第六章 粉体混合与造粒.ppt

1、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,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

2、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,8,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。 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,9,组分的粘附性与带电性 一

3、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。 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,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

4、值,标准偏差（均方差根）：表示数据波动幅度,n：数据的数量 xi：每个数据的数值,13,总体的标准偏差，用表示： Xi每个数据的数值 a总体的数据均值,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01,15,（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。,混合均匀度T100%R,16,六、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

5、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,

6、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

7、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

8、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

9、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。 （

10、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 (

11、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

12、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,

13、45,（一）湿法制粒压片法,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

14、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:, 颗粒的粒度由筛网的孔径大小调节，可制得粒径范围 在0.330mm左右，粒子为圆柱状，粒度分布较窄； 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； 制粒过程中经过混合、制软材等，程序多、劳动强度大

15、，不适合大批量生产； 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： 粘合剂的种类、加入量； 原料粉末的粒度； 操作条件。 流化床制粒的特点： 混合、制粒、干燥3 个步骤在密闭容器内一次完成； 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

16、制粒主要影响因素：,粘合剂的种类、加入量、加入方式； 原料粉末的粒度(粒度越小，有利于制粒)； 搅拌速度； 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：,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； 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； 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

17、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：,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； 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1-1000m范围内，但大多数分布在5-200m范围。,一、基本概念,60,微胶囊造粒技术： 利用天然或合成的高分子材料包裹固体、液体甚至

18、是 气体物质，制成有囊壁的微型胶囊以及保留或截留其 他物质的微粒，从而达到保护、控释等效果，这一过 程称为微胶囊化，实现微胶囊化过程的技术称为微胶 囊技术。,61,二、微胶囊的组成,心材：微胶囊内部装载的物料称为心材(或称囊心物质) 可以是单一的固体、液体或气体，也可以是固液、 液液、固固或气液混合体等。 壁材：外部包裹的壁膜称为壁材(或称包囊材料)。 可用作微胶囊包囊材料的有无机材料、天然高分 子、半合成高分子和合成高分子材料。 选择原则：（1）能与心材相配伍，但不发生化学反应； （2）高分子包囊材料本身的性能,62,微胶囊技术中常用壁材举例： 碳水化合物 变性淀粉、麦芽糊精、玉米糖浆、环糊

19、精、蔗糖、乳糖、纤维素、胶体、葡聚糖 蛋白质 明胶、大豆蛋白、乳清蛋白、酪蛋白酸钠、谷蛋白、肽、麦醇溶蛋白、血红蛋白、鸡蛋清蛋白 脂类 石蜡、蜂蜡、硬脂酸甘油三酯、单甘酯、甘油二酯、油、脂肪、氢化油、卵磷脂,63,三、微胶囊的类型,64,（1）固态化 （2）控制芯材释放速率（扩散、膜层破裂、降解） （3）屏蔽味道或气味 （4）防止某些不稳定的食品成分挥发、氧化、变质 （5）隔离物料间的相互作用，保护敏感性物料,四、微胶囊的功能,65,化学法：主要利用单体小分子发生聚合反应生成高分子或膜 材料并将芯材包覆。 物理法：物理法是利用物理和机械原理的方法制备微胶囊。 物理化学法：通过改变条件(温度、值

20、加入电解质等)使 溶解状态的成膜材料从溶液中聚沉出来并将芯材包 覆形成微胶囊。分为囊心物的分散、囊材的加入、 囊材的沉积和囊材的固化4步。,（一）基本方法,五、微胶囊的造粒方法,66,67,（二）基本步骤,68,（1）化学法界面聚合法,将两种单体分别溶于水和有机溶剂中，并将囊芯溶于分散相溶剂中。把两种不相混溶的液体混入乳化剂，乳液单体分别从两相内部向乳化液滴的界面移动并迅速在相界面处反应生成聚合物将囊芯包裹，形成微胶囊。,油性囊性液滴,聚合物形成的壁材,油相,水相,69,（2）物理法喷雾干燥法,原理：将囊心物质分散在 预先经过液化的包囊材料 的溶液中，将此混合液在 热气流中进行雾化，以使 溶解

21、包囊材料的溶剂迅速 蒸发，从而使囊膜固化并 最终使得被包覆的囊心物 质微胶囊化。,70,（3）物理化学法水相分离法,在芯材与包囊材料的混合溶液中加入非溶剂或不良溶剂、凝聚剂、凝 聚诱导剂，或采用其它适当手段使材料的溶解度降低，从溶液中凝聚 出来，沉积在被包裹的芯材表面形成微囊。,71,【例】 原位法制备微胶囊化聚磷酸铵（APP）,原位聚合是一种把反应性单体(或其可溶性预聚体)与固化剂全部加入分散相(或连续相)中，芯材物质为分散相。由于单体(或预聚体)在单一相中可溶，而其聚合物在整个体系中不可溶，所以聚合反应在分散相芯材上发生。反应开始，单体预聚，预聚体聚合，当预聚体聚合尺寸逐步增大后，沉积在芯材物质的表面。由于交联及聚合的