粉碎筛分混合操作课件.ppt

,第七章 粉碎、筛分与混合技术,黄 家 利,中国药科大学高等职院实训中心,第一节 粉体的基本性质,粉体定义：指固体细小粒子的集合体，它包括粉末和颗粒，粉体中粒 子的大小一般在0.1100um之间。粉体学:定量研究粉体性质的科学粉体学研究的内容粉体的力学性质 粉体的堆积、流动、填充性粉体的电学性质 粉体的导电、导热、摩擦带电粉体的物理化学性质 粉体与气体、粉体与液体、粉体之间的反应、粉体的吸附现象,一、粉体粒子大小及粒度分布：(一)粒子径 1长径：粒子最长两点间距离 2短径：粒子最短两点间距离,3、定向径：全部粒子按同一方向测得的粒子径 4、等价径：与粒子投影面积相等的圆的直径 5、外接圆等价径：粒子投影外接圆的直径 6、有效径：用沉降法测得的外径，是指与被测粒子有相同沉降速度的 球型粒子得直径7、平均粒径：用统计方法算出的粒子平均粒径，常用的方法有：算术 平均径、平均表面径、平均体积径、体积-面积平均径,（二）粒度分布定义：某一粒径范围内的粒子占有的百分率（三）粒子的比表面积比表面积：单位重量（或体积）粉体所具有的表面积,二 粉体的密度及孔隙率（一）粉体的密度：1真密度：指排除所有的孔隙占有的体积后求得物质的体积，并测 量其质量求得的密度。2粒密度：指排除粒子之间的空隙，但不排除粒子本身的细小孔 隙，测定其体积而求得的密度。堆密度：又称松密度，指单位体积粉体的质量，该体积包括粒子 本身的孔隙以及粒子之间空隙在内的总体积。对于同一粉体而言，真密度粒密度堆密度。,（二）粉体的孔隙率孔隙率：系指粉体粒子间空袭和粒子本身孔隙所占体积与粉 体体积之比。,三 粉体的流动性（一）流动性表示方法：1、休止角（）静止状态的粉体堆集体自由表面与水平面之间的夹角。2、滑角：滑角系将粉体铺于板面上，将板倾斜到能使约90的粉体移 动，此时平板与水平所成的夹角即为滑角。3流速：流速系指单位时间内粉体由一定孔径的孔或管中流出的速度。,（二）影响流动性的因素1、粉体粒度 2、粒子形态 3、粉体的含湿量 4、润滑剂的加入,（三）改善粉体流动性的方法 1.适当增加粒子径 2.控制含湿量 3.添加少量细粉,第二节 粉碎技术,一.概述定义：借机械力或其它作用力将大块固体物料破碎成适宜程度的操 作过程。（一）粉碎目的（1）增加药物的表面积（2）有利剂型的制备；（3）便于调剂，服用和疗效的发挥。（4）中药材经适度粉碎后可加速有效成分的浸出。,（二）粉碎度与粉碎要求,1、粉碎度粉碎比：药物粉碎前的平均直径（D）与粉碎后的平均直径（d）的比 值（i）。2、粉碎要求（1）药物不宜过度粉碎，达到所需要的粉碎度即可。（2）在粉碎过程中，应尽量保存药物的组分和药理作用不变。（3）粉碎毒性药或刺激性较强的药物时，应注意劳动保护，以免中毒。粉碎易燃易爆药物时，要注意防火防爆。,二粉碎原理粉碎能量主要消耗在（1）新增加的表面能；（2）未粉碎粒子的变形（3）物料在粉碎室中的移动（4）粒子间的摩擦（5）粒子与粉碎室间的摩擦（6）振动与噪音；（7）设备传动装置的无效消耗等,三 粉碎方式 1自由粉碎与闭塞粉碎 2循环粉碎与开路粉碎 3干法粉碎与湿法粉碎 4低温粉碎 5混合粉碎 6其他方法 流能粉碎、微粉结晶法、固体分散法,1、干法粉碎：直接将干燥药物进行粉碎。适用：软应适中的药物。2、湿法粉碎：在固体药物中加入适量的液体后再进行研磨粉碎。特点：可得到极细粉，并能防止药粉飞扬损失。适用：硬度较高、有毒性、刺激性的药物。3、低温粉碎：在低温状态时利用药料的低温脆性进行粉碎。特点：粉体粒径更细，粒度均匀，能耗较低，同时可有效保持药物活性。适用：软化点或熔点较高的材料、热塑性材料、强韧性、热敏性、挥发 性材料。4、混合粉碎：两种以上的物料同时粉碎的操作。特点：可防止粘性或热塑性物料单独粉碎时容易发生的粘壁现象。5、单独粉碎：贵重药物、易发生共熔的药物、易燃易爆的药物。,四、常用的粉碎设备,（一）粉碎机的类别1、按粉碎程度分类（1）破碎设备：分粗碎、中碎、细碎。碎后颗粒粒径 1100mm。（2）磨碎设备：分粗磨、细磨。碎后颗粒粒径10 500um。（3）超微粉碎机：粉碎后颗粒粒径5 10um以下。2、按机械结构和工作原理分类有机械式粉碎机、气流粉碎机、研磨机、和低温粉碎机四个大类。,（二）锤式粉碎机,1、工作原理依靠高速运动的击锤和物料之间的相互摩擦、碰撞使物料粉碎。2、类型及结构（1）固定锤式粉碎机：垂固定在主轴上。主要部件有圆盘、锤头、衬板、筛板、加料器。（2）活动锤式粉碎机：钢锤片悬挂在回转盘的支架上，可以 绕轴自由旋转。,3、特点 药物多次粉碎，破碎比大（i=1050），可以获得较细的粉体；单位产品能耗较低，构造简单；磨损较严重，有金属屑污染。4、适用 适用于中等硬度以下、磨蚀性小的物料。,5锤击式粉碎机（俗称榔头机）：组成：由钢壳、钢锤、筛板及鼓风机 常用转速：小型者为10002500r/min，大型者500800r/min。适用对象：干燥、性脆易碎的药物或作粗粉碎之用,由高速旋转的活动锤击件与固定圈间的相对运动，对药物进行粉碎的机器。锤击件对物料主要作用以冲击力，物料受到锤击、碰撞、磨擦等而粉碎 适用于大多数药物，但不适宜于高硬度物料及粘性物料。锤击式粉碎机内细粒的运动受离心力及重力作用，在较高转速下通过筛孔所得产品粒度较细。筛孔的形状多为人字形，适用于结晶状物料的粉碎，但不适于纤维状物料。圆形筛孔适用于纤维状物料。,（三）齿式粉碎机（万能粉碎机）,1、主要结构 主要由料斗、进料装置、粉碎室、离心转盘、齿圈板、筛网板、出料斗、电机、传动装置、冷却系统等构成。,2、工作原理 被粉碎的物料受自身重力或外力作用，由进料口进入粉碎机后，再钢齿之间被粉碎，经高速旋转的离心盘的作用，沿径向分布并获得离心动力，离开园盘后又高速飞向齿圈板，这样，物料与齿圈板、物料与物料之间不断地相互碰撞及摩擦，物料也就不断地被粉碎直至达到一定的细度，最后经筛网板被出粉碎机外，成为所需的产品。,3、特点 药物多次粉碎，破碎比大，可以获得最细粉；磨损较严重，有金属屑污染。4、适用 适用范围广。但对高硬度、磨蚀性大的物料不合适。,（四）万能磨粉机（齿式）,由固定的齿圈与转动的齿盘的高速相对运动，对药物进行粉碎。药物在急剧运行过程中受到离心力的作用而产生撞击及钢齿间的劈裂、撕裂与研磨的作用。由于它适宜粉碎各种干燥的非组织性的药物、中药的根、茎、皮等，故有“万能”之称,齿盘,齿圈,筛圈,（甲）机身（乙）全套装置图 万能磨粉机1.入料口2.钢齿3.环状筛板4.出粉口 5.加料口 6.水平轴 7.抖动装置 8.放气袋,万能磨粉机操作事项：,操作时应先关闭塞盖，开动机器空转，待高速转动时再加入欲粉碎的药物，以免阻塞于钢齿间，增加电动机起动时的负荷。加入的药物应大小适宜，必要时预先切成段块。但由于高速，故粉碎过程中会发热，而不宜用于含有大量挥发性成分的药物和具有粘性的药物。,（五）刀式粉碎机（打板）,由高速旋转的刀板与固定的齿圈的相对运动对药物进行粉碎的机器。刀板对物料主要作用以刀板边缘的剪切力和刀板的冲击力，物料受到剪切、冲击、碰撞、磨擦等而粉碎，故此种粉碎机特别适合于中药材的粉碎。由于中药材含大量纤维 韧性很高，一般采用多级刀式粉碎机，方可达到所需粒度。刀式粉碎机生产能力较大，机内轴的后端多设有风轮，物料和空气同时进入机内，最后空气携带粉料排出。,图 F400型粉碎机,1加料口；2打板；3出料口 4风轮,粒度由打板与衬板的间隙控制。粉碎机送出的细粉经风选器将粗细粒分离，粗粒重回加料口继续粉碎。,（六）涡轮式粉碎机,由高速旋转的涡轮叶片与固定齿圈的相对运动，对药物进行粉碎。涡轮高速旋转（30004000rmin)由强大气流产生涡流以及由此产生的超声高频压力振动，并有冲击、剪切、研磨作用。由于机械和气流的双重作用使物料得到均匀良好的粉碎，细粉经筛网分出。,图 TF型自冷式涡轮粉碎机,涡轮式粉碎机特点,粉碎效率高；粉碎粒度60320目；有自冷作用，解决热敏性材料的粉碎发热问题，是一种使用范围广泛的新型粉碎机；除用于粉碎一般物料外，还用于粉碎纤维类物料（中草药如甘草、大黄等）和有机化合物。,（七）研磨机,研磨机是通过研磨体、头、球等介质的运动对药物进行研磨，成为超细粉或粉浆的机器，常用的有球磨机、乳钵研磨机等。,1、球磨机,球磨机是由不锈钢、生铁或瓷制的圆筒，内装一定数量和大小的圆形钢球或瓷球构成，磨球密度约为24g/cm3。物料在球磨的圆筒内受圆球的连续研磨、撞击和滚压作用而碎成细粉,图 球磨机工作原理,若球罐缓慢转动时，各层磨球有相对运动，称为滑落。球罐转速的增加，表层球沿着外层球向下泻落，泻落时对物料的粉碎主要是研磨作用。转速提高后，一部分磨球随罐体上升至更高的高度，然后沿抛物线抛落，此时物料的粉碎是冲击和研磨联合作用。若球罐转速过慢或过快均会减弱甚至失去粉碎作用。,图3-9 球磨机在不同转速下圆球运转情况a.转速适当 b.转速太慢 c.转速太快,临界转速Nc：Nc=0.705/D1/2（r/s）D为球罐直径mm 罐体的转速通常取Nc的 6080。此时罐内磨球的运动以泻落与抛落为主。磨球直径一般使用 D20100mm。罐内磨球充填率一般为 28-35（干法粉碎）或40-50（湿法粉碎），罐内加料体积以充满球间空隙为宜。常用于毒剧药物、贵重药、吸湿性或刺激性强的药物，亦可用在无菌条件下无菌药物的粉碎和混合。,2、振动球磨机,电机旋转时，振动块的离心力使罐内磨球产生比一般球磨机大610倍的冲击加速度，磨球及物料在罐内呈悬浮状态，磨球在罐内产生抛射、冲击及旋转运动，物料受到冲击、研磨而粉碎。振动球磨机具有生产能力高、粉碎时不发热、结构紧凑等优点。可将物料粉碎至微米级。,图 ZM型振动超微粉碎机1.球罐；2电机及振动块,3、乳钵研磨机,由立式磨头与乳钵的相对运动对药物进行研磨乳钵研磨机可采用干磨或水磨法操作，目前多应用于中药材细料（麝香、牛黄等）的研磨和各种中成药药粉的套色及混合等。,1.磨头 2.乳钵,（八）气流式粉碎机,气流式粉碎机是通过粉碎室内的喷嘴把压缩空气形成的气流束变成速度能量促使药物之间产生强烈冲击、磨擦达到粉碎的机器。产品粒度可达200325目。加料粒度应在0.15mm以下。特点是粉碎过程温度不升高，故适合于热敏性物料的超细碎，其缺点是动力消耗较大。有圆盘式及跑道式。,圆盘式气流式粉碎机,图1空气室；2喷嘴；3粉碎室；4分级涡,高压空气由喷嘴以超音速喷入粉碎室 物料由加料口经空气引射进入粉碎室，被高速气流加速到50300m/s。粒子间的碰撞及高速气流的剪切作用而粉碎。细粒被空气夹带通过分级涡由下部的内管出料。,六、岗位职责及岗位操作法1.粉碎岗位职责（1）进岗前按规定着装，做好操作前的一切准备工作；（2）根据生产指令按规定程序领取原辅料，核对所粉碎物料的品名、规格、产品批号、数量、生产企业名称、物理外观、检验合格等，准确无误，粉碎产品色泽均匀、粒度符合要求；（3）严格按工艺规程及粉碎标准操作程序进行原辅料处理；（4）生产完毕，按规定进行物料移交，并认真填写工序记录及生产记录；（5）工作期间，严禁串岗、脱岗，不得做与本岗位无关之事；（6）工作结束或更换品种时，严格按本岗位清场SOP进行清场，经质监员检查合格后，挂标识牌；（7）注意设备保养，经常检查设备运转情况，操作时发现故障及时排除并上报。,2.粉碎岗位操作法（1）生产前准备 核对清场合格证并确定在有效期内。取下清场合格证状态牌换上正在生产状态牌；检查粉碎机、容器及工具是否洁净、干燥，检查齿盘螺栓无松动；检查排风除尘系统是否正常；按 粉碎机操作程序进行试运行，如不正常，自己又不能排除，则通知机修人员来排除；,对所需粉碎的物料，在暂存室领用时要认真复核物料卡上的内容与生产指令是否相符；检查物料中无金属等异物混入，否则不得使用。（2）操作 开机并调节分级电机转速或进风量，使粉碎细度达到工艺要求；机器运转正常后，均匀加入被粉碎物料，不可加入物料后开机。粉碎完成后须在粉碎机内物料全部排出后方可停机；粉碎好的物料用塑料袋作内包装，填写好的物料卡存在塑料袋上，交下工序。,（3）清场 按清场管理制度、容器具清洁管理制度、洁净区清洁规程及 粉碎机清洗程序搞好清场和清洗卫生；为了保证清场工作质量，清场时应遵循时先上后下，先外后里，一道工序完成后方可进行下道工序作业；清场后，填写清场记录，上报QA，经QA检查合格后挂清场合格证。,（4）记录操作完工后填写原始记录、批记录。表格见表2-1。（二）工艺管理要点 物料严禁混有金属物；物料含水分不应超过5；筛板与内腔的间隙（三）质量控制关键点异物、粒度,第三节 筛分,筛分定义：筛分是借助筛网将不同粒度的物料按粒 度大小进行分离 的操作。筛的种类：冲制筛：编织网筛，筛的规格：中国药典（2000年版）所用筛网选用国家标准的 R40/3系列，共规定了九种筛号，一号筛的筛孔内径最 大，依次减少，九号筛的孔内径最小。目：一英寸长度上具有的筛网数目粉末的分等：最粗粉 粗粉 中粉 细粉 最细粉 极细粉,分级：把粒子群按粒子大小、形状、比重、带电性粉体特征进行分离 的操作分级方法：重力分级、掼性分级、离心分级、过筛分级筛分效率的影响因素：（1）给料粒度组成（2）给料含湿量（3）物料的粉体性质（4）筛分装置的参数：倾斜度、振动方式等设备及其操作,（一）实验室用筛分设备1.手摇筛,2悬挂式偏重筛粉机 属于间隙性操作，适用于矿物药、化学药品和无显著粘性的药料过筛。,（三）工业生产用筛分设备1、振动筛：分机械振动筛及电磁振动筛。1）FS系列方形筛 2）ZS系列振动筛,往复振动筛分机:由该机由机架、电机、减速器、偏心轮、连杆、往复筛体、出料口组成。其工作原理是物料由加 料斗加入，落入筛子上，借电机带动带轮，使偏 心轮作往复运动，从而使筛体往复运动，对物料 产生筛选作用。,多级振荡筛,旋振筛:由机架、电机、筛网、上部重锤、下部重锤、弹簧、出料口组成。其工作原理是由普通电机所带振子的上下两端偏心重锤产生激振，可调节的偏心重锤经电机躯动传送到主轴中心线，在不平衡状态下，产生离心力，使物料强制改变在筛内形成轨道旋涡，使筛及物料在水平、垂直、倾斜方向三次元运动。对物料产生筛选作用。重锤调节器的振幅大小可根据不同物料和筛网进行调节。也可由立式振动电机轴的上下两端装有失衡的偏心重锤产生激振。本机可用于单层或多层分级使用，结构紧凑、操作维修方便，运转平稳、噪音低、处理物料量大、细度小，适用性强等优点。,旋动筛,混合是两种或两种以上的物料，经掺合、捏合或搅和等作用而成均匀状态的操作。,第三节 物料混合操作,一、混合操作的主要设备常用的混合物机分为干混设备和湿混设备。干混机包括：旋转式干混机、二维运动混合机、三维多向运动混合机。旋转式干混机主要有：V型干混机、双锥旋转干混机、立方旋转干混机 等。湿混机包括：槽型混合机、双螺旋锥形混合机和快速混合制粒机,1、槽形混合机,由1、混合槽、2、搅拌桨、3、蜗轮减速器、4、电机5、机座等构成,缺点：搅拌效率低、混合时间长；搅拌轴两端的密封件容易漏粉；搅拌时粉尘外溢、污染环境、对人体健康不利。优点：价格低、操作简便、易于维修,2、旋转式混合机（转鼓式混合机）,机壳有圆筒形、双圆锥形和V型等，如图所示；固体粉末主要依靠重力在转鼓内翻动达到混合目的。混合效果主要取决于旋转速度。转速应小于临界转速。速度过大，产生离心力作用大，降低了混合效果。适用于轻度混合，尤其是比重相近的细粉粉末。,图 转鼓混合机示意图,双圆锥型混合机,工作原理：按照重力滑移摩擦运动原理设计的；运动形式呈现滑移、对流、循环、混合状态；固体颗粒间的分离、混合两个过程同时进行的；运动轨迹如图所示。,图双圆锥型混合机运动轨迹,V型混合机,结构简图,V型混合机的工作原理：,是按照颗粒落下撞击摩擦运动原理设计的。对流动性较差的粉体可进行有效地分割、分流，强制产生扩散、循环混合状态，其物流运动轨迹见图 所示。,图 V形运动轨迹,常用于干颗粒或粉末的混合，一般适用于总混，每混一次为一个批号,缺点：安装不方便，有高度要求。,3、气流混合器,借空气气流使粉粒混合图 气流混合器1.空气入口与物料出口2循环管；3混合筒4真空；5.旋风分离器 6进料管活塞；7贮料筒,4、三维运动混合机,特点：主轴转动一周时混合容器在两空间交叉轴上、下颠倒4次，容器在空间既有公转又有自转和翻转。物料在容器内除被抛落，平移外还作翻倒运动，进行有效的对流混合，剪切混合和扩散混合，使混合在没有离心力作用下进行。,三维运动混合机优点：,混合均匀度高、物料装载系数大，特别是对物粒间密度、形状、粒径差异较大时，得到很好的混合效果。占地面积和空间高度小,上料和出料方便,容器和机身可用隔墙隔开,符合GMP要求。,物料在混合过程中无离心力作用，无比重偏析及分层，积聚现象，各组份可在悬珠的重量配比下均匀混合，混合率99.9%以上。,三维运动混合机,三维运动混合机,装料系数高，可达到80%（普通混合机仅为40%左右）且混合时间短，是目前各种混合机中的一种较理想混合设备。设备结构紧凑，传动部分采用无级调速（变频或电磁调速），操作十分方便。料筒各处为圆弧过渡，并经过精密抛光处理，达到GMP要求。,三维运动混合机,特点：主轴转动一周时混合容器在两空间交叉轴上、下颠例4次，容器在空间既有公转又有自转和翻转。物料在容器内除被抛落，平移外还作翻倒运动，进行有效的对流混合，剪切混合和扩散混合，使混合在没有离心力作用下进行。,5、锥形混合机,锥形混合机由锥体部分和传动部分构成，锥体内部装有一个或两个与锥体壁平行的提升螺旋。混合过程主要由螺旋的自转和公转以不断改变物料的空间位置来完成,锥形混合机,传动部分由电机、变速装置、横壁传动件组成，使提升螺旋能平稳的调节自转和公转的转速该机通过单级摆线针轮传速中心螺旋，将物料由底部提升到顶部，同时部分物料在螺旋线速度较大运动抛向空间，由物料自重沿四周向下流动，从而在短时间内产生强烈的对流剪切、掺混扩散而不断循环，形成全方位的三维空间运动，达到混合均匀,