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第九章粉体生产设备《制药设备及技术》学习目标1.掌握粉碎的含义和基本原理；掌握粉碎的方法。2.熟悉粉碎的意义；熟悉影响粉碎的因素；了解粉碎度。3.熟悉各类粉碎设备的分类、结构组成、工作原理、操作技术、特点和适用范围。4.掌握药筛的种类和粉末分等；熟悉筛分设备分类、结构组成、工作原理、操作技术、特点和适用范围；了解筛析的目的。5.熟悉混合设备分类、结构组成、工作原理、操作技术、特点和适用范围；了解混合的机理。6.掌握制粒的概念、分类和制粒方法；熟悉制粒的目的；熟悉筛分设备分类、结构组成、工作原理、操作技术、特点和适用范围；了解制粒的机理。第一节粉碎设备一、粉碎的含义及意义概念：粉碎是借机械力将大块固体物质破碎成规定细度颗粒或细粉的操作过程。意义：①增加药物的表面积，促进药物的溶解和吸收，提高难溶性药物的溶出度和生物利用度；②改善药物流动性，有利于调剂和服用；③利于加速中药中有效成分的浸出，中药材的薄片较厚片，颗粒饮片又较薄片易于浸出和煎煮；④有利于制备多种制剂，如混悬液、丸剂、散剂、胶囊剂等。⑤便于新鲜中药材的干燥和贮存。⑥超微粉碎后改变药物特性，利于提高药物疗效，降低毒性和不良反应。第一节粉碎设备二、粉碎的基本原理（一）基本原理粉碎过程就是借助于外力部分地破坏物质分子间的内聚力，达到粉碎目的的过程，即将机械能转变成表面能的过程。这种转变是否完全，直接影响到粉碎的效率。药物经过粉碎后表面积增加，导致表面能的增加，产生不稳定性，已粉碎的粉末有重新聚集的趋势。要尽可能使机械能有效地用于粉碎过程，应随时分离出已达到要求细度的粉末，这样粗的粉粒就有充分的机会接受机械能，此粉碎方法称为自由粉碎。反之，若细的粉粒始终保持在粉碎系统中，不但能在粗的粉粒中间起缓冲作用，且会消耗大量机械能，被称之为缓冲粉碎，也产生了大量不需要的细粉末。第一节粉碎设备图9-1粉碎机械力示意图（二）影响粉碎的因素1．机械力机械力包括截切、挤压、研磨、撞击（锤击、捣碎）、劈裂及锉削等（图9-1），实际应用的粉碎机往往是几种机械力的综合。第一节粉碎设备药物的物理特性粉碎机械力硬而脆撞击、挤压硬而韧挤压硬而坚锉削脆、中等硬度撞击、劈裂、研磨韧或黏、中等硬度研磨、撞击动、植物组织截切、研磨表9-1粉碎机械力选择第一节粉碎设备2．物料的性质硬度硬度即物料的坚硬程度，常以摩氏指数来表示。中药材多属软质，但一些骨甲类药材较硬而韧，需要经过沙烫或炒制等加工才利于粉碎。脆性和弹性脆性指物料受外力冲击作用易于破碎成细小颗粒的性质。晶体物料具有一定的晶格，容易粉碎；非晶体固体药物其分子排列不规则，受外力后内部质点之间产生相互运动，即质点的相对位置发生改变，因此产生变形，外力消除后，变形也随之消失，这种特性称为弹性。粉碎时部分机械能消耗于弹性变形而使粉碎效率降低。第一节粉碎设备水分一般认为所含水分越少，药材越脆，越有利于粉碎。含水量在3.3%～4%时，粉碎较易，也不易引起粉尘。温度粉碎过程中有部分机械能转为热能，可能对某些物料产生影响，如导致对热敏感性有效成分分解，或使药材受热变软、粘结，不能正常粉碎，出现此类情况，可低温粉碎。重聚性粉碎引起的表面能增加，形成不稳定状态，有趋于重新聚集的现象，称为重聚性，常采用混合粉碎使分子内聚力减小，以阻止再聚集现象发生。第一节粉碎设备3.粉碎原则①应保持药物的组成和药理作用不变；②药物粉碎至需要的粉碎度即可，不应过度粉碎；③较难粉碎的部分，如叶脉或纤维等不应随意丢弃，以免损失有效成分或使药物的含量相对增高；④粉碎毒性或刺激性较强的药物时，要严格注意劳动保护与安全技术。第一节粉碎设备3.粉碎原则粉碎度是固体药物粉碎成小颗粒的程度。常以物料粉碎前的平均直径（d）与已粉碎药物的平均直径(d1)的比值(n)来表示n=d/d1上式表明粉碎度是与物料粉碎后的粒子的直径成反比，即粒子越小，其粉碎度愈大。粉碎度大小的选择，取决于制备的药物剂型，医疗用途及药物本身性质。如内服散剂中不溶或难溶性药物用于治疗胃肠溃疡时，宜粉碎成细粉，以利分散，充分发挥其保护和治疗作用；用于眼粘黏膜的外用散剂需要极细粉末，以减轻刺激性；在提取中药材有效成分时，药材的极细粉末易形成糊状，不利于浸出。第一节粉碎设备粉碎度可分粗碎、中碎、细碎和超细碎四个等级：粗碎的粉碎度n为3～7，粉碎后的物料颗粒的平均直径在数十毫米至数毫米之间；中碎的n为20～60，平均直径在数毫米至数百微米之间；细碎的粉碎度n在100以上，平均直径在数百微米至数十微米之间；超细碎的粉碎度n可达200～1000，平均直径数十微米至数微米以下。第一节粉碎设备四、粉碎的方法（一）循环粉碎与开路粉碎循环粉碎：粉碎中，若含有尚未被充分粉碎的物料时，经筛析后粗颗粒重新返回到粉碎机进行第二次粉碎，如图9-2。开路粉碎：连续将待粉碎的物料供给粉碎机，同时不断地从粉碎机中把已粉碎的物料取出的操作，其物料只通过设备一次，如图9-3。1-加料器；2-内分级涡轮粉碎机；3-袋式脉冲捕集器4.6.8-阀门；5-星形排料器；7-风机图9-2循环粉碎第一节粉碎设备1-内分级涡轮粉碎机；2-加料斗及加料器；3.8-星形排料器；4.7.9-阀门；5-微细分级机；6-袋式脉冲捕集器；10-风机图9-3开路粉碎第一节粉碎设备(二)粉碎方法1．干法粉碎药物经过适当干燥处理（一般温度不超过80℃），使药物中的水分含量降低至一定限度（一般含水量5%）再粉碎的方法。一般药物均使用干法粉碎。（1）单独粉碎单独粉碎是指将一味药物单独进行粉碎，俗称“单研”。一般药物通常单独粉碎，便于在不同制剂中配伍使用。也应用于下列药物的粉碎：多数贵重细料药及刺激性药物，为了减少损耗和利于劳动保护，如牛黄、羚羊角、蟾酥等；含毒性成分的药物，如信石、马钱子、雄黄等；易于引起爆炸的氧化性、还原性药物粉碎；有些粗料药，如乳香、没药，因含有大量树脂，湿热季节难以粉碎，故常在冬春季单独粉碎成细分；作包衣材料及特殊用途的药物如滑石、代赭石也应单独粉碎。第一节粉碎设备（2）混合粉碎混合粉碎又称共研法，指处方中的部分或全部药物混合进行粉碎的方法。但在混合粉碎中遇有特殊药物时，需要作特殊处理。串料：当处方中含有大量粘液质、糖分或树脂胶等粘性药物时，如熟地、桂圆肉、山萸肉、黄精、玉竹、天冬、麦冬等。串油：处方中含大量油脂性药物，如桃仁、枣仁、柏子仁等。蒸罐：处方中含有新鲜动物药，如乌鸡、鹿肉等；及需蒸制的植物药，如地黄、何首乌等必须蒸煮。第一节粉碎设备2．湿法粉碎在药物中加入适量的水或其他液体一起研磨粉碎的方法，又称加液研磨法。选用液体以物料不膨胀、不起变化、不妨碍药效为原则，此法可减少粉尘飞扬，也可减少物料的黏附性而提高研磨粉碎效果。（1）水飞法将非水溶性药料先打成碎块，置于研钵中，加入适量水，用力研磨，直至药料被研细，如朱砂、炉甘石、珍珠等。（2）加液研磨法将药料先放入研钵中，加入少量液体后进行研磨，直至药料被研细为止。研樟脑、冰片、薄荷脑等药时，常加入少量乙醇；研麝香时，则加入极少量水（俗称“打潮”）。注意要轻研冰片，重研麝香。第一节粉碎设备3.低温粉碎把物料或粉碎机进行冷却的粉碎方法称为低温粉碎。低温时物料脆性增加，韧性与延伸性降低易于粉碎。低温粉碎的特点：①在常温下粉碎困难的物料，熔点低、软化点低及热可塑性物料，例如树脂、树胶等；②含水、含油虽少但富含糖分，具有一定黏性的药物也能粉碎；③可获得更细的粉末；④能保留挥发性成分。低温粉碎一般方法：①物料先行冷却，迅速通过高速撞击式粉碎机粉碎，物料在粉碎机内停留时间短暂；②粉碎机壳通入低温冷却水，在循环冷却下进行粉碎；③将干冰或液氮与物料混合后进行粉碎；④组合应用上述冷却方法进行粉碎。第一节粉碎设备4.超微粉碎超微粉碎是近20年迅速发展起来的一项高新技术，是指将0．5～5mm的物料粒粉碎至10～25mm以下的过程。主要通过对物料的冲击，碰撞，剪切，研磨，分散等手段实现的，传统粉碎中的挤压粉碎方法不能用于超微粉碎，否则会产生造粒效果。超微粉碎技术是粉体工程中的一项重要内容，包括对粉体原料的超微粉碎，高精度的分级和表面活性改变等内容。第一节粉碎设备五、粉碎设备（一）以截切作用力为主的粉碎设备1．切片机切片机是把中草药的根、茎、块根等药用部分切成片、段、细条或碎块以供特殊需要，或进一步粉碎、生产制剂或调配处方之用，图9-4为切片机示意图。1-电动机2-切药刀3-转盘4-木条5-漏斗箱6-漏斗口图9-4切片机示意图第一节粉碎设备2．截切机图9-5为旋转式切药机，用电动机带动装切药刀的转盘进行截切。适用于对根、茎、草、皮、块状及果实类药材的切制，不宜切坚硬、球状及粘性过大的药材。图9-6所示为往复式切药机，适应于根、茎、叶、草等长形药材的截切，不适于块状、块茎等切制。1-观察窗；2-加油孔；3-链板轴；4-调整螺栓；5.链板轴；6.调整螺栓7.油位线；8.放油孔；图9-5旋转式切药机第一节粉碎设备1-刀片；2-刀床；3-压辊；4-传送带；5．变速箱；6．皮带轮；7．曲轴图9-6往复式切药机第一节粉碎设备（二）以撞击作用力为主的粉碎设备1．冲钵最简单的撞击工具是冲钵，小型者常用金属制成，以铜制多见，如图9-7所示，适合撞碎小量药物之用。大型者则多以的机动冲钵，如图9-8，供捣碎大量药物用。冲钵为一间歇性操作的粉碎工具，因撞击频率低而不易生热，尤其适用于含有挥发油或芳香性药物的粉碎。图9-7铜冲钵图9-8机动冲钵第一节粉碎设备2.锤击式粉碎机俗称郎头机，一种撞击式粉碎机，主要由加料器、转子、锤头、衬板、筛板(网)等部件组成，如图9-9所示。工作原理：当小于10mm粒径的固体物料由螺旋加料器连续定量进入到粉碎室时，物料在锤头高速旋转的侧向投入，经锤头的冲击、剪切作用及被抛向衬板的撞击等作用被粉碎，细料通过底部的筛孔出来，再经吸入管、鼓风机和排出管排入积粉袋（布袋要透气），而粗料截留在筛网内重复粉碎。此种粉碎机适合粉碎大多数干燥物料，不适宜高硬度及黏性物料。第一节粉碎设备34762151-加料斗2-螺旋加料器3-转子4-锤头5-衬板6-外壳7-筛板图9-9锤击式粉碎机第一节粉碎设备3.万能粉碎机又称柴田式粉碎机，主要由机壳和装在动力轴上的六块打板组成的甩盘、刀型挡板、风扇及分离器等部件组成，其结构如图9-10所示。系由锰钢或灰口铸铁制成。此种粉碎机在各类粉碎机中粉碎能力最大，是大型中药厂普遍应用的粉碎机。万能粉碎机的特点是粉碎效率高，细粉率高，粉碎后不需过筛就可得到能通过七号筛的细粉。适用于粉碎含黏性，油脂、纤维性及质地坚硬的各类药料，但油性过多的药料不适用。目前制药厂所安装的万能粉碎机常见功率有73.5kW、11.03kW、18.39kW等规格，负荷转速为3000ｒ/min。粉碎机工作时机内温度增高，应控制在60℃以下。第一节粉碎设备图9-10万能粉碎机第一节粉碎设备（三）以研磨作用为主的粉碎设备1.乳钵乳钵又称研钵，为粉碎和混合少量药物使用的常用工具，以材质常见有瓷制、玻璃制、金属制和玛瑙制等几种，最常用的是瓷制和玻璃制的乳钵。乳钵适用于粉碎少量结晶性、非纤维性的脆性药物、贵重药物及毒剧药物、同时也是水飞法的常用工具之一。若研磨粉碎大量的药物，可采用电动乳钵，如图9-11所示。图9-11电动乳钵第一节粉碎设备2.铁研船铁研船主要由船形槽和有中心轴的圆形碾轮组成的一种以研磨作用为主兼有切割作用力的粉碎机械。该机械有手工操作铁研船和电动铁研船两种。前者效率低，费力（脚蹬），适宜粉碎量小的物料，粉碎量大可用电动铁研船。如图9-12（a）、（b）。图9-12（a）手工操作铁研船第一节粉碎设备图9-12（b）电动铁研船第一节粉碎设备3.球磨机如图9-13，由进料口、轴承、圆筒体、大齿圈、出料口组成。其主体是一个不锈钢或瓷制的圆体，筒体内装有直径为25～150mm的钢球或瓷球,即研磨介质,装入量为筒体有效容积的25%～45%。1-进料口；2-轴承；3-端盖；4-圆筒体；5-