单元操作粉碎混合.pptx

第十六章第十六章固体制剂的单元操作固体制剂的单元操作第一节第一节 粉碎与分级粉碎与分级 一、固体的粉碎一、固体的粉碎（一）概述（一）概述 固体的粉碎是将大块物料借助机械力破碎成适宜程度固体的粉碎是将大块物料借助机械力破碎成适宜程度的颗粒或细粉的操作。粉碎的主要目的在于减少粒径，的颗粒或细粉的操作。粉碎的主要目的在于减少粒径，增加比表面积（增加比表面积（m2/m3或或m2/kg）。）。一般而言，当颗粒一般而言，当颗粒形状一定时颗粒的比表面积与其大小成反比，即颗粒形状一定时颗粒的比表面积与其大小成反比，即颗粒越小，比表面积越大。越小，比表面积越大。通常把粉碎前粒度通常把粉碎前粒度D与粉碎后粒度与粉碎后粒度d之比称为粉碎度或之比称为粉碎度或粉碎比（粉碎比（n）。）。固体药物的粉碎操作对制剂过程有一系固体药物的粉碎操作对制剂过程有一系列的意义。列的意义。固体药物的吸收首先需要溶解，细粉有固体药物的吸收首先需要溶解，细粉有利于提高难溶性药物的溶出速度以及生利于提高难溶性药物的溶出速度以及生物利用度；物利用度；有利于固体制剂中各成分的混合均匀，有利于固体制剂中各成分的混合均匀，混合度与各成分的粒径有关；混合度与各成分的粒径有关；有利于提高固体药物在液体、半固体、有利于提高固体药物在液体、半固体、气体中的分散性，并可以提高制剂质量气体中的分散性，并可以提高制剂质量与药效，如混悬剂、软膏剂、气雾剂等；与药效，如混悬剂、软膏剂、气雾剂等；有助于从天然药物中提取有效成分等。有助于从天然药物中提取有效成分等。显然，粉碎对药品质量的影响很大。但显然，粉碎对药品质量的影响很大。但必须注意粉碎过程可能带来的不良作用，必须注意粉碎过程可能带来的不良作用，如晶型转变、热分解、粘附与凝聚性的如晶型转变、热分解、粘附与凝聚性的增大、堆密度的减少、粉末表面上吸附增大、堆密度的减少、粉末表面上吸附的空气对润湿性的影响，粉尘污染、爆的空气对润湿性的影响，粉尘污染、爆炸等。炸等。（二）粉碎机理和粉碎能量（二）粉碎机理和粉碎能量1粉碎机理粉碎机理l物质依靠其分子间的内聚力而聚结成一定形状物质依靠其分子间的内聚力而聚结成一定形状的块状物。粉碎过程主要依靠外加机械力的作的块状物。粉碎过程主要依靠外加机械力的作用破坏物质分子间的内聚力来实现的。被粉碎用破坏物质分子间的内聚力来实现的。被粉碎的物料受到外力的作用后在局部产生很大应力的物料受到外力的作用后在局部产生很大应力或形变。开始表现为弹性变形，当施加应力超或形变。开始表现为弹性变形，当施加应力超过物质的屈服力时物料发生塑性变形，当应力过物质的屈服力时物料发生塑性变形，当应力超过物料本身的分子间力时即可产生裂隙并发超过物料本身的分子间力时即可产生裂隙并发展成为裂缝，最后则破碎或开裂。展成为裂缝，最后则破碎或开裂。l被粉碎物质可分塑性物质和弹性物质。被粉碎物质可分塑性物质和弹性物质。塑性物质的破碎经过较长的塑性变形阶塑性物质的破碎经过较长的塑性变形阶段；弹性物质的破碎几乎不经过塑性变段；弹性物质的破碎几乎不经过塑性变形阶段，到屈服点后迅速破碎成碎块。形阶段，到屈服点后迅速破碎成碎块。被粉碎物料迅速恢复弹性，变形时以热被粉碎物料迅速恢复弹性，变形时以热能释放能量，所以粉碎操作经常伴随温能释放能量，所以粉碎操作经常伴随温度上升。度上升。l粉碎过程常用的外加力有：冲击力（粉碎过程常用的外加力有：冲击力（impact）、）、压缩力（压缩力（compression）、）、剪切力（剪切力（cutting）、）、弯曲力（弯曲力（bending）、）、研磨力（研磨力（rubbing）等等1，参见图，参见图16-1。被处理物料的性质、粉碎程度。被处理物料的性质、粉碎程度不同，所需施加的外力也不同。冲击、压碎和不同，所需施加的外力也不同。冲击、压碎和研磨作用对脆性物质有效，纤维状物料用剪切研磨作用对脆性物质有效，纤维状物料用剪切方法更有效；粗碎以冲击力和压缩力为主，细方法更有效；粗碎以冲击力和压缩力为主，细碎以剪切力、研磨力为主；要求粉碎产物能产碎以剪切力、研磨力为主；要求粉碎产物能产生自由流动时，用研磨法较好。生自由流动时，用研磨法较好。l实际上多数粉碎过程是上述的几种力综实际上多数粉碎过程是上述的几种力综合作用的结果。一种物料，在大粒径时合作用的结果。一种物料，在大粒径时主要表现为弹性行为，小粒径时则主要主要表现为弹性行为，小粒径时则主要表现为塑性行为，因此粉碎较大颗粒时，表现为塑性行为，因此粉碎较大颗粒时，粒径受粉碎装置的特性以及外力的施加粒径受粉碎装置的特性以及外力的施加方式的影响较大；粉碎细粒时，粒径受方式的影响较大；粉碎细粒时，粒径受物质本身性质的影响较大。物质本身性质的影响较大。2粉碎能量的消耗粉碎能量的消耗l从理论上结晶性物料的强度可以用分子从理论上结晶性物料的强度可以用分子（或原子）间引力（或原子）间引力（attractiveforce）或或排斥力（排斥力（repulsiveforce）计算，但实际计算，但实际测定结果比理论值小得很多。实际物料测定结果比理论值小得很多。实际物料中存在的裂缝或不规则结构，在这些断中存在的裂缝或不规则结构，在这些断层附近应力集中，在较小力作用下裂缝层附近应力集中，在较小力作用下裂缝迅速长大以至破碎。迅速长大以至破碎。l随着粉碎过程的进行物料粒径越小，粒随着粉碎过程的进行物料粒径越小，粒子内部裂缝数目越少，粉碎所需能量越子内部裂缝数目越少，粉碎所需能量越大，越不易粉碎。大，越不易粉碎。l一般来说粉碎过程所需要能量消耗于粒子破碎一般来说粉碎过程所需要能量消耗于粒子破碎时新增加的表面能、未粉碎粒子的变形、粉碎时新增加的表面能、未粉碎粒子的变形、粉碎室内的粒子的移动、粒子间和粒子与粉碎室间室内的粒子的移动、粒子间和粒子与粉碎室间的摩擦、振动与噪音、设备转动等。的摩擦、振动与噪音、设备转动等。l研究结果表明，粉碎所需要的总能量是新生表研究结果表明，粉碎所需要的总能量是新生表面能的面能的10010010001000倍，即消耗于产生新表面的倍，即消耗于产生新表面的能量在总消耗能量中只占能量在总消耗能量中只占0.1%0.1%1%1%22。粉碎操。粉碎操作的能量利用率非常低，因此如何提高粉碎的作的能量利用率非常低，因此如何提高粉碎的有效能量是粉碎操作研究的主攻方向之一。有效能量是粉碎操作研究的主攻方向之一。l粉碎过程受物料的物性、形状、大小、设备、粉碎过程受物料的物性、形状、大小、设备、作用力、操作方式等复杂条件的影响，很难用作用力、操作方式等复杂条件的影响，很难用精确的计算公式来描述能量的消耗。科学家们精确的计算公式来描述能量的消耗。科学家们曾提出过不少经验理论与计算公式，本节介绍曾提出过不少经验理论与计算公式，本节介绍其中著名的三个能量学说。其中著名的三个能量学说。（1）Rittinger学说：是在学说：是在1867年提出，年提出，“粉碎粉碎所需的能量与表面积的增加成正比所需的能量与表面积的增加成正比”，Rittinger学说适用于数十学说适用于数十m数百数百m粒度范粒度范围的细粉碎中，因为细碎中表面积的增加比较围的细粉碎中，因为细碎中表面积的增加比较显著。而且适用于脆弱的物料的粉碎。显著。而且适用于脆弱的物料的粉碎。（2）Kick学学说说：是是在在1885年年提提出出，“粉粉碎碎所所需需的的能能量量与与粒粒子子体体积积的的减减少少成成正正比比”，Kick方方程程适适用用于于数数mm数数十十mm粒粒度度范范围围的的粗粗碎碎中中，因因为为粗粗碎碎时时体体积积的的变变化化较较为为显显著著。此此时时的的能能量量消消耗耗只只与与粉粉碎碎比比（D1/D2）有有关关，与与粒粒径径大大小小无无关关。即即，粒粒径径为为600mm的的粒粒子子粉粉碎碎成成300mm的的粒粒径径所所需需的的能能量量与与粒粒径径为为200mm的的粒粒子子粉粉碎碎成成100mm的粒径所需的能量相同。的粒径所需的能量相同。（3）Bond学说：是在学说：是在1952年提出，年提出，“粉碎所需粉碎所需的能量与颗粒中裂缝的长度成正比的能量与颗粒中裂缝的长度成正比”，或者说，或者说粉碎所需的能量与粒径的平方根成反比。该理粉碎所需的能量与粒径的平方根成反比。该理论介于论介于Rittinger学说与学说与Bond学说之间。学说之间。l为为了了便便于于应应用用提提出出了了功功指指数数（workindex）的的概概念念。功功指指数数是是将将粒粒度度为为无无穷穷大大（D1=）的的粒粒子子粉粉碎碎成成D2=100m时时所所需需的的能能量量，功功指指数数在在一一定定程程度度上上表表示示粉粉碎碎物物料料的的难难易易程程度度，功功指指数数小小的的物物料料可可碎碎性性或或可可磨磨性性较较高高。近近年年来来，功功指指数数成成了了比比较较粉粉碎碎操操作作效效率率的的最最有有用用方方法法之之一一。功指数可由实验测定。功指数可由实验测定。l以以上上介介绍绍三三种种粉粉碎碎能能量量的的规规律律。对对整整个个粉粉碎碎过过程程来来讲讲，开开始始阶阶段段由由于于体体积积的的减减少少更更为为显显著著而而遵遵循循Kick法法则则，而而最最终终阶阶段段细细粉粉碎碎过过程程中中表表面面积积的的增增加加更更为为突突出出而而遵遵循循Rittinger法法则则，中中间间阶段遵循阶段遵循Bond法则。法则。（三）粉碎方式及设备（三）粉碎方式及设备1粉碎方式粉碎方式根根据据被被粉粉碎碎物物料料的的性性质质、产产品品粒粒度度的的要要求求以以及及粉粉碎碎设设备备的的形形式式等等不不同同条条件件可可采采用用不不同同的的粉粉碎碎方方式式2。（1）闭塞粉碎与自由粉碎）闭塞粉碎与自由粉碎l闭塞粉碎（闭塞粉碎（packedcrushing）是在粉碎过程中，是在粉碎过程中，已达到粉碎要求的粉末不能及时排出而继续和已达到粉碎要求的粉末不能及时排出而继续和粗粒一起重复粉碎的操作。这种操作，粉末成粗粒一起重复粉碎的操作。这种操作，粉末成了粉碎过程的缓冲物或了粉碎过程的缓冲物或“软垫软垫”，影响粉碎效，影响粉碎效果，能量消耗比较大，常用于小规模的间歇操果，能量消耗比较大，常用于小规模的间歇操作，如图作，如图16-2a。l自由粉碎（自由粉碎（freecrushing）是在粉碎过程中已是在粉碎过程中已达到粉碎粒度要求的粉末能及时排出而不影响达到粉碎粒度要求的粉末能及时排出而不影响粗粒的继续粉碎的操作。这种操作，粉碎效率粗粒的继续粉碎的操作。这种操作，粉碎效率高，常用于连续操作，如图高，常用于连续操作，如图16-2c。（2）开路粉碎与循环粉碎）开路粉碎与循环粉碎l开路粉碎是连续把粉碎物料供给粉碎机的同时开路粉碎是连续把粉碎物料供给粉碎机的同时不断地从粉碎机中把已粉碎的细物料取出的操不断地从粉碎机中把已粉碎的细物料取出的操作。即物料只通过一次粉碎机完成粉碎的操作，作。即物料只通过一次粉碎机完成粉碎的操作，如图如图16-2b。该法操作简单，粒度分布宽，适合该法操作简单，粒度分布宽，适合于粗碎或粒度要求不高的粉碎。于粗碎或粒度要求不高的粉碎。l循环粉碎是经粉碎机粉碎的物料通过筛子或分循环粉碎是经粉碎机粉碎的物料通过筛子或分级设备使粗颗粒重新返回到粉碎机反复粉碎的级设备使粗颗粒重新返回到粉碎机反复粉碎的操作，如图操作，如图16-216-2c c。本法操作的动力消耗相对本法操作的动力消耗相对低，粒度分布窄，适合于粒度要求比较高的粉低，粒度分布窄，适合于粒度要求比较高的粉碎。碎。（3）干法粉碎与湿法粉碎）干法粉碎与湿法粉碎l干法粉碎是使物料处于干燥状态下进行干法粉碎是使物料处于干燥状态下进行粉碎的操作。在药品生产中大多采用干粉碎的操作。在药品生产中大多采用干法粉碎。法粉碎。l湿法粉碎是指在药物中加入适量的水或湿法粉碎是指在药物中加入适量的水或其它液体进行研磨的方法。由于液体对其它液体进行研磨的方法。由于液体对物料有一定渗透力和劈裂作用而有利于物料有一定渗透力和劈裂作用而有利于粉碎，即降低颗粒间的聚结，降低能量粉碎，即降低颗粒间的聚结，降低能量消耗，提高粉碎能力。湿法操作可避免消耗，提高粉碎能力。湿法操作可避免操作时粉尘飞扬，减轻某些有毒药物或操作时粉尘飞扬，减轻某些有毒药物或刺激性药物对人体的危害。刺激性药物对人体的危害。（4）低低温温粉粉碎碎低低温温粉粉碎碎是是利利用用物物料料在在低低温温时时脆脆性性增增加加、韧韧性性与与延延伸伸性性降降低低的的性性质质以以提提高高粉粉碎碎效效果果的的方方法法。对对于于温温度度敏敏感感的的药药物物、软软化化温温度度低低而而容容易易形形成成“饼饼”的的药药物物、极极细细粉粉的的粉粉碎碎常常需需低低温温粉粉碎碎。固固体体石石蜡蜡的的粉粉碎碎过过程程中中加加入入干干冰冰，使低温粉碎取得成功。使低温粉碎取得成功。（5）混混合合粉粉碎碎两两种种以以上上的的物物料料一一起起粉粉碎碎的的操操作作叫叫混混合合粉粉碎碎。混混合合粉粉碎碎可可避避免免一一些些粘粘性性物物料料或或热热塑塑性性物物料料在在单单独独粉粉碎碎时时粘粘壁壁和和物物料料间间的的聚聚结结现象，可将粉碎与混合操作同时进行。现象，可将粉碎与混合操作同时进行。2粉碎机粉碎机 粉碎机类型很多，根据对粉碎产物的粒粉碎机类型很多，根据对粉碎产物的粒度它目的选择适宜的粉碎机。常用的典度它目的选择适宜的粉碎机。常用的典型粉碎机有：型粉碎机有：（1）球磨机（）球磨机（ballmill）l是最普通的粉碎机之一，有是最普通的粉碎机之一，有100多年的历史。多年的历史。球磨机的结构与粉碎机理非常简单。如图球磨机的结构与粉碎机理非常简单。如图16-3a，由水平放置的圆筒（或叫球磨罐）和内装有由水平放置的圆筒（或叫球磨罐）和内装有一定数量的钢、瓷或玻璃圆球所组成。当圆筒一定数量的钢、瓷或玻璃圆球所组成。当圆筒转动时带动内装球上升，球上升到一定高度后转动时带动内装球上升，球上升到一定高度后由于重力作用下落，靠球的上下运动使物料受由于重力作用下落，靠球的上下运动使物料受到冲击力和研磨力而被粉碎。到冲击力和研磨力而被粉碎。l图图16-3（b、c、d）分别表示球磨机内球的运动分别表示球磨机内球的运动情况。粉碎效果与圆筒的转速、球与物料的装情况。粉碎效果与圆筒的转速、球与物料的装量、球的大小与重量等有关。量、球的大小与重量等有关。圆筒转速过小时（如图圆筒转速过小时（如图c），），球随罐体上升至球随罐体上升至一定高度后往下滑落，这时物料的粉碎主要靠一定高度后往下滑落，这时物料的粉碎主要靠研磨作用，效果较差。转速过大时（如图研磨作用，效果较差。转速过大时（如图d），），球与物料靠离心力作用随罐体旋转，失去物料球与物料靠离心力作用随罐体旋转，失去物料与球体的相对运动。与球体的相对运动。l当转速适宜时（如图当转速适宜时（如图b），），除一小部分球下落除一小部分球下落外大部分球随罐体上升至一定高度，并在重力外大部分球随罐体上升至一定高度，并在重力与惯性力作用下沿抛物线抛落，此时物料的粉与惯性力作用下沿抛物线抛落，此时物料的粉碎主要靠冲击和研磨的联合作用，粉碎效果最碎主要靠冲击和研磨的联合作用，粉碎效果最好。可见圆筒的转速对药物的粉碎影响较大。好。可见圆筒的转速对药物的粉碎影响较大。临界转速是使球体在离心力的作用下开始随圆临界转速是使球体在离心力的作用下开始随圆筒做旋转运动的速度。临界速度筒做旋转运动的速度。临界速度VC（criticalvelocity）可用方程可用方程16-2表示。表示。l式中，式中，r表示离心半径，表示离心半径，g为重力加速度。一般为重力加速度。一般采用的适宜转速为（采用的适宜转速为（0.50.8）VC。（16-2）l根据物料的粉碎程度选择适宜大小的球根据物料的粉碎程度选择适宜大小的球体，一般来说球体的直径越小、密度越体，一般来说球体的直径越小、密度越大粉碎的粒径越小，适合于物料的微粉大粉碎的粒径越小，适合于物料的微粉碎，甚至可达纳米级粉碎。一般球和粉碎，甚至可达纳米级粉碎。一般球和粉碎物料的总装量为罐体总容积的碎物料的总装量为罐体总容积的50%60%左右。左右。l该法粉碎效率较低，粉碎时间较长，但该法粉碎效率较低，粉碎时间较长，但由于密闭操作，适合于贵重物料的粉碎、由于密闭操作，适合于贵重物料的粉碎、无菌粉碎、干法粉碎、湿法粉碎、间歇无菌粉碎、干法粉碎、湿法粉碎、间歇粉碎，必要时可充入惰性气体。粉碎，必要时可充入惰性气体。（2）冲冲击击式式粉粉碎碎机机（impactmill）冲冲击击式式粉粉碎碎机机对对物物料料的的作作用用力力以以冲冲击击力力为为主主，适适用用于于脆脆性性、韧韧性性物物料料以以及及中中碎碎、细细碎碎、超超细细碎碎等等，应应用用广广泛泛，因因此此具具有有“万万能能粉粉碎碎机机”之之称称。其其典典型型的的粉粉碎碎结结构构有有锤锤击式（图击式（图16-4）和冲击柱式（图）和冲击柱式（图16-5）。）。l锤击式粉碎机的结构，有高速旋转的旋锤击式粉碎机的结构，有高速旋转的旋转轴、轴上安装有数个锤头、机壳上装转轴、轴上安装有数个锤头、机壳上装有衬板、下部装有筛板。当物料从加料有衬板、下部装有筛板。当物料从加料斗进入到粉碎室时，由高速旋转的锤头斗进入到粉碎室时，由高速旋转的锤头的冲击和剪切作用以及被抛向衬板的撞的冲击和剪切作用以及被抛向衬板的撞击等作用而被粉碎，细料通过筛板出料，击等作用而被粉碎，细料通过筛板出料，粗料继续被粉碎。粉碎粒度可由锤头的粗料继续被粉碎。粉碎粒度可由锤头的形状、大小、转速以及筛网的目数来调形状、大小、转速以及筛网的目数来调节。节。l冲击柱式粉碎机（也叫转盘式粉碎机），在高冲击柱式粉碎机（也叫转盘式粉碎机），在高速旋转的转盘上固定有若干圈冲击柱、另一与速旋转的转盘上固定有若干圈冲击柱、另一与转盘相对应的固定盖上也固定有若干圈冲击柱。转盘相对应的固定盖上也固定有若干圈冲击柱。物料由加料斗加入，由固定板中心轴向进入粉物料由加料斗加入，由固定板中心轴向进入粉碎机，由于离心作用从中心部位被甩向外壁的碎机，由于离心作用从中心部位被甩向外壁的过程中受到冲击柱的冲击，而且冲击力越来越过程中受到冲击柱的冲击，而且冲击力越来越大（因为转盘外圈速度大于内圈速度），粉碎大（因为转盘外圈速度大于内圈速度），粉碎的越细，最后物料达到转盘外壁环状空间，细的越细，最后物料达到转盘外壁环状空间，细粒由底部的筛孔出料，粗粉在机内重复粉碎。粒由底部的筛孔出料，粗粉在机内重复粉碎。粉碎程度与盘上固定的冲击柱的排列方式有关。粉碎程度与盘上固定的冲击柱的排列方式有关。（3）气流式粉碎机）气流式粉碎机气流式粉碎机的粉碎动力来源气流式粉碎机的粉碎动力来源于高速气流。常用于物料的微粉碎，因而具有于高速气流。常用于物料的微粉碎，因而具有“微粉机微粉机”之称。气流式粉碎机的形式很多之称。气流式粉碎机的形式很多3，其，其中最常用的典型结构为如图中最常用的典型结构为如图16-6所示的：（所示的：（a）圆圆盘式气流粉碎机（盘式气流粉碎机（b）跑道式气流粉碎机。跑道式气流粉碎机。l气流粉碎机的粉碎机理完全不同于上述气流粉碎机的粉碎机理完全不同于上述各种粉碎机，物料被压缩空气引射进入各种粉碎机，物料被压缩空气引射进入粉碎室，粉碎室，7个气压个气压10个气压的压缩空气个气压的压缩空气通过喷嘴沿切线进入粉碎室时产生超音通过喷嘴沿切线进入粉碎室时产生超音速气流，物料被气流带入粉碎室被气流速气流，物料被气流带入粉碎室被气流分散、加速，并在粒子与粒子间、粒子分散、加速，并在粒子与粒子间、粒子与器壁间发生强烈撞击、冲击、研磨而与器壁间发生强烈撞击、冲击、研磨而进行粉碎。压缩空气夹带的细粉由出料进行粉碎。压缩空气夹带的细粉由出料口进入旋风分离器或袋滤器进行分离，口进入旋风分离器或袋滤器进行分离，较大颗粒由于离心力的作用沿器壁外侧较大颗粒由于离心力的作用沿器壁外侧重新带入粉碎室，重复粉碎过程。重新带入粉碎室，重复粉碎过程。l粉碎程度与喷嘴的个数与角度、粉碎室的几何粉碎程度与喷嘴的个数与角度、粉碎室的几何形状、气流的压缩压力以及进料量等有关。一形状、气流的压缩压力以及进料量等有关。一般进料量越多，所获得粉碎物的粒度越大。般进料量越多，所获得粉碎物的粒度越大。l气流粉碎机的粉碎有以下特点：气流粉碎机的粉碎有以下特点：可进行粒度要求为可进行粒度要求为3m20m超微粉碎；超微粉碎；由于高压空气从喷嘴喷出时产生焦耳由于高压空气从喷嘴喷出时产生焦耳汤姆逊汤姆逊冷却效应，故适用于热敏性物料和低熔点物料冷却效应，故适用于热敏性物料和低熔点物料粉碎；粉碎；设备简单、易于对机器及压缩空气进行无菌处设备简单、易于对机器及压缩空气进行无菌处理，可适用于无菌粉末的粉碎；理，可适用于无菌粉末的粉碎；和其它粉碎机相比粉碎费用高，但粉碎和其它粉碎机相比粉碎费用高，但粉碎药物的粒度要求高时还是值得的。药物的粒度要求高时还是值得的。3几种粉碎机的比较几种粉碎机的比较 根据粉碎机的类别比较粉碎机理以及应用根据粉碎机的类别比较粉碎机理以及应用范围如表范围如表16-1所示所示4。根据物料的性质与。根据物料的性质与粉碎产品的要求选择适宜粉碎机。粉碎产品的要求选择适宜粉碎机。二、粉体的分级（筛分）二、粉体的分级（筛分）（一）概述（一）概述分分级级（classification）是是将将粒粒子子群群按按粒粒子子的的大大小小、形形状状、比比重重、带带电电性性以以及及磁磁性性等等粉粉体体性性质质进进行行分分离离的的方方法法。在在制制药药工工业业中中常常遇遇到到的的分分级级是是按按粒粒度度大大小小进进行行分分离离的的操操作作。而而通通常常指指的的分分级级就就是是“粒粒度度分分级级”。常常用用的的粒粒度度分分级级方方法法有有：重重力力分分级级、惯惯性性分级、离心分级、过筛分级等。分级、离心分级、过筛分级等。l本节重点介绍过筛分级本节重点介绍过筛分级筛分法。筛分筛分法。筛分法是借助筛网孔径大小将物料进行分离法是借助筛网孔径大小将物料进行分离的方法。筛分法操作简单、经济而且分的方法。筛分法操作简单、经济而且分级精度较高，因此在医药工业中应用最级精度较高，因此在医药工业中应用最广泛的分级操作之一。广泛的分级操作之一。l筛分的目的概括起来就是为了获得较均筛分的目的概括起来就是为了获得较均匀的粒子群。即或筛除粗粉取细粉，或匀的粒子群。即或筛除粗粉取细粉，或筛除细粉取粗粉，或筛除粗、细粉取中筛除细粉取粗粉，或筛除粗、细粉取中粉等。这对药品质量以及制剂生产的顺粉等。这对药品质量以及制剂生产的顺利进行都有重要的意义。如颗粒剂、散利进行都有重要的意义。如颗粒剂、散剂等制剂都有药典规定的粒度要求；在剂等制剂都有药典规定的粒度要求；在混合、制粒、压片等等单元操作中对混混合、制粒、压片等等单元操作中对混合度、粒子的流动性、充填性、片重差合度、粒子的流动性、充填性、片重差异、片剂的硬度、裂片等具有显著影响。异、片剂的硬度、裂片等具有显著影响。（二）筛分设备（二）筛分设备 筛分用的药筛按其制作方法分两种，一筛分用的药筛按其制作方法分两种，一种为冲眼筛，又称模压筛，系在金属板种为冲眼筛，又称模压筛，系在金属板上冲出圆形的筛孔而成。其筛孔坚固，上冲出圆形的筛孔而成。其筛孔坚固，不易变形，多用于高速旋转粉碎机的筛不易变形，多用于高速旋转粉碎机的筛板及药丸等粗颗粒的筛分。板及药丸等粗颗粒的筛分。l另一种为编织筛，是具有一定机械强度另一种为编织筛，是具有一定机械强度的金属丝（如不锈钢、铜丝、铁丝等），的金属丝（如不锈钢、铜丝、铁丝等），或其它非金属丝（如丝、尼龙丝、绢丝或其它非金属丝（如丝、尼龙丝、绢丝等）编织而成。编织筛的优点是单位面等）编织而成。编织筛的优点是单位面积上的筛孔多、筛分效率高，可用于细积上的筛孔多、筛分效率高，可用于细粉的筛选。用非金属制成的筛网具有一粉的筛选。用非金属制成的筛网具有一定弹性、耐用。尼龙丝对一般药物较稳定弹性、耐用。尼龙丝对一般药物较稳定，在制剂生产中应用较多，但编织筛定，在制剂生产中应用较多，但编织筛线易于位移致使筛孔变形，分离效率下线易于位移致使筛孔变形，分离效率下降。降。l药药筛筛的的孔孔径径大大小小用用筛筛号号表表示示。筛筛子子的的孔孔径径规规格格各各国国有有自自己己的的标标准准，我我国国有有药药典典标标准准和和工工业业标标准准，见见表表16-2和和16-3。药药典典选用国家标准的选用国家标准的R40/3系列。系列。为为了了便便于于区区别别固固体体粒粒子子的的大大小小，中中国国药药典典2005年年版版规规定定把把固固体体粉粉末末分分为为六六级级，还还规规定定了了各各个个剂剂型型所所需需要要的的粒粒度度。粉粉末末分等如下：分等如下：l最最粗粗粉粉指指能能全全部部通通过过一一号号筛筛，但但混混有有能通过三号筛不超过能通过三号筛不超过20%的粉末；的粉末；l粗粗粉粉指指能能全全部部通通过过二二号号筛筛，但但混混有有能能通过四号筛不超过通过四号筛不超过40%的粉末；的粉末；l中中粉粉指指能能全全部部通通过过四四号号筛筛，但但混混有有能能通过五号筛不超过通过五号筛不超过60%的粉末；的粉末；l细细粉粉指指能能全全部部通通过过五五号号筛筛，但但混混有有能能通过六号筛不超过通过六号筛不超过95%的粉末；的粉末；l最最细细粉粉指指能能全全部部通通过过六六号号筛筛，但但混混有有能能通通过过七号筛不超过七号筛不超过95%的粉末；的粉末；l极极细细粉粉指指能能全全部部通通过过七七号号筛筛，但但混混有有能能通通过过九号筛不超过九号筛不超过95%的粉末。的粉末。我国工业用标准筛常用我国工业用标准筛常用“目目”数表示筛号，即数表示筛号，即以每一英寸（以每一英寸（25.4mm）长度上的筛孔数目表长度上的筛孔数目表示，但还没有统一标准的规格。筛目不能精确示，但还没有统一标准的规格。筛目不能精确反映孔径的大小，由于所用筛线的直径不同，反映孔径的大小，由于所用筛线的直径不同，筛孔的大小也有所不同，因此必须注明孔径的筛孔的大小也有所不同，因此必须注明孔径的具体大小，常用具体大小，常用m表示，参见表示，参见12章图章图12-6。l例例如如每每英英寸寸有有100个个孔孔的的筛筛号号标标记记为为100目目筛筛，能能通通过过100目目筛筛的的粉粉末末称称100目目粉粉，使使用用钢钢丝丝工工业业筛筛时时，粉粉末末粒粒径径为为170m；使使用用锦锦纶纶丝丝工工业业筛筛时时，粉粉末末粒粒径径为为150m。l医药工业中常用筛分设备的操作要点是医药工业中常用筛分设备的操作要点是将欲分离的物料放在筛网面上，采用几将欲分离的物料放在筛网面上，采用几种方法使粒子运动，并与筛网面接触，种方法使粒子运动，并与筛网面接触，小于筛孔的粒子漏到筛下。制剂工程中小于筛孔的粒子漏到筛下。制剂工程中常采用筛网运动方式使粒子运动，且根常采用筛网运动方式使粒子运动，且根据筛面的运动方式分为旋转筛、摇动筛、据筛面的运动方式分为旋转筛、摇动筛、旋动筛以及振动筛等。旋动使筛面在偏旋动筛以及振动筛等。旋动使筛面在偏心轴的带动下进行水平旋转运动，振动心轴的带动下进行水平旋转运动，振动使筛面在电磁或机械力的作用下进行上使筛面在电磁或机械力的作用下进行上下往复运动。为了使物料充分运动常同下往复运动。为了使物料充分运动常同时采用几种运动方式。时采用几种运动方式。1旋动筛旋动筛 根据药典规定的筛序，按孔径大小从上根据药典规定的筛序，按孔径大小从上到下排列，最上为筛盖，最下为接受器，到下排列，最上为筛盖，最下为接受器，如图如图16-7（a）。）。把物料放入最上部的筛把物料放入最上部的筛上，盖上盖，固定在摇动台进行摇动和上，盖上盖，固定在摇动台进行摇动和振荡数分种，即可完成对物料的分级。振荡数分种，即可完成对物料的分级。此种筛可用马达带动，水平旋转的同时此种筛可用马达带动，水平旋转的同时定时地在上部锤子的敲打下进行上下振定时地在上部锤子的敲打下进行上下振荡运动。处理量少时可用手摇动。常用荡运动。处理量少时可用手摇动。常用于测定粒度分布或少量剧毒药、刺激性于测定粒度分布或少量剧毒药、刺激性药物的筛分。药物的筛分。2振荡筛振荡筛l图图16-7（b）为为机机械械振振荡荡筛筛的的外外形形图图。在在电电机机的的上上轴轴及及下下轴轴各各装装有有不不平平衡衡重重锤锤，上上轴轴穿穿过过筛筛网网与与其其相相连连，筛筛框框以以弹弹簧簧支支撑撑于于底底座座上上，上上部部重重锤锤使使筛筛网网产产生生水水平平圆圆周周运运动动，下下部部重重锤锤使使筛筛网网发发生生垂垂直直方方向向运运动动，故故筛筛网网的的振振荡荡方方向向有有三三维维性性，物物料料加加在在筛筛网网中中心心部部位位，筛筛网网上上的的粗粗料料由由上上部部排排出出口口2排排出出，筛筛分分的的细细料料由由下下部部的的排排出出口口3排排出出。振振荡荡筛筛具具有有分分离离效效率率高高，单单位位筛筛面面处处理理能能力力大大，维维修修费费用用低低，占占地地面面积积小小，重重量量轻等优点，被广泛应用。轻等优点，被广泛应用。l还还有有其其它它筛筛分分设设备备，如如滚滚筒筒筛筛、多多用用振振动动筛筛等等，可参考有关书籍。可参考有关书籍。第二节第二节混合、捏合与匀化混合、捏合与匀化一、混合一、混合（一）概述（一）概述 从广义上讲把两种以上组分的物质均匀混合的从广义上讲把两种以上组分的物质均匀混合的操作统称为混合。其中包括固操作统称为混合。其中包括固固、固固、固液、液、液液液等组分的混合。但混合的物系不同、目液等组分的混合。但混合的物系不同、目的不同，所采用的操作方法也不同。从而又有的不同，所采用的操作方法也不同。从而又有了更具体的狭义名称。如固了更具体的狭义名称。如固固粒子的混合叫固粒子的混合叫固固固混合或简称混合；大量固体与少量液体固混合或简称混合；大量固体与少量液体的混合叫捏合；大量液体和少量不溶性固体或的混合叫捏合；大量液体和少量不溶性固体或液体的混合，如乳剂、混悬剂、软膏剂等在制液体的混合，如乳剂、混悬剂、软膏剂等在制备过程中进一步进行粉碎与混合叫匀化。本节备过程中进一步进行粉碎与混合叫匀化。本节介绍固体的混合。介绍固体的混合。l混合操作以含量的均匀一致为目的。固混合操作以含量的均匀一致为目的。固体的混合不同于液体的混合。互溶的两体的混合不同于液体的混合。互溶的两种液体混合时以分子分散完全混合，而种液体混合时以分子分散完全混合，而两种固体混合时以粒子为单元分散。两种固体混合时以粒子为单元分散。l在混合过程中为了满足混合样品中各成在混合过程中为了满足混合样品中各成分含量的均匀分布，尽量减少各成分的分含量的均匀分布，尽量减少各成分的粒度。因此医药品的混合操作以细微粉粒度。因此医药品的混合操作以细微粉体为主要对象。体为主要对象。图图16-8中（中（a）表示完全分离状态；（表示完全分离状态；（b）完全完全混合的规则排列；（混合的规则排列；（c）表示随机混合状态，表示随机混合状态，而实际混合过程中完全混合几乎办不到。而实际混合过程中完全混合几乎办不到。l医药微粉具有以下特点：医药微粉具有以下特点：粉体的种类多；粉体的种类多；粒子的形状、大小、表面粗糙度不均匀；粒子的形状、大小、表面粗糙度不均匀；粒度、密度小，附着性、凝聚性、飞散粒度、密度小，附着性、凝聚性、飞散性强；性强；混合成分多，有时可达数十种；混合成分多，有时可达数十种；微量混合时，最少成分的混合比率（稀微量混合时，最少成分的混合比率（稀释倍率）较大等对混合操作带来一定难释倍率）较大等对混合操作带来一定难度，然而在制剂生产过程中混合结果影度，然而在制剂生产过程中混合结果影响制剂的外观质量及内在质量。响制剂的外观质量及内在质量。l如在片剂生产中，混合不好会出现斑点，如在片剂生产中，混合不好会出现斑点，崩解时限、强度不合格，影响疗效等。崩解时限、强度不合格，影响疗效等。特别是含量非常低的毒性药物、长期连特别是含量非常低的毒性药物、长期连续服用的药物、有效血药浓度范围和中续服用的药物、有效血药浓度范围和中毒浓度接近的药物，主药的含量不均匀毒浓度接近的药物，主药的含量不均匀对生物利用度及治疗效果带来极大的影对生物利用度及治疗效果带来极大的影响，甚至带来危险。因此合理的混合操响，甚至带来危险。因此合理的混合操作是保证制剂产品质量的重要措施之一。作是保证制剂产品质量的重要措施之一。（二）混合度的表示方法（二）混合度的表示方法 混合度是混合过程中物料混合均匀程度混合度是混合过程中物料混合均匀程度的指标。固体间的混合不能达到完全的的指标。固体间的混合不能达到完全的均匀排列，只能达到宏观的均匀性，因均匀排列，只能达到宏观的均匀性，因此常常用统计分析的方法。以统计混合此常常用统计分析的方法。以统计混合限度作为完全混合状态，并以此为基准限度作为完全混合状态，并以此为基准表示实际的混合程度。表示实际的混合程度。1标准偏差或方差标准偏差或方差标准偏差标准偏差或方差或方差2是较常用的简单方法。是较常用的简单方法。式中，式中，n抽样次数，抽样次数，Xi某一组分在第某一组分在第i次次抽样种的分率（重量或个数），抽样种的分率（重量或个数），样品中某样品中某一组分的平均分率（重量或个数），以一组分的平均分率（重量或个数），以 表示某一组分的理论分率。表示某一组分的理论分率。（16-3）（16-4）计算结果，计算结果，或或2值越小，越接近于平值越小，越接近于平均值，这些值为均值，这些值为0时，此混合物达到完全时，此混合物达到完全混合。在混合。在、2的计算过程中，受取样的计算过程中，受取样次数、取样位置、加入分率等的影响，次数、取样位置、加入分率等的影响，具有随机误差具有随机误差l2混合度混合度M 混合度（混合度（degreeofmixing）能有效地反能有效地反映混合物的均匀程度，常以统计学方法映混合物的均匀程度，常以统计学方法考虑的完全混合状态为基准求得。考虑的完全混合状态为基准求得。混混合合度度M的的表表示示办办法法很很多多，现现介介绍绍应应用用较较多多的的Lacey式式16-5。（16-5）式中，式中，-两组分完全分离状态下的方差，两组分完全分离状态下的方差，即即 ；2两组分完全均匀混合两组分完全均匀混合状态下的方差，即状态下的方差，即 ，n为样品中为样品中固体粒子的总数；固体粒子的总数；表示混合时间为表示混合时间为t时的方时的方差，即差，即 ，N为样品数。为样品数。一般混合状态下，混合度一般混合状态下，混合度M介于介于01之之间。间。完全混合均匀时：完全混合均匀时：完全分离状态时：完全分离状态时：（16-6）（16-7）在混合过程中，可以随时测定混合度，找出混合在混合过程中，可以随时测定混合度，找出混合度随时间的变化关系，从而把握和研究各种混合度随时间的变化关系，从而把握和研究各种混合操作的控制机理及混合速度等。图操作的控制机理及混合速度等。图16-9表示混合表示混合曲线，表现了混合度随时间的变化。曲线，表现了混合度随时间的变化。（三）混合机理（三）混合机理混混合合机机内内粒粒子子经经随随机机的的相相对对运运动动完完成成混混合合，混混合合机机理理概概括括起起来来由由Lacey(1954)提提出出的的三种运动方式三种运动方式8。1对流混合对流混合 对流混合（对流混合（convectivemixing）固体粒子固体粒子群在机械转动的作用下，产生较大的位群在机械转动的作用下，产生较大的位移时进行的总体混合。移时进行的总体混合。2剪切混合剪切混合 剪切混合（剪切混合（shearmixing）由于粒子群内由于粒子群内部力的作用结果，产生滑动面，破坏粒部力的作用结果，产生滑动面，破坏粒子群的凝聚状态而进行的局部混合。子群的凝聚状态而进行的局部混合。3扩散混合扩散混合扩扩散散混混合合（diffusivemixing）相相邻邻粒粒子子间间产产生生无无规规则则运运动动时时相相互互交交换换位位置置所所进进行行的的局局部部混混合合，当当颗颗粒粒在在倾倾斜斜的的滑滑动动面面上上滚下来时发生。滚下来时发生。l上述的三种混合方式在实际的操作过程中并不上述的三种混合方式在实际的操作过程中并不是独立进行，而是相互联系的。只不过所表现是独立进行，而是相互联系的。只不过所表现的程度因混合器的类