制藥工程

1、1,2024年3月21日,學(xué)習(xí)目標(biāo),2,熟悉粉碎設(shè)備的分類、結(jié)構(gòu)組成、工作原理、特點(diǎn)和適用范圍。,熟悉粉碎的意義；熟悉影響粉碎的因素；了解粉碎度。,掌握粉碎的方法。,掌握粉碎的含義和基本原理；,粉碎是用機(jī)械方法將大塊固體物料制成適宜程度的碎塊或細(xì)粉的單元操作。,一、粉碎的含義和意義,3,意義：①便于新鮮中藥材的干燥和貯存；②改善藥物流動(dòng)性，有利于調(diào)劑和服用；③有利于制備多種制劑，如膠囊劑、丸劑、散劑等；④利于加速中藥中有效成分的

2、浸出，中藥材厚片<薄片<顆粒飲片；⑤增加藥物的表面積，促進(jìn)藥物的溶解和吸收，提高難溶性藥物的溶出度和生物利用度。,粉碎是借助機(jī)械力部分地克服物質(zhì)分子之間內(nèi)聚力，使大塊固體物料碎裂成細(xì)小顆粒或細(xì)粉。,4,二、粉碎的基本原理,物料,局部應(yīng)力,溫度升高膨脹,裂紋,外力,物料粉碎過(guò)程：,細(xì)小顆粒,1.硬度 即物料的堅(jiān)硬程度，常以摩氏指數(shù)來(lái)表示。從軟到硬的規(guī)定：滑石粉硬度為1，金剛石硬度為10。,5,2.脆性 指物料受外力沖擊作用

3、易于破碎成細(xì)小顆粒的性質(zhì)。晶體物料具有一定的晶格，容易粉碎，如生石膏、硼砂等多數(shù)礦物類藥物均具有相當(dāng)?shù)拇嘈浴?3.彈性 指固體受力后其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即質(zhì)點(diǎn)的相對(duì)位置發(fā)生改變，固體因此發(fā)生變形，外加載荷消失后，變形隨之消失，稱這種特性為彈性。非晶體藥物其分子呈不規(guī)則排列，如乳香、沒(méi)藥等具有彈性。,,粉碎的影響因素,-固體物料物理性質(zhì),4.水分 一般認(rèn)為物料水分越少越易粉碎。含水量在3.3%～4%時(shí)，粉碎較易，也不易引起粉塵。5

4、.溫度 粉碎過(guò)程中有部分機(jī)械能轉(zhuǎn)為熱能，可能對(duì)某些物料產(chǎn)生影響，如導(dǎo)致對(duì)熱敏感性有效成分分解，或使藥材受熱變軟、粘結(jié)，不能正常粉碎，出現(xiàn)此類情況，可低溫粉碎。6.重聚性 粉碎引起的表面能增加，形成不穩(wěn)定狀態(tài)，有趨于重新聚集的現(xiàn)象，稱為重聚性，常采用混合粉碎使分子內(nèi)聚力減小，以阻止再聚集現(xiàn)象發(fā)生。,6,圖4-1 粉碎作用力產(chǎn)生的形式,粉碎時(shí)，粉碎機(jī)的刀具（如錘頭、齒板、刀片、瓷球等）對(duì)物料作用以不同的力，包括擠壓、撞擊、研磨、劈裂及截切

5、等，如圖4-1所示。,7,粉碎的影響因素-粉碎方式,8,三、粉碎的原則,表4-1 粉碎機(jī)械力選擇,9,粉碎度,粉碎度是物料粉碎前、后的平均直徑之比，又稱為粉碎比。,,i 粉碎度或粉碎比D1 粉碎前物料顆粒的平均直徑，m；D2 粉碎后物料顆粒的平均直徑，m。,表4-2 粉碎等級(jí)分類表,粉碎度大小的選擇，取決于制備的藥物劑型，醫(yī)療用途及藥物本身性質(zhì)。,10,內(nèi)服散劑中不溶或難溶性藥物用于治療胃腸潰瘍時(shí)，宜粉碎成細(xì)

6、粉，以利分散，充分發(fā)揮其保護(hù)和治療作用；用于眼黏膜的外用散劑需要極細(xì)粉末，以減輕刺激性；在提取中藥材有效成分時(shí)，藥材的極細(xì)粉末易形成糊狀，不利于浸出。,11,應(yīng)保持藥物的組成和藥理作用不變；藥物粉碎至需要的粉碎度即可，不應(yīng)過(guò)度粉碎；較難粉碎的部分，如葉脈或纖維等不應(yīng)隨意丟棄，以免損失有效成分或使藥物的含量相對(duì)增高；粉碎毒性或刺激性較強(qiáng)的藥物時(shí)，要嚴(yán)格注意勞動(dòng)保護(hù)，粉碎易燃易爆藥物時(shí)，要注意防火防爆。,（一）開路粉碎與循環(huán)粉碎,

7、12,四、粉碎的方法,開路粉碎：物料只通過(guò)粉碎設(shè)備一次即得到粉碎產(chǎn)品的粉碎。適用于粗碎或?yàn)檫M(jìn)一步細(xì)碎做預(yù)粉碎。循環(huán)粉碎：粉碎產(chǎn)品中，若尚有未達(dá)到粉碎粒徑的粗顆粒，通過(guò)篩分設(shè)備將粗顆粒分離出來(lái)再返回粉碎設(shè)備中繼續(xù)粉碎，也稱為閉路粉碎。適用于細(xì)碎或粒度范圍要求較嚴(yán)格的粉碎。,干法粉碎：指物料經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)母稍锾幚?，使物料中水分含量降低至一定程度再進(jìn)行粉碎的方法。,13,（二）干法粉碎和濕法粉碎,濕法粉碎：指粉碎過(guò)程中在物料中添加適量液體的粉碎

8、方法。,液體的作用滲入到物料組織裂隙中減少分子間引力，同時(shí)防止粉碎過(guò)程中粒子的凝聚及粉塵的飛揚(yáng)。液體的選用以藥料遇濕不膨脹、不發(fā)生變化、不妨礙藥效為原則，常用水或乙醇。,中藥制劑中，大多數(shù)物料采用干法粉碎。,適宜有刺激性或毒性的物料及對(duì)產(chǎn)品細(xì)度要求較高的藥物的粉碎。,單獨(dú)粉碎：將處方中的一味藥材單獨(dú)進(jìn)行粉碎的方法。,14,（三）單獨(dú)粉碎和混合粉碎,混合粉碎：將兩種或兩種以上的藥料同時(shí)進(jìn)行粉碎的方法。,串油：油性大的藥材暫時(shí)不粉碎

9、，將其余藥材先粉碎至合格粒度，再粉碎油性大的藥材，該過(guò)程中添加已粉碎好的其他藥材，如桃仁、棗仁、柏子仁等。串料：處方中黏性大的藥材留下，先將其他藥材粉碎成粗粉，再添加黏性大的藥材進(jìn)行粉碎，如熟地、桂圓肉、山萸肉、黃精、玉竹、天冬、麥冬等。蒸罐：處方中其他藥材粉碎成粗粉，再添加用適當(dāng)方法蒸制過(guò)的藥物，經(jīng)干燥再粉碎至需要的粒度，如烏雞、鹿肉等新鮮動(dòng)物藥及地黃、何首烏等植物藥。,適用于貴重細(xì)藥料及刺激性藥料，為了減少損耗和利于勞動(dòng)保護(hù)，如

10、牛黃、羚羊角、蟾酥等；易于引起爆炸的氧化性、還原性藥物粉碎；含毒性成分的藥物，如信石、馬錢子、雄黃等。,低溫粉碎：粉碎前或粉碎過(guò)程中將物料進(jìn)行冷卻的粉碎方法。,15,（四）低溫粉碎,特點(diǎn)：,在常溫下粉碎困難的物料，熔點(diǎn)低、軟化點(diǎn)低及熱可塑性物料，例如樹脂、樹膠等；含水、含油雖少但富含糖分，具有一定黏性的藥物也能粉碎；可獲得更細(xì)的粉末；能保留揮發(fā)性成分。,物料先行冷卻，迅速通過(guò)高速撞擊式粉碎機(jī)粉碎，物料在粉碎機(jī)內(nèi)停留時(shí)間短暫；粉

11、碎機(jī)殼通入低溫冷卻水，在循環(huán)冷卻下進(jìn)行粉碎；將干冰或液氮與物料混合后進(jìn)行粉碎；組合應(yīng)用上述冷卻方法進(jìn)行粉碎。,一般方法：,一般粉碎方法可將原料藥材粉碎至75um左右，微粉粉碎能將藥材進(jìn)行細(xì)胞級(jí)粉碎，粉碎粒徑可達(dá)5um，是植物細(xì)胞破壁率達(dá)95%以上，大大提高丸劑、散劑等含原料藥材制劑的生物利用度，有效成分不在像以往那樣通過(guò)細(xì)胞壁（膜）釋放，而是直接暴露出來(lái)，是藥物起效更加迅速。微粉粉碎適合于不同質(zhì)地的中藥材。,16,（五）微粉粉碎,1

12、7,五、粉碎的設(shè)備,切藥機(jī)主要用于根、經(jīng)、葉、草等的切制，能把藥用部位切成片、段、細(xì)條或碎塊，不適用于顆粒狀藥料或塊莖等的切制。,（一）切藥機(jī),1-切刀2-刀床3-壓輥4-傳送帶5-變速箱6-皮帶輪7-曲軸,圖 4-2 切藥機(jī)示意圖,18,（二）顎式破碎機(jī),圖 4-3 顎式破碎機(jī)示意圖,19,優(yōu)點(diǎn)：處理物料平均直徑范圍大，生產(chǎn)能力大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)檢修方便，可運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)。缺點(diǎn)：擺動(dòng)的慣性力大，零件承受載荷較大，對(duì)機(jī)械的基礎(chǔ)

13、要求高，且粉碎度不大，主要用于堅(jiān)硬的藥材如雄黃、赭石等的粉碎。,,適用于干燥、性脆易碎藥材的粉碎或作粗粉之用，不適用于黏性藥材的粉碎。優(yōu)點(diǎn)：粉碎能耗小，粉碎度大，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，操作比較安全，生產(chǎn)能力比較大。缺點(diǎn)：錘頭磨碎較快，篩板易于堵塞，過(guò)度粉碎的粉塵較多。,20,（三）錘擊式粉碎機(jī),1-加料斗2-螺旋加料器3-轉(zhuǎn)子4-錘頭5-襯板6-外殼7-篩板,圖4-4 錘擊式粉碎機(jī)示意圖,適用于化學(xué)藥品、中藥材及纖維質(zhì)物料，如

14、植物根莖等的粉碎。,21,（四）軸流撞擊粉碎機(jī),1-進(jìn)料口2-殼體3-水冷夾套4-刀盤5-擋盤6-正刀片7-內(nèi)襯板8-斜刀片9-出料口10-風(fēng)輪,圖4-5 軸流撞擊粉碎機(jī)示意圖,適用范圍廣泛，宜用于粉碎干燥的非組織性藥物，中草藥的根、經(jīng)、皮及干浸膏等，不宜用于腐蝕性藥物、劇毒要及貴重藥，由于粉碎過(guò)程中發(fā)熱，也不宜于粉碎含有大量揮發(fā)性成分和軟化點(diǎn)低且黏性較高的藥物。,22,（五）萬(wàn)能磨粉機(jī),圖4-6 萬(wàn)能磨粉機(jī)示意圖,2

15、3,（六）球磨機(jī),圖4-7 球磨機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖,1-進(jìn)料口 ；2- 軸承；3-端蓋 ；4-圓筒體；5-大齒圈；6- 出料口,適于粉碎結(jié)晶性藥物、易融化及脆性藥物，對(duì)于刺激性藥物、較大吸濕性的浸膏、揮發(fā)性及一些細(xì)料藥也適用。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，封閉操作粉塵少。不足之處是體積龐大，笨重 ，運(yùn)行時(shí)有強(qiáng)烈的振動(dòng)和噪聲，工作效率低、能耗大，研磨介質(zhì)圓球與筒體襯板的損耗較大。,轉(zhuǎn)速過(guò)慢，圓球不能達(dá)到一定高度，即沿筒壁向下滑動(dòng)，或繞自身軸線旋轉(zhuǎn)

16、，此時(shí)研磨效果很差，應(yīng)盡可能避免。轉(zhuǎn)速適中，圓球?qū)⑦B續(xù)不斷地被提升至一定高度后再向下滑動(dòng)或滾落，且均發(fā)生在物料內(nèi)部，此時(shí)研磨效果最好。轉(zhuǎn)速太快，使物料和圓球緊貼于筒壁，并隨筒壁一起旋轉(zhuǎn)，不能粉碎藥材。,24,粉碎效果的影響因素：,圖4-8 研磨介質(zhì)在筒體內(nèi)的運(yùn)動(dòng)方式,25,圓球隨筒壁做整周旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速稱為球磨機(jī)的臨界轉(zhuǎn)速，它與筒壁直徑的關(guān)系式如下：,,nc 筒體臨界轉(zhuǎn)速，r/min；Dmax 筒體最大內(nèi)經(jīng)，m

17、。,在臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，圓球已失去研磨作用，所以在實(shí)際工作中，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速一般采用臨界轉(zhuǎn)速的75%-88%，即,,除轉(zhuǎn)速外, 還有圓球的大小、重量、數(shù)量及被粉碎藥物的性質(zhì)等。,26,圓球的直徑一般不應(yīng)小于65mm，應(yīng)大于被粉碎物料的4～9倍。圓筒內(nèi)裝填圓球的體積約占圓筒容積的30%-35%。由于操作時(shí)圓球不斷的磨損，部分圓球需經(jīng)常更換。被粉碎藥料不超過(guò)圓筒容積的50%。,27,（七）流能磨,流能磨即流體能力磨，利用高速氣體使藥料顆粒之間

18、以及顆粒與器壁之間碰撞而產(chǎn)生強(qiáng)烈的粉碎作用，故又稱為氣流粉碎機(jī)。,圖4-9 圓盤形流能磨示意圖,1-加料斗2-出料管3-空氣室4-粉碎室5-噴嘴6-分級(jí)渦,28,圖4-10 塔靶式流能磨示意圖,1-激振控制儀2-噴射泵3-給料機(jī)4-料斗5-二次風(fēng)機(jī)6-電動(dòng)機(jī)7-分級(jí)轉(zhuǎn)子8-出料管9-沉降室10-反射靶11-塔靶12-氣包13-機(jī)座,適用于抗生素、酶、低熔點(diǎn)或其他對(duì)熱敏感的藥物的粉碎，對(duì)于易氧化藥物，采用