制藥設(shè)備與工程設(shè)計 粉碎及分級設(shè)備

制藥設(shè)備與工程設(shè)計粉碎及分級設(shè)備第5章粉碎及分級設(shè)備第1節(jié)粉碎設(shè)備第2節(jié)分級設(shè)備第3節(jié)均化設(shè)備第1節(jié)粉碎設(shè)備粉碎機械的選型錘式破碎機球磨機振動磨氣流磨尺寸減小對物料施加一定的外力，克服分子間的內(nèi)聚力，將物料分裂破碎的操作稱為尺寸減小。尺寸減小的過程始終伴隨著物料的體積由大變小，比表面積由小變大，不斷增加、而物料的化學(xué)性質(zhì)不會發(fā)生變化。粉碎的目的降低固體物料的粒徑，增大比表面積。增大與液體分散媒體的接觸面，可以加快藥物的溶出速度，提高藥物利用率；便于幾種不同的固體物料混合均勻，提高分散均勻性。衡量固體物料粉碎效果的參數(shù)破碎比：粉碎前后固體物料的顆粒直徑之比。因為粉碎前后物料粒度不一致,一般用平均粒徑表示粒度。破碎機：3~30；粉碎磨：40~450粒徑在振動篩的運用粉碎機械的基本技術(shù)經(jīng)濟指標破碎比和單位電耗單位電耗：粉碎單位質(zhì)量產(chǎn)品的能量消耗。多段破碎連續(xù)使用幾臺粉碎機串聯(lián)的破碎過程稱為多段破碎。總破碎比等于各段破碎比的乘積。粉碎機理粉碎機械的分類粉碎機械選用原則破碎的施力種類有：壓縮、剪切、彎曲、沖擊……其中粗碎和中碎以壓縮和沖擊為主細碎和超細粉碎還要運用剪切脆性材料施加壓縮、沖擊力韌性材料施加剪切、快速沖擊力按粉碎機作用件的運動方式分：旋轉(zhuǎn)、振動、攪拌、滾動……按操作方式分：干法和濕法、連續(xù)和間歇。實際應(yīng)用：破碎機、磨碎機和超細粉碎機。掌握物料性質(zhì)和對粉碎的要求合理設(shè)計和選擇粉碎流程和粉碎機械周密的系統(tǒng)設(shè)計物料的性質(zhì)：原始形狀、大小、硬度、韌脆性、可磨性、磨蝕性……粉碎級數(shù)、開式或閉式、干法或濕法……一個完善的粉碎工序設(shè)計必須對整套工程進行系統(tǒng)考慮。除了粉碎機主體結(jié)構(gòu)外，其他配套設(shè)施也必須充分注意。整套粉碎系統(tǒng)最好的微負壓下操作。沖擊式粉碎機常用的沖擊式粉碎機主要有錘片式和齒爪式兩種，它們都是采用機械方法對原料以沖擊方式進行粉碎。其適用范圍廣泛，通用性強，而且構(gòu)造簡單，生產(chǎn)效率高。易于控制產(chǎn)品的粒度，使用維護安全、方便、可靠。工作原理及類型錘式破碎機的結(jié)構(gòu)錘式破碎機的應(yīng)用錘式破碎機的工作原理錘式破碎機的類型錘式破碎機的主要部件是帶有錘頭的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子由主軸、圓盤、銷軸和錘頭組成。電動機帶動轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，物料從上部進入機內(nèi)，受高速運動的錘頭沖擊、剪切作用而粉碎，轉(zhuǎn)子的下部設(shè)有篩板，不能通過篩板的顆粒被阻留，繼續(xù)被粉碎。按轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)方向分為：可逆式、不可逆式；按進料方向不同可以分為:切向式、軸向式、徑向式。切向式軸向式徑向式A．切向進料式粉碎機①進料口和粉碎室比較寬，其適應(yīng)性廣，通用性大，經(jīng)久耐用和容易操作;②需要配套增速傳動裝置和風(fēng)機，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,體積比較龐大，工作時噪聲和粉塵比較大;③耗能比較多，加工單位質(zhì)量物料的能耗一般比較高。B．軸向進料式粉碎機在高速回轉(zhuǎn)時宛如一臺軸流風(fēng)機，物料從軸向進料口被吸入粉碎室，經(jīng)粉碎后從篩孔排出，故又稱其為軸向自吸式粉碎機。該粉碎機的特點是，粉碎室寬度小，結(jié)構(gòu)簡單，篩片包角比較大，一般為300°以上，能自動吸料，生產(chǎn)效率比較高。特點是粉碎室寬度大，篩片包角大，一般大于300°，常用于谷物粉碎。生產(chǎn)效率較高。錘式破碎機應(yīng)用于中硬度以下、且磨蝕性弱的物料。錘式破碎機由于具有一定混勻和自行清理作用，能夠破碎含有水分及油質(zhì)的有機物。齒爪式粉碎機齒爪式粉碎機的組成齒爪的形狀裝有研磨介質(zhì)的密閉圓筒，在傳動裝置帶動下產(chǎn)生回轉(zhuǎn)運動，物料在筒內(nèi)受到研磨及沖擊作用而粉碎。轉(zhuǎn)筒速度的影響離心狀態(tài)瀉落狀態(tài)拋落狀態(tài)球磨機的分類按照磨倉內(nèi)裝入研磨介質(zhì)的種類分為：球磨機：鋼球或鋼段棒磨機：圓柱形鋼段礫磨機：礫石、卵石、瓷球球磨機的特點適應(yīng)性強，生產(chǎn)能力大；粉碎比大，粉碎物細度可以根據(jù)需要進行調(diào)整對磨粉有均化作用系統(tǒng)封閉，可以符合無菌要求磨碎機械磨碎機械主要用于加工小顆粒原料時的干磨碎和濕磨碎作業(yè)。常用的磨碎機械有片磨、錐磨和對輥式磨粉機等，成品粒度比較細微，一般可以通過80～320目篩孔。片磨片磨適用于干物料磨碎，也適用于研磨含水分高的物料以及韌性大的物料。片磨的研磨性能除了取決于兩個磨盤間的擠壓力外，還取決于動磨盤的速度。按照磨盤安裝位置可以分為立磨和臥磨兩種，片磨的磨盤主軸軸線垂直于水平面的稱為立式磨漿機。磨盤主軸軸線平行于水平面的稱為臥式磨漿機。按照磨片的材質(zhì)不同可分為鋼磨、金剛砂磨、石磨、陶瓷磨等，用途十分廣泛。磨盤磨盤是盤式磨最主要的工作部件，物料研磨的工作原理是借助于兩個磨盤間的壓力與兩盤上的磨紋在旋轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的摩擦和剪切作用而使物料磨碎成微細顆粒。磨盤是一個扁的圓柱體，其工作面的中央部分向內(nèi)凹入，稱為磨膛區(qū)，起到向外推送和分配物料的作用。在石制的和鋼制的磨盤上，整個工作表面按其形狀和作用，可分為四個區(qū)域，即喂入?yún)^(qū)、接收區(qū)、引入?yún)^(qū)和研磨區(qū)。對輥式磨粉機對輥式磨粉機廣泛應(yīng)用于制粉、破碎、軋碎等。根據(jù)使用對象不同，又可分為小型磨粉機和大、中型磨粉機。前者裝備有一對磨輥，其結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，生產(chǎn)率低；后者配置有兩對磨輥，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機械化自動化程度高，生產(chǎn)率高。大、中型對輥式磨粉機大、中型對輥式磨粉機磨輥為了達到一定的研磨效果，磨輥需要承受較大的徑向工作壓力。同時磨輥的表面還與物料產(chǎn)生強烈的摩擦作用。因此不僅要求磨輥應(yīng)具有一定的強度、韌性、耐磨性和良好的導(dǎo)熱性能，而且還要求磨輥表面沒有砂眼、氣孔、裂紋和硬度不一等制造缺陷。為了達到運轉(zhuǎn)平穩(wěn)和保持兩磨輥間的軋距，磨輥應(yīng)表面平直并具有精確的圓柱形。大、中型對輥式磨粉機目前，普遍采用的是硬模離心澆鑄成型、冷凝合金輥體的實心半軸壓合空心磨輥，見圖4－40a。為了注入冷水降低磨輥表面的溫度，將磨輥兩端壓合的半軸中央鉆成通孔，成為空心半軸，使冷水能從半軸空心孔道通入空心磨輥中。磨輥磨輥的輥體外層為冷硬合金鑄鐵，肖氏硬度68-78度，層內(nèi)為灰口鐵，有較大的硬度和韌性，保證受載后不斷裂和彎曲變形，又便于加工。齒輥的技術(shù)特性系指磨輥表面的齒數(shù)、磨齒角度、磨齒斜度和一對磨輥磨齒排列等。它是以磨輥表面單位圓周長度上的拉絲數(shù)目，即每厘米或每英寸圓周長度內(nèi)的齒數(shù)來表示的。磨輥表面經(jīng)拉絲機刀頭切削后，磨齒兩斜面的夾角，叫磨齒齒角。3磨齒斜度為了增強破碎和剝刮能力，降低能耗，提高面粉質(zhì)量，磨輥表面的齒紋必須與圓柱體母線有一個傾角α。如果磨齒沒有斜度，則物料就不能連續(xù)地受到研磨，麩皮將被切成條狀，工作時還會引起磨輥震動，以致?lián)p壞磨齒。通常，用磨輥長度L和磨齒斜距ｓ之比表示斜度，常用斜度為ｓ／L=1:7～1:10。也可以用傾角α表示，一般α＝10°～16°。4磨齒排列兩根磨輥以不同的速度運轉(zhuǎn)，由于輥齒有鋒角和鈍角之分，因此有四種不同的排列方式。影響對輥式磨粉機工作性能的因素①軋距：軋距大小對研磨效果影響很大。軋距小，磨輥對物料的擠壓和剝刮作用強。②流量：磨粉機的流量一般用每厘米磨輥接觸長度上24h的負荷量來計算。如果流量過大，就會降低剝刮率；流量小，剝刮率雖高、但又對提高產(chǎn)量不利。因此必須保持適當?shù)牧髁?。③磨輥的轉(zhuǎn)速和速比：提高磨輥的轉(zhuǎn)速，物料通過研磨區(qū)的速度也隨之提高，產(chǎn)量提高。兩磨輥線速度差越大，快、慢輥對物料的研磨作用也就越劇烈。一般快、慢輥的速比采用上2.5:1。利用高速彈性氣流噴出時形成的強烈多相紊流場，使其中的固體顆粒在自撞中或與沖擊板、器壁撞擊中發(fā)生變形、破裂，而最終獲得超粉碎。超微粉碎機超微粉碎機生產(chǎn)的顆粒粒度極細，并有嚴格的粒度分布、規(guī)整的顆粒外形，在醫(yī)藥生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛，要求顆粒極細，平均粒徑應(yīng)通過200～325目篩以上，有的僅數(shù)微米，甚至1μｍ以下。常用的超微粉碎機（－）臥式超微粉碎機（二）超音速噴射式粉碎機（三）立式環(huán)形噴射式粉碎機（－）臥式超微粉碎機這是一種臥軸、雙室、氣流分級式粉碎機，主要依靠沖擊粉碎原理工作，在粉碎的同時能夠進行分級和清除雜質(zhì)。（－）臥式超微粉碎機(二)超音速噴射式粉碎機物料從喂料口投入后，受到2.5馬赫（氣流速度與音速的比值）以上的超音速氣流的強烈沖擊，使物料顆粒相互間發(fā)生劇烈的碰撞作用，可達到1μｍ的超微細粒度。粉碎機上設(shè)有粒度分級機構(gòu)，微粒排出后，粗粒返回機內(nèi)繼續(xù)粉碎，直至達到所需粒度為止。超音速噴射式粉碎機(二)超音速噴射式粉碎機（三）立式環(huán)形噴射式粉碎機第2節(jié)分級設(shè)備分級：指把清理過的產(chǎn)品按質(zhì)量不同分離開來,其質(zhì)量可按照尺寸、形狀、密度、結(jié)構(gòu)和顏色來劃分.定級：指按商業(yè)價值和用途劃分品級,與物理分級時所公認的考慮因素相比,定級取決于更多的因素。藥品分級的一般原理和方法空氣動力學(xué)特性的不同--氣流清選法;顆粒大小的不同--篩選法;顆粒形狀的不同--精選;比重的不同--干法比重分選和濕法比重分選;顏色的不同--光電分選法。第2節(jié)分級設(shè)備顆粒分級搖動篩振動篩回轉(zhuǎn)葉輪動態(tài)分級機將顆粒按粒徑大小分成兩種或兩種以上顆粒群的操作過程。顆粒分級可分為機械篩分和流體分級。機械篩分流體分級機械篩分是借助具有一定孔眼或縫隙的篩面，使物料顆粒在篩面上運動，不同大小顆粒的物料在不同的篩孔處落下，完成物料顆粒的分級。篩下料：從篩面孔眼掉下的物料篩上物：停留在篩面上的物料篩選原理物料一般由長、寬、厚三維尺寸組成，一般是長＞寬＞厚。篩選一般是根據(jù)顆粒的寬度和厚度的不同來進行的。長方形篩孔是根據(jù)厚度的不同進行分離的。篩選原理根據(jù)物料寬度、厚度或形狀不同進行分離：長方形篩孔是根據(jù)物料厚度不同進行分離的。圓形篩孔主要是根據(jù)物料寬度不同進行分離的。三角形篩孔主要根據(jù)物料的形狀分離。篩分效率篩分效率：物料經(jīng)篩選一定時間后，篩過物的重量占原料中可過篩物料重量的百分比叫篩分效率。長方形篩孔按粒度厚度不同分離篩孔只限制顆粒的厚度，而顆粒的長度和寬度不受限制，顆粒不需要豎立起來即可通過篩孔，這樣，篩面只需作水平振動即可。應(yīng)用長方形篩孔時，篩孔長邊應(yīng)于物料運動方向也即篩面振動方向相同。在實際應(yīng)用中，多用長方形篩孔分離厚度相差較大的顆粒。長方形篩孔按粒度厚度不同分離試驗證明，增加這種篩孔的長度可提高其篩分效率，但增加到一定程度后，篩分效率提高很少。篩孔長度一般為顆粒長度的2—3倍。另外，篩孔過長，篩面強度和剛度將被削弱。圓形篩孔按谷粒寬度分離圓形篩孔只限制顆粒的寬度，而對長度和厚度沒有限制。篩分時，顆粒必須豎立起來才能穿過篩面。但是，當顆粒的長度大于篩孔直徑的兩倍以上時，盡管顆粒的寬度小于篩孔的直徑，顆粒也不能穿過篩面，而只能在篩面上水平運動。這是因為顆粒的重心沒有在篩孔圓內(nèi)，顆粒不能豎立起來。篩選原理篩孔面積百分率：篩孔面積占整個篩面面積的百分比。篩理曲線：以標準篩的各層篩孔直徑為橫坐標，以各層篩上物占物料總重量的百分比為縱坐標繪出的曲線圖叫篩理曲線。篩選原理篩孔形狀和尺寸的選擇取決于篩分物料的粒度及其截面形狀。各種形狀的篩孔，當篩孔面積相同時，長方形篩孔的篩孔面積百分率最大，其次為正方形，圓形的最小。而且，長方形篩孔不易堵塞篩孔。篩面的運動形式靜止傾斜篩面往復(fù)振動篩面高速振動篩回轉(zhuǎn)篩面旋轉(zhuǎn)篩面靜止傾斜篩面物料靠自重在篩面作直線滑動，小于篩孔的顆粒通過篩孔進行分離。這種篩子因物料相對篩面的運動路程（篩程）較短，篩分效率較低。往復(fù)振動篩面篩面作往復(fù)直線運動，物料沿篩面作往復(fù)滑動。篩程較長?？捎脕砬宄锪现屑毿‰s物，其篩分效率及生產(chǎn)率均較高。高速振動篩篩面在垂直平面作圓形或橢圓形平