《制药设备与工艺设计》第1章.ppt

1、1第第1章章 粉碎及分级设备粉碎及分级设备l1.1 粉碎设备粉碎设备l1.2 分级设备分级设备l1.3 均化设备均化设备 21.1 粉碎设备粉碎设备l基础知识基础知识l粉碎的定义粉碎的定义l粉碎的目的粉碎的目的l破碎比破碎比l粉碎机理粉碎机理l粉碎机械粉碎机械l锤式破碎机锤式破碎机l球磨机球磨机l振动磨振动磨l气流磨气流磨小型高速粉碎机 3粉碎的定义粉碎的定义l固体物料在外力的作用下，克服物料的固体物料在外力的作用下，克服物料的内聚力内聚力，使大颗粒破碎成小颗粒的过程。使大颗粒破碎成小颗粒的过程。4粉碎的目的粉碎的目的1.降低固体药物的粒径，增大表面积，增大与降低固体药物的粒径，增大表面积，增

2、大与液体分散媒体的接触面，液体分散媒体的接触面，可以加快药物的溶可以加快药物的溶出速度，提高药物利用率出速度，提高药物利用率。2.使几种不同的固体物料混合均匀，提高主药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，在颗粒中的分散均匀性，提高着色剂或其他提高着色剂或其他辅料成分的分散性辅料成分的分散性。5破碎比破碎比l表示固体物料的粉碎效果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。定义：粉碎前后固体物料的颗粒直径之比。l破碎机，破碎比破碎机，破碎比 330。l粉磨机，破碎比粉磨机，破碎比 40450或更大。或更大。6平均破碎比、公称破碎比平均破碎比、公称破碎比

3、l平均破碎比平均破碎比l粉碎前后物料颗粒粉碎前后物料颗粒直径的平均比值直径的平均比值及粒度变及粒度变化程度。化程度。l公称破碎比公称破碎比l破碎机的破碎机的最大进料口宽度最大进料口宽度与最大出料口宽度与最大出料口宽度的比值。的比值。7多段破碎多段破碎l举例举例l粒径粒径400mm的大块固体物料，破碎至的大块固体物料，破碎至0.4mm以下的粒径的破碎比？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多段破碎：连续使用几台粉碎机的破碎过程。程。l破碎段数：破碎机串联的台数。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总破碎比：原料尺寸与最终破碎产品尺寸之比，等于各

4、段破碎比的乘积。之比，等于各段破碎比的乘积。8粉碎机理粉碎机理l当粉碎机械施于被粉碎物料的当粉碎机械施于被粉碎物料的作用力作用力等于等于或超过其或超过其凝聚力凝聚力时，物料便被粉碎。时，物料便被粉碎。l破碎的施力种类破碎的施力种类9粉碎机理粉碎机理l脆性材料：压缩力和冲击力脆性材料：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超细粉碎：摩擦力和剪切力为主10粉碎机械的分类粉碎机械的分类l粉碎机械的分类粉碎机械的分类1.按按破碎施力破碎施力：挤压、剪切、切断、冲击和研：挤压、剪切、

5、切断、冲击和研磨等机械；磨等机械；2.按按粉碎机作用件的运动方式粉碎机作用件的运动方式：旋转、振动、：旋转、振动、搅拌、滚动式以及由流体引起的加速等；搅拌、滚动式以及由流体引起的加速等；3.按按操作方式操作方式：干磨、湿磨、间歇和连续操作。：干磨、湿磨、间歇和连续操作。4.按按粉碎后的颗粒度粉碎后的颗粒度11粉碎机械的分类粉碎机械的分类4.按按粉碎后的颗粒度粉碎后的颗粒度破碎机破碎机粗碎粗碎粉碎后的颗粒达到粉碎后的颗粒达到数数厘米厘米至数至数毫米毫米以以下下中碎中碎细碎细碎磨碎机磨碎机粗磨粗磨数百数百微米微米至数十微至数十微米以下米以下细磨细磨超细粉碎机超细粉碎机 将将1mm以下的颗粒以下的颗

6、粒粉碎至数粉碎至数微米微米以下以下12粉碎机械选用原则粉碎机械选用原则1.掌握物料性质和对粉碎的要求；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；粉碎物料的形状、大小、硬度、可磨性等；l粉碎产品的粉碎产品的粒度大小及分布粒度大小及分布等。等。2.合理设计和选择粉碎流程和粉碎机械；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。采用粉碎级数、开式或闭式、干法或湿法等。3.周密的系统设计。周密的系统设计。l主体机构主体机构l配套设施，如分级装置、粉尘及产品收集等。配套设施，如分级装置、粉尘及产品收集等。l微负压。微负压。13粉碎机械粉碎机械l锤式

7、破碎机锤式破碎机l球磨机球磨机l振动磨振动磨l气流磨气流磨14锤式破碎机锤式破碎机环锤式破碎机环锤式破碎机 锤式破碎机 15锤式破碎机的工作原理锤式破碎机的工作原理l带有锤子的带有锤子的转子。转子。l锤子的打击、冲击、剪切、研磨作用而粉碎锤子的打击、冲击、剪切、研磨作用而粉碎16锤式破碎机的类型锤式破碎机的类型l锤式破碎机的类型锤式破碎机的类型l按按结构特征结构特征l单转子锤式破碎机单转子锤式破碎机l双转子锤式破碎机双转子锤式破碎机l按按转子回转方向转子回转方向l可逆式可逆式l不可逆式不可逆式l按按锤子排数锤子排数l单排式单排式l多排式多排式l按按锤子在转子上的连接方式锤子在转子上的连接方式l

8、固定锤式固定锤式l活动锤式活动锤式17锤式破碎机的特点锤式破碎机的特点l破碎比大（破碎比大（i=1050）；）；l单位产品的能量消耗低；单位产品的能量消耗低；l体积紧凑；体积紧凑；l构造简单并有很高的生产能力。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对筛条或研磨板进行调节18锤式破碎机的应用锤式破碎机的应用l各种中硬度以下、且各种中硬度以下、且磨蚀性弱的物料磨蚀性弱的物料。l破碎含有水分及油质的破碎含有水分及油质的有机物有机物。l适用于药剂、染料、化妆品、糖、碳块等多适用于药剂、染料、化妆品、糖、碳块等多种物料的粉碎。种物料的粉碎。19球磨机球磨机球磨机用钢球 卧式球磨机 立式球磨

9、机 20球磨机的工作原理球磨机的工作原理l研磨介质研磨介质l密闭圆筒密闭圆筒l转动装置转动装置l回转运动回转运动l冲击和研磨作用冲击和研磨作用21球磨机的特点球磨机的特点l适应性强，生产能力大，能满足适应性强，生产能力大，能满足工业大生工业大生产产需要；需要；l粉碎大，粉碎大，粉碎物细度粉碎物细度可根据需要进行调整；可根据需要进行调整；l既可干法也可既可干法也可湿法作业湿法作业，亦可将干燥和磨，亦可将干燥和磨粉操作同时进行，对混合物的磨粉还有均粉操作同时进行，对混合物的磨粉还有均化作用；化作用；l系统封闭，可达到系统封闭，可达到无菌要求无菌要求；l结构简单，运行可靠，易于维修。结构简单，运行可

10、靠，易于维修。22球磨机的特点球磨机的特点l工作效率低、单位产量能耗大；工作效率低、单位产量能耗大；l机体笨重，噪声较大；机体笨重，噪声较大；l需配置昂贵的减速装置。需配置昂贵的减速装置。23球磨机的应用球磨机的应用l细磨机械；细磨机械；l结晶性药物、易融化的树脂、树胶、非组织的结晶性药物、易融化的树脂、树胶、非组织的脆性药物脆性药物；l刺激性的药物；刺激性的药物；l吸湿性浸膏；吸湿性浸膏；l挥发性药物挥发性药物及其他细料药；及其他细料药；l瓷制球磨机粉碎与铁易起反应的药物。瓷制球磨机粉碎与铁易起反应的药物。24振动磨振动磨超微粉碎振动磨 振动磨，旋振磨 25振动磨的工作原理振动磨的工作原理l

11、利用振动原理来进行固体物料粉磨的设备，能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。有效地进行细磨和超细磨。l组成组成l研磨介质的运动研磨介质的运动l抛射运动抛射运动-破碎破碎l同向自转同向自转-研磨研磨l公转运动公转运动-均匀均匀26振动磨的特点振动磨的特点1.较高的研磨介质较高的研磨介质装填系数装填系数，研磨效率高研磨效率高；2.较窄的粒度分布；较窄的粒度分布；3.研磨工序研磨工序连续化；连续化；4.封闭式操作；封闭式操作；5.可以用以易燃、易爆、易于氧化的固体物料的可以用以易燃、易爆、易于氧化的固体物料的粉碎粉碎；5.粉碎温度易调节；粉碎温度易调节；6.占地面积小，操

12、作方便，维修管理容易；占地面积小，操作方便，维修管理容易；7.运转时产生噪音大。运转时产生噪音大。27振动磨的应用振动磨的应用l脆性物料的粉碎；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纤维状、高韧性、高硬度或有一定含水率的物料的粉碎；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；花粉及其他孢子植物等要求破碎细胞壁的物料；l粒径为粒径为5微米的粉碎要求微米的粉碎要求l干法和湿法粉碎。干法和湿法粉碎。28气流磨气流磨气流磨 29气流磨的粉碎原理气流磨的粉碎原理l气流粉碎机、流能磨；气流粉碎机、流能磨；l超细粉碎设备超细粉碎设备；l利用利用高速弹性气流高速弹性气流喷出时形成

13、的强喷出时形成的强烈多相紊流场，使其中的固体颗粒烈多相紊流场，使其中的固体颗粒在自撞中在自撞中(80%)或与冲击板、器壁或与冲击板、器壁撞击中发生变形、破裂，而最终获撞击中发生变形、破裂，而最终获得超粉碎。得超粉碎。30气流磨的特点气流磨的特点n粉碎强度大、产品粒度微细；粉碎强度大、产品粒度微细；n颗粒规整、表面光滑；颗粒规整、表面光滑；n产品粒度分布窄，单一颗粒成分多；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；产品纯度高，设备简单，易于清理；n粉碎磨料为硬质合金等粉碎磨料为硬质合金等莫氏硬度大于莫氏硬度大于9的坚硬物料；的坚硬物料；n适用于粉碎适用于粉碎热敏性热敏性及

14、及易燃易爆易燃易爆物料；物料；n实现粉碎与干燥、粉碎与混合、粉碎与化学反应实现粉碎与干燥、粉碎与混合、粉碎与化学反应等联合作业；等联合作业；n能量利用率高。能量利用率高。31气流磨的特点气流磨的特点l辅助设备多、一次性投资大；辅助设备多、一次性投资大；l影响运行的因素多；影响运行的因素多；l粉碎成本高；粉碎成本高；l噪声较大；噪声较大；l倒料现象，喷出大量粉尘，恶化操作环境。倒料现象，喷出大量粉尘，恶化操作环境。321.2 分级设备分级设备l基础知识基础知识l颗粒分级颗粒分级l药筛药筛l分级设备分级设备l摇动筛摇动筛l振动筛振动筛圆振筛 33颗粒分级颗粒分级l颗粒分级是将颗粒按粒径大小分成颗粒

15、分级是将颗粒按粒径大小分成两种或两种两种或两种以上颗粒群以上颗粒群的操作过程；的操作过程；l机械筛分机械筛分与与流体分级流体分级两大类。两大类。34机械筛分机械筛分l借助具有一定借助具有一定孔眼或缝隙的筛面孔眼或缝隙的筛面，使物料颗粒，使物料颗粒在筛面上运动，不同大小颗粒的物料在不同的在筛面上运动，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。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：筛分的物料颗粒范围：1000.05mm。l1mm以下细粒，筛分效率很低。以下细粒，筛分效率很低。35流体分级流体分级l将颗粒群分散在流体介质中，利用将颗粒群分散在流体介质中

16、，利用重力场或离重力场或离心力场心力场中，不同粒度颗粒的运动速度差或运动中，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。轨迹的不同而实现按粒度分级的操作。l细颗粒粉体细颗粒粉体或或超细粉体超细粉体的分级。的分级。36筛分和流体分级的性能比较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筛分和流体分级的性能比较37机械筛分的筛面的排列方式机械筛分的筛面的排列方式l同时筛分成同时筛分成2个以上的等级。个以上的等级。l水平式水平式l垂直式（实际生产中采用的较多）垂直式（实际生产中采用的较多）l混合式混合式38机械筛分的目的机械筛分的目的l筛除粗粒或异物筛除粗粒或异物,如如固体

17、制剂固体制剂的原辅料等；的原辅料等；l筛除细粉或杂质筛除细粉或杂质,如如中药材中药材的筛选、去除碎屑及的筛选、去除碎屑及杂质等；杂质等；l整粒整粒,筛除粗粒及细粉以得到粒度均一的产品，筛除粗粒及细粉以得到粒度均一的产品，如如冲剂冲剂等等；l粉末分级粉末分级,满足满足丸剂、散剂丸剂、散剂等制剂要求等制剂要求。39药筛药筛l药筛分等和粉末分等药筛分等和粉末分等40分级设备分级设备l常用的机械筛分设备常用的机械筛分设备l摇动筛摇动筛l振动筛振动筛41摇动筛的工作原理摇动筛的工作原理l组成组成l筛网、筛网、机架、机架、曲柄连杆机构。曲柄连杆机构。l工作原理工作原理l筛面上的物料由于筛的摇动而获得惯性力

18、，克服与筛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，并逐渐向面间的摩擦力产生与筛面相对运动，并逐渐向卸料端卸料端移动。移动。42摇动筛动画摇动筛动画43摇动筛分类摇动筛分类l摇动筛分类摇动筛分类l单箱式单箱式l双箱式（效率提高）双箱式（效率提高）44摇动筛的特点、适用范围摇动筛的特点、适用范围l特点特点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。塞筛孔等现象。l适用范围适用范围l常用于小量生产，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。适用于筛毒性、刺激性或质轻的药粉，避

19、免细粉飞扬。45振动筛振动筛高频振筛机 振动筛振动筛 46振动筛振动筛圆形筛分机 47振动筛的工作原理振动筛的工作原理l采用采用激振装置激振装置（电磁振动或机械振动）使（电磁振动或机械振动）使筛箱筛箱带动带动筛筛面面或直接带动筛面产生振动，促使物料在筛面上不断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。运动，防止筛孔堵塞，提高筛分效率。48振动筛的类型振动筛的类型l根据根据筛箱的运动轨迹筛箱的运动轨迹不同，振动筛分为：不同，振动筛分为：l圆运动振动筛（单轴惯性振动筛）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）直线运动振动筛（双轴惯性振动筛

20、）l三维振动圆筛三维振动圆筛三维旋振筛 49l振动筛振动筛-旋振筛的操作与演示旋振筛的操作与演示50l宝林振动安装调试动画宝林振动安装调试动画511.3 均化设备均化设备l均化的定义均化的定义l均质机均质机l胶体磨胶体磨52均化均化l定义定义l制备制备乳状物乳状物或或悬浮液悬浮液的操作称为均化。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。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、乳膏剂等的混悬型液体乳剂、乳浊型液体药剂、

21、乳浊型注射剂、乳膏剂等的制造制造l均化和粉碎、混合的区别均化和粉碎、混合的区别l表现出粉碎、混合操作的特征。表现出粉碎、混合操作的特征。l混合程度和粉碎粒度更高。（粒径在混合程度和粉碎粒度更高。（粒径在0.110um或或0.010.1um）53制备乳剂机械设备的分类制备乳剂机械设备的分类1.机械搅拌机械搅拌2.均质机均质机3.超声波均质机超声波均质机4.胶体磨胶体磨54lZJR-真空均质乳化机动画真空均质乳化机动画55均质机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)56均质机均质机l互不相溶液体中的液互不相溶液体中的液-液和固液和固-液混合液混合l粉碎粉碎和和混合混合双重功

22、能，将一种液滴或固体颗粒粉碎成双重功能，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液成为稳定的悬浮液l高压均质机高压均质机组成组成：高压泵和均质头（均质阀、压力调：高压泵和均质头（均质阀、压力调节装置）节装置）57均质机原理均质机原理l物料在物料在柱塞柱塞作用下进入可调节压力大小的作用下进入可调节压力大小的阀组阀组中经过特定中经过特定宽度的宽度的限流缝隙限流缝隙后，瞬间失压的物料以极高的流速后，瞬间失压的物料以极高的流速（10001500米米/秒）喷出，碰撞在碰撞阀组件之一的秒）喷出，碰撞在碰撞阀组件

23、之一的冲冲击环击环上，产生三种效应：上，产生三种效应：空穴效应、撞击效应、剪切效应空穴效应、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，破碎率大于以下，破碎率大于95%58胶体磨胶体磨卧式胶体磨 59胶体磨的基本工作原理胶体磨的基本工作原理l粉碎研磨依靠粉碎研磨依靠磨盘齿形斜面磨盘齿形斜面的相对运动而成，其中的相对运动而成，其中一个高速旋转，另一个静止使物料通过齿形斜面之一个高速旋转，另一个静止使物料通过齿形斜面之间的物料受到极大的高速间的物料受到极大的高速剪切力和摩擦力剪切力和摩擦力，同时又，同时又在高频震动和高速旋涡等复杂力的作用下使物料的在高频震动和高速旋涡等复杂力的作用下使物料的研磨、乳化、粉碎、混合、分散和均质研磨、乳化、粉碎、混合、分散和均质，从而得到，从而得到精细超微粒粉碎的较高效益精细超微粒粉碎的较高效益 旋叶刀片旋叶刀片动磨盘动磨盘静磨盘静磨盘60作业作业l固体药物粉碎的目的是什么？固体药物粉碎的目的是什么？l颗粒分级的含义、分类以及它们的分级原颗粒分级的含义、分类以及它们的分级原理是什么？理是什么？l气流磨粉碎物料的原理是什么？适宜粉碎气流磨粉碎物料的原理是什么？适宜粉碎哪些粒径范围内的物料？哪些粒径范围内的物料？