機（鋼球）、棒磨機（2-4個倉）、石磨（卵石、礫石等）。2.4卸料方式：尾端卸料式球磨機和中央式球磨機。2.5轉動方式：中央轉動式球磨機和筒體大齒轉動球磨機。當前第14頁\共有39頁\編于星期三\8點3.磨介的運動規(guī)律：瀉落式、拋物式、離心式球磨機的工作參數關聯(lián)圖當前第15頁\共有39頁\編于星期三\8點4.球磨機的特點優(yōu)點：適應性強、生產能力大、滿足工業(yè)化大生產；粉碎比大，粉碎粗細可根據實際需要調整；結構簡單，運行可靠，易于維修等。缺點：效率低、能耗大；機體笨重，噪聲較大；配備昂貴的大型減速裝備等適用對象：結晶藥物、脆性藥物及非組織性中草藥。在密閉操作時可用于毒性藥物、貴重藥物、吸濕性或刺激性藥物。當前第16頁\共有39頁\編于星期三\8點四、振動磨1.結構和工作原理結構：槽型或圓筒形磨體、激振器、支撐彈簧和驅動電機等部件組成。振動粉碎機結構示意圖當前第17頁\共有39頁\編于星期三\8點工作原理：通過驅動電機帶動激振器旋轉，產生周期性的激振力，筒體在支撐彈簧上產生高頻振動，在筒體內的研磨介質通過三種運動（強烈拋射運動、高速自傳運動、慢速的公轉運動）與物料進行作用，在介質的沖擊與研磨作用下磨細。當前第18頁\共有39頁\編于星期三\8點2.特點優(yōu)點：效率高；粒徑分布均勻；可實現連續(xù)化生產；粉碎溫度易調節(jié)；操作樣式可采用完全封閉，改善工作環(huán)境，或填充惰性氣體，用于易燃、易爆、易氧化的固體物料粉碎；操作方便，易于維修。缺點：噪聲大當前第19頁\共有39頁\編于星期三\8點五、流能磨1.流能磨又稱氣流粉碎機、氣流磨2.粉碎原理：利用高速氣流噴出時形成的強烈多相紊流場，使其中的固體顆粒在自撞中或與沖擊板、器壁撞擊中發(fā)生變形、破碎。3.類型：扁平式氣流磨、循環(huán)管式氣流磨、對噴式氣流磨、流化床對射磨。當前第20頁\共有39頁\編于星期三\8點扁平式氣流磨：原理：主要粉碎作用區(qū)域在噴嘴附近，而顆粒之間碰撞的頻率遠遠高于顆粒與器壁的碰撞，因此氣流磨機中的主要粉碎作用以顆粒之間的沖擊碰撞為主(80%以上)，只有不要20%的顆粒是由于與粉碎室內壁撞擊和摩擦而粉碎。結構：進料裝置、氣流分配室、氣流噴嘴、粉碎分級室、成品收集器和廢氣排出管等。當前第21頁\共有39頁\編于星期三\8點當前第22頁\共有39頁\編于星期三\8點循環(huán)管式氣流磨：又稱跑道式氣流粉碎機。結構與工作原理當前第23頁\共有39頁\編于星期三\8點工作原理:物料經加料器由汾丘里噴嘴送入粉碎區(qū)，氣流經一組研磨噴嘴噴入不等徑變曲率的跑道形循環(huán)管式粉碎室，并加速顆粒使之相互沖擊、空氣碰撞、摩擦而粉碎。氣流旋流攜帶被粉碎的顆粒，沿上行管向上運動進入分級區(qū)，在分級區(qū)，由于離心力場的作用與分級區(qū)輪廓的配合，使密集的顆粒流分流，細粒在內層經分級器分級后排出，作為成品捕集；粗粒在外層沿下行管返回繼續(xù)循環(huán)粉碎。當前第24頁\共有39頁\編于星期三\8點特點：粒度分布范圍較窄，產品較細；分級區(qū)的彎曲管壁設計成減磨曲線狀，所以循環(huán)管內壁的磨損大大減輕，適用于較硬物料的粉碎；適用于低熔點、熱敏性物料的粉碎；實現混合與分散的效果。當前第25頁\共有39頁\編于星期三\8點對噴式氣流磨：結構原理：在粉碎室中心附近正面碰撞。特點：能量利用率高；粉碎產品粒度??；粉碎熱敏性物料時，還可以采用惰性氣體。當前第26頁\共有39頁\編于星期三\8點流化床對射磨：特點：磨腔中形成三束氣流，在中心形成碰撞、摩擦而粉碎。當前第27頁\共有39頁\編于星期三\8點六、膠體磨1.結構與工作原理結構：帶斜槽的錐形轉子和定子組成磨碎面。特點：具有操作方便、環(huán)保、效率高、體積小、性能穩(wěn)定等特點。常用于制備混懸液、乳濁液、膠體溶液、注射劑等，膠體磨屬于高精密機械。當前第28頁\共有39頁\編于星期三\8點七、錘擊式破碎機1.結構與工作原理：主要工作部件是帶有錘子的轉子。物料進入后受高速運動的錘子的打擊、沖擊、剪切、研磨作用而粉碎。轉子下部設有篩板。2.種類、特點及應用種類：按轉子數目，單轉子錘式和雙轉子錘式；按轉子回轉方向，分為可逆式和不可逆；按轉子排數，分為單排式和多排式；按轉子的連接方式，分固定錘子和活動錘子。固定錘子用于軟質物料的粉碎。特點：構造簡單、能耗低、體積緊湊、較高生產能力。應用：破碎各種中硬度以下、且無腐蝕性的物料。當前第29頁\共有39頁\編于星期三\8點八、萬能粉碎機（柴田式粉碎機）1.結構與工作原理結構：主要由機殼、動力軸和篩板等組成。工作原理：2.應用萬能粉碎機是中藥廠普遍應用的粉碎機，粉碎能力最大。適用于植物、動物以及硬度不大的礦物類藥，不宜粉碎硬度較大和含油較多的藥材。當前第30頁\共有39頁\編于星期三\8點九、羚羊角粉碎機帶有齒輪銼。十、FSZ粉碎機組1.結構與工作原理結構：粉碎機、吸塵收集裝置2.應用及特點應用：具有一定脆性的藥物特點：結構簡單、效率高、能耗低、無粉塵。缺點是通用性小，不適于具有纖維性及黏度大的藥物。當前第31頁\共有39頁\編于星期三\8點第三節(jié)超微粉碎技術與設備超微粉碎是利用機械或流體動力的方法克服固體內部凝聚力使之破碎，從而將物料顆粒粉碎至微米甚至納米級的操作技術。產品稱為微粉。微粉具有一般顆粒所沒有的特殊理化性質，如良好的溶解性、分散性、吸附性、化學反應活性等。中藥微粉主要以植物細胞破壁為目的，動物藥以破膜為要求。一、超微粉碎原理粉碎原理與普通粉碎相同，只是細度要求更高。當前第32頁\共有39頁\編于星期三\8點當前第33頁\共有39頁\編于星期三\8點二、粉碎目的1.增強有效成分吸收速率及提高溶出量一方面，微粉粒徑小，易吸附于小腸壁，提高了有效成分的吸收；另一方面，微粉比表面積大，顯著增加有效成分的吸收量。動植物及礦物藥。2.保留中藥材的屬性和功能保留了處方全組分，在中醫(yī)藥基礎理論指導下應用，較好的處理了繼承與創(chuàng)新的問題。當前第34頁\共有39頁\編于星期三\8點三、方法與要求方法：深度冷凍超微粉碎。常用有三種：要求：溫度條件苛刻。缺點是生產成本極高，對附加值不高的藥材不適用。對于液氮冷凍，注意對藥物的污染問題。四、粉碎設備1.新型高細球磨機。分2-3倉，破碎后繼續(xù)粉碎。當前第35頁\共有39頁\編于星期三\8點2.振動球磨機細磨技術參數：振動強度、振幅、頻率、介質類型及填充率等等。3.特點：粒度細，密封結構無需處理粉塵等。當前第36頁\共有39頁\編于星期三\8點第四節(jié)粉碎機械的選擇、驗證與養(yǎng)護一、粉碎機械的選擇1.需要粒度與粉碎比2.原料性質及狀