制药设备与工艺设计粉碎及分级设备教学课件PPT.ppt

第1章 粉碎及分级设备 l1.1 粉碎设备 l1.2 分级设备 l1.3 均化设备 1.1 粉碎设备 l基础知识 l粉碎的定义 l粉碎的目的 l破碎比 l粉碎机理 l粉碎机械 l锤式破碎机 l球磨机 l振动磨 l气流磨 小型高速粉碎机 粉碎的定义 l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。 粉碎的目的 l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。 l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。 破碎比 l表示固体物料的粉碎效果； l定义：粉碎前后固体物料的颗粒直径之比。 l破碎机，破碎比 330。 l粉磨机，破碎比 40450或更大。 平均破碎比、公称破碎比 l平均破碎比 l粉碎前后物料颗粒直径的平均比值及粒度 变化程度。 l公称破碎比 l破碎机的最大进料口宽度与最大出料口宽 度的比值。 多段破碎 l举例 l粒径400mm的大块固体物料，破碎至 0.4mm以下的粒径的破碎比？ l多段破碎：连续使用几台粉碎机的破碎过 程。 l破碎段数：破碎机串联的台数。 l总破碎比：原料尺寸与最终破碎产品尺寸 之比，等于各段破碎比的乘积。 粉碎机理 l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。 l破碎的施力种类 粉碎机理 l脆性材料：压缩力和冲击力 l韧性材料：剪切力或快速冲击力 l粗碎、中碎：压缩和冲击力为主 l超细粉碎：摩擦力和剪切力为主 粉碎机械的分类 l粉碎机械的分类 n按破碎施力：挤压、剪切、切断、冲击和研 磨等机械； n按粉碎机作用件的运动方式：旋转、振动、 搅拌、滚动式以及由流体引起的加速等； n按操作方式：干磨、湿磨、间歇和连续操作 。 n按粉碎后的颗粒度 粉碎机械的分类 n按粉碎后的颗粒度 破碎机粗碎粉碎后的颗粒达到 数厘米至数毫米以 下 中碎 细碎 磨碎机粗磨数百微米至数十微 米以下 细磨 超细粉碎机 将1mm以下的颗粒 粉碎至数微米以下 粉碎机械选用原则 n掌握物料性质和对粉碎的要求； l粉碎物料的形状、大小、硬度、可磨性等； l粉碎产品的粒度大小及分布等。 n合理设计和选择粉碎流程和粉碎机械； l采用粉碎级数、开式或闭式、干法或湿法等。 n周密的系统设计。 l主体机构 l配套设施，如分级装置、粉尘及产品收集等 。 l微负压。 粉碎机械 l锤式破碎机 l球磨机 l振动磨 l气流磨 锤式破碎机 环锤式破碎机 锤式破碎机 锤式破碎机的工作原理 l带有锤子的转子。 l锤子的打击、冲击、剪切、研磨作用而粉碎 锤式破碎机的类型 l锤式破碎机的类型 l按结构特征 l单转子锤式破碎机 l双转子锤式破碎机 l按转子回转方向 l可逆式 l不可逆式 l按锤子排数 l单排式 l多排式 l按锤子在转子上的连接方式 l固定锤式 l活动锤式 锤式破碎机的特点 l破碎比大（i=1050）； l单位产品的能量消耗低； l体积紧凑； l构造简单并有很高的生产能力。 l对筛条或研磨板进行调节 锤式破碎机的应用 l各种中硬度以下、且磨蚀性弱的物料。 l破碎含有水分及油质的有机物。 l适用于药剂、染料、化妆品、糖、碳块等 多种物料的粉碎。 球磨机 球磨机用钢球 卧式球磨机 立式球磨机 球磨机的工作原理 l研磨介质 l密闭圆筒 l转动装置 l回转运动 l冲击和研磨作用 球磨机的特点 l适应性强，生产能力大，能满足工业大生 产需要； l粉碎大，粉碎物细度可根据需要进行调整 ； l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； l系统封闭，可达到无菌要求； l结构简单，运行可靠，易于维修。 球磨机的特点 l工作效率低、单位产量能耗大； l机体笨重，噪声较大； l需配置昂贵的减速装置。 球磨机的应用 l细磨机械； l结晶性药物、易融化的树脂、树胶、非组织的 脆性药物； l刺激性的药物； l吸湿性浸膏； l挥发性药物及其他细料药； l瓷制球磨机粉碎与铁易起反应的药物。 振动磨 超微粉碎振动磨 振动磨，旋振磨 振动磨的工作原理 l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。 l组成 l研磨介质的运动 l抛射运动-破碎 l同向自转-研磨 l公转运动-均匀 振动磨的特点 n较高的研磨介质装填系数，研磨效率高； n较窄的粒度分布； n研磨工序连续化； n封闭式操作； n可以用以易燃、易爆、易于氧化的固体物料的 粉碎 ； n粉碎温度易调节； n占地面积小，操作方便，维修管理容易； n运转时产生噪音大。 振动磨的应用 l脆性物料的粉碎； l纤维状、高韧性、高硬度或有一定含水率的物 料的粉碎； l花粉及其他孢子植物等要求破碎细胞壁的物料 ； l粒径为5微米的粉碎要求 l干法和湿法粉碎。 气流磨 气流磨 气流磨的粉碎原理 l气流粉碎机、流能磨； l超细粉碎设备； l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(80%)或与冲击板、器壁 撞击中发生变形、破裂，而最终获 得超粉碎。 气流磨的特点 n粉碎强度大、产品粒度微细； n颗粒规整、表面光滑； n产品粒度分布窄，单一颗粒成分多； n产品纯度高，设备简单，易于清理； n粉碎磨料为硬质合金等莫氏硬度大于9的坚硬物料 ； n适用于粉碎热敏性及易燃易爆物料； n实现粉碎与干燥、粉碎与混合、粉碎与化学反应 等联合作业； n能量利用率高。 气流磨的特点 l辅助设备多、一次性投资大； l影响运行的因素多； l粉碎成本高； l噪声较大； l倒料现象，喷出大量粉尘，恶化操作环境。 1.2 分级设备 l基础知识 l颗粒分级 l药筛 l分级设备 l摇动筛 l振动筛 圆振筛 颗粒分级 l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； l机械筛分与流体分级两大类。 机械筛分 l借助具有一定孔眼或缝隙的筛面，使物料颗 粒在筛面上运动，不同大小颗粒的物料在不 同的筛孔（缝隙）处落下，完成物料颗粒的 分级。 l筛分的物料颗粒范围：1000.05mm。 l1mm以下细粒，筛分效率很低。 流体分级 l将颗粒群分散在流体介质中，利用重力场或 离心力场中，不同粒度颗粒的运动速度差或 运动轨迹的不同而实现按粒度分级的操作。 l细颗粒粉体或超细粉体的分级。 筛分和流体分级的性能比较 l筛分和流体分级的性能比较 机械筛分的筛面的排列方式 l同时筛分成2个以上的等级。 l水平式 l垂直式（实际生产中采用的较多） l混合式 机械筛分的目的 l筛除粗粒或异物, 如固体制剂的原辅料等； l筛除细粉或杂质,如中药材的筛选、去除碎屑 及杂质等； l整粒, 筛除粗粒及细粉以得到粒度均一的产品 ，如冲剂等 ； l粉末分级, 满足丸剂、散剂等制剂要求 。 药筛 l药筛分等和粉末分等 分级设备 l常用的机械筛分设备 l摇动筛 l振动筛 摇动筛的工作原理 l组成 l筛网、机架、曲柄连杆机构。 l工作原理 l筛面上的物料由于筛的摇动而获得惯性力，克服与筛 面间的摩擦力产生与筛面相对运动，并逐渐向卸料端 移动。 摇动筛动画 摇动筛分类 l摇动筛分类 l单箱式 l双箱式（效率提高） 摇动筛的特点、适用范围 l特点 l可以避免由于给料过多或给料不均匀而降低振幅和堵 塞筛孔等现象。 l适用范围 l常用于小量生产， l适用于筛毒性、刺激性或质轻的药粉，避免细粉飞扬 。 振动筛 高频振筛机 振动筛 振动筛 圆形筛分机 振动筛的工作原理 l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。 振动筛的类型 l根据筛箱的运动轨迹不同，振动筛分为： l圆运动振动筛（单轴惯性振动筛） l直线运动振动筛（双轴惯性振动筛） l三维振动圆筛 三维旋振筛 l振动筛-旋振筛的操作与演示 l宝林振动安装调试动画 1.3 均化设备 l均化的定义 l均质机 l胶体磨 均化 l定义 l制备乳状物或悬浮液的操作称为均化。 l将一种液滴或固体颗粒粉碎成为极细微粒或 l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。 l应用 l混悬型液体乳剂、乳浊型液体药剂、乳浊型注射剂、乳膏剂等 的制造 l均化和粉碎、混合的区别 l表现出粉碎、混合操作的特征。 l混合程度和粉碎粒度更高。（粒径在0.110um或0.010.1um ） 制备乳剂机械设备的分类 n机械搅拌 n均质机 n超声波均质机 n胶体磨 lzjr-真空均质乳化机动画 均质机 实验室用高压均质机 匀浆机(匀浆器、高速分散机、均质机) 均质机 l互不相溶液体中的液-液和固-液混合 l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 l高压均质机组成：高压泵和均质头（均质阀、压力调 节装置） 均质机原理 l物料在柱塞作用下进入可调节压力大小的阀组中经过特 定宽度的限流缝隙后，瞬间失压的物料以极高的流速（ 10001500米/秒）喷出，碰撞在碰撞阀组件之一的冲 击环上，产生三种效应：空穴效应、撞击效应、剪切效 应，经过这三种效应处理过后，物料粒径可均匀细化到 100nm以下，破碎率大于95% 胶体磨 卧式胶体磨 胶体磨的基本工作原理 l粉碎研磨依靠磨盘齿形斜面