制藥設(shè)備與工程設(shè)計 第5章 粉碎及分級設(shè)備

1、第5章 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(jī)械的選型 錘式破碎機(jī) 球磨機(jī) 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

2、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(jī)：330；粉碎磨：40450 d D i 粒徑在振動篩的運用 粉碎機(jī)械的基本技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 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(jī)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。 一.粉碎機(jī)械的選型 粉碎機(jī)理 粉碎機(jī)械的分類 粉碎機(jī)械選用原則 1.粉碎機(jī)理 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(xì)碎和超細(xì)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 2.粉碎機(jī)械的分類 按粉碎機(jī)作用件的運動方

3、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(jī)、磨碎機(jī)和超細(xì)粉碎機(jī)。 3.粉碎機(jī)械選用原則 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(jī)械 周密的系統(tǒng)設(shè)計 A.掌握物料性質(zhì)和對粉碎的要求 物料的性質(zhì)：原始形狀、大小、硬度、 韌脆性、可磨性、磨蝕性 B.合理設(shè)計和選擇粉碎流程和粉碎機(jī)械 粉碎級數(shù)、開式或閉式、干法或濕法 C.周密的系統(tǒng)設(shè)計 一個完善的粉碎工序設(shè)計必須對整套工 程進(jìn)行系統(tǒng)考慮。 除了粉碎機(jī)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(fù)壓下操作。 沖擊式粉碎機(jī) 常用的沖擊式粉碎機(jī)主要有錘片式和齒 爪式兩種，它

4、們都是采用機(jī)械方法對原 料以沖擊方式進(jìn)行粉碎。 其適用范圍廣泛，通用性強(qiáng)，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(hù)安全、方便、可靠。 二.錘式破碎機(jī) 工作原理及類型 錘式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu) 錘式破碎機(jī)的應(yīng)用 1.工作原理及類型 錘式破碎機(jī)的工作原理 錘式破碎機(jī)的類型 A.錘式破碎機(jī)的工作原理 錘式破碎機(jī)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(jī)帶動轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，物料從上部進(jìn) 入機(jī)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。 B.錘式破碎機(jī)的類型 按轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)方向分為：可逆式、不可逆 式； 按進(jìn)料

5、方向不同可以分為:切向式、軸向 式、徑向式。 2.錘式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu) 切向式 軸向式 徑向式 A切向進(jìn)料式粉碎機(jī) 進(jìn)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; 需要配套 增速傳動裝置 和風(fēng)機(jī)，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; 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(jìn)料式粉碎機(jī) 在高速回轉(zhuǎn)時宛如一 臺軸流風(fēng)機(jī)，物料從 軸向進(jìn)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(jī)。 該粉碎機(jī)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。 C.徑向進(jìn)料式粉碎機(jī)

6、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。 3.錘式破碎機(jī)的應(yīng)用 錘式破碎機(jī)應(yīng)用于中硬度以下、且磨蝕 性弱的物料。 錘式破碎機(jī)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(jī)物。 齒爪式粉碎機(jī) 齒爪式粉碎機(jī)的組成 齒爪的形狀 三.球磨機(jī) 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(jī)的分類 按照磨倉內(nèi)裝入研磨介質(zhì)的種類分為： 球磨機(jī)：鋼球或鋼段 棒磨機(jī)：圓柱形鋼段 礫磨機(jī)：礫石、卵石、瓷球 球磨機(jī)的特點 適應(yīng)性強(qiáng)，生產(chǎn)能力大； 粉碎比

7、大，粉碎物細(xì)度可以根據(jù)需要進(jìn) 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 四.振動磨 磨碎機(jī)械 磨碎機(jī)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(jī)械 有片磨、錐磨和對輥式磨粉機(jī)等，成品 粒度比較細(xì)微，一般可以通過80320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(jī)。磨盤主軸軸線平 行于水平面的稱為臥式磨漿機(jī)。 按照磨片的材質(zhì)不同可分為鋼磨、金剛 砂磨、石磨、陶

8、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(xì)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(jī) 對輥式磨粉機(jī)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(jī) 和大、中型磨粉機(jī)。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，

9、機(jī)械化自 動化程度高，生產(chǎn)率高。 大、中型對輥 式磨粉機(jī) 大、中型對輥式磨粉機(jī) 磨輥為了達(dá)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(qiáng)烈的摩擦作用。因此 不僅要求磨輥應(yīng)具有一定的強(qiáng)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(dá)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(jī)大、中型對輥式磨粉機(jī) 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440a。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

10、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。 l.磨輥齒數(shù) 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。 2.磨齒角度 磨輥表面經(jīng)拉 絲機(jī)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(qiáng)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。如果磨齒沒有斜度，那么物料就 不能

11、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和磨齒斜距之比表示斜度，常 用斜度為 L=1:71:10。也可以用傾角表 示，一般1016。 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(jī)工作性能的因 素 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(qiáng)。 流量：磨粉機(jī)的流量一般用每厘米磨輥 接觸長度上24h的負(fù)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(dāng)?shù)牧髁俊?磨輥的轉(zhuǎn)速和速比：提高磨輥的轉(zhuǎn)速

12、， 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。 五.氣流磨 利用高速彈性氣流噴出時形成的強(qiáng)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(jī) 超微粉碎機(jī)生產(chǎn)的顆粒粒度極細(xì)，并有 嚴(yán)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(xì)，平均粒徑應(yīng)通過200325目篩以上， 有的僅數(shù)微米，甚至1以下。 常用的超微粉碎機(jī) （）臥式超微粉碎機(jī) （二）超音速噴射式粉碎機(jī) （三）立式環(huán)形噴射式粉碎機(jī) （）臥式超微粉碎機(jī) 這是一種

13、臥軸、雙室、 氣流分級式粉碎機(jī)，主 要依靠沖擊粉碎原理工 作，在粉碎的同時能夠 進(jìn)行分級和清除雜質(zhì)。 （）臥式超微粉碎機(jī) (二)超音速噴射式粉碎機(jī) 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(qiáng)烈沖擊，使物料顆粒相互間發(fā)生劇烈的 碰撞作用，可達(dá)到1的超微細(xì)粒度。粉 碎機(jī)上設(shè)有粒度分級機(jī)構(gòu)，微粒排出后， 粗粒返回機(jī)內(nèi)繼續(xù)粉碎，直至達(dá)到所需粒 度為止。 超音速噴射式粉碎機(jī) (二)超音速噴射式粉碎機(jī) （三）立式環(huán)形噴射式粉碎機(jī) 第2節(jié) 分級設(shè)備 分級分級：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. 定級定級：指按商業(yè)價

14、值和用途劃分品級,與 物理分級時所公認(rèn)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(jī) 一.顆粒分級 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(jī)械篩分和流體分級。 一.顆粒分級 機(jī)械篩分 流體分級 1.機(jī)械篩分 機(jī)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

15、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(jìn)行的。長方形篩孔 是根據(jù)厚度的不同進(jìn) 行分離的。 篩選原理 根據(jù)物料寬度、厚度或形狀不同進(jìn)行分 離： 長方形篩孔是根據(jù)物料厚度不同進(jìn)行分 離的。 圓形篩孔主要是根據(jù)物料寬度不同進(jìn)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

16、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 23倍。另外，篩孔過長，篩面強(qiáng)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(dāng)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

17、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(biāo)準(zhǔn)篩的各層篩孔直徑為 橫坐標(biāo)，以各層篩上物占物料總重量的 百分比為縱坐標(biāo)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(dāng)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(jìn)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?來清除物料中細(xì)小雜 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 圓形或橢圓形平動， 也可以作直線運動， 物