超细粉体在制药行业中的应用

超细粉体在制药行业中的应用

超细粉体（中国通常称为超微体）在制药行业的应用得到了改进。在先进的应用中，人们更加关注过度固体的材料，并参与其中。超细粉体设备已成为当前的制药设备。因此，本文将从超细粉体的作用入手，简略介绍超细粉体的制备原理及分类，并着重对高速旋转撞击式粉碎机、高速旋转抛射式粉碎机、球磨粉碎机、搅拌式粉碎机、振动球磨机进行说明，以促进人们对超细粉体设备的进一步了解。1提高疗效，减少服用剂量超细粉体通常分为：微米级(粒径1～30μm)、亚微米级（粒径1～0.1μm）和纳米级（0.001～0.1μm）。对于制药行业来说，超细化粉碎能使物料比表面积增加，活性高，吸附性能好，有益于提高疗效。许多非水溶性和稳定性差的药物都可以通过纳米材料包覆的方法进入人体病灶，通过控制纳米载体的特性可以实现药物的缓释或控释。而对于中药超细粉体，破壁后的细胞内有效成分可以不再受细胞壁阻碍而直接被人体吸收，从而减少服用剂量，提高疗效，降低毒副作用。随着现代工业的发展，要求把物料粉碎得更细，甚至达到微米级。例如：精细陶瓷、催化剂的接触反应、矿业、电子材料、水泥、固体燃料、肥料等行业。2干法粉碎颗粒超细粉体的粉碎方式通常分为干式粉碎法与湿式粉碎法：（1）湿法粉碎一般是在液相介质中进行，而液相介质往往本身就是表面活性剂，它对细小颗粒具有很强的分散作用，并且对分散物料起着稳定和解聚作用；（2）干式粉碎过程较为简单，产品易于收集，能耗较低，同时易于将粉碎与分级集于一体，组成连续的循环粉碎装置，但当颗粒小到一定程度后，易形成团聚。超细粉体的粉碎设备包括气流粉碎机、液流粉碎机、机械作用粉碎机等。2.1冲击破碎过程，主要分为3个月气流粉碎机属冲击式粉碎，它以冲击粉碎为主，粉碎作用力主要为冲击力。高速气流使颗粒获得极高的速度，使它们互相冲击碰撞，或者与固定靶板发生冲击而破碎。主要适用于脆性物料的超细粉碎，产品最大粒径可至10μm以下，可用于无菌作业。然而，气流粉碎机配置繁琐，能耗较大，生产成本也较高。设备包括扁平式气流粉碎机、对喷式气流粉碎机、流化床粉碎机、撞击板式气流粉碎机与循环管式气流粉碎机等。2.2定靶板+亚米、纳米级液流粉碎机是以液流为介质来携带被粉碎物质，在特定粉碎腔内发生相互碰撞，或者与设置的固定靶板相撞，使该物质破碎，细度可达到亚微米或纳米级。液体粉碎机所生产的产品具有无污染、纯度高、不分层及不沉淀的特点，可用于医药针剂及乳剂的制备。但是，此种粉碎机生产成本较大，生产能力较低。设备有靶板式液流粉碎机、对撞式液流粉碎机与高压膨胀液流粉碎机等。2.3机械粉碎机的特点机械粉碎法原理为：固体物料在外力作用下，如粉碎工件锤、板、棒、球等的打击产生的机械作用力，其粉碎是利用机械作用力使固体物料由大变小变成细粉体的过程。机械粉碎机具有结构简单、操作方便、生产能力大、成本低以及易于保养等特点。主要设备有高速旋转撞击式粉碎机、高速旋转抛射式粉碎机、球磨粉碎机、搅拌式研磨机与振动球磨机等。2.3.1机械撞击式粉碎机高速旋转撞击式粉碎机是利用高速回转轮盘，轮盘上装有固定的或活动锤子、棒、叶片等，对物料进行猛烈的打击或撞击，其间，物料的颗粒与颗粒之间产生高频率的相互强力撞击、剪切等作用而达到粉碎作用，同时高速旋转气流对极细颗粒又可以间接传给能量。高速旋转撞击式粉碎机的转子圆周速度可达40～120m/s，在某些情况下可达160m/s。此类粉碎机一般情况下粉碎粒度可达100μm以下（根据物料的性质有所变化）。高速旋转撞击式粉碎机按机械构造的不同，可以将其简单地分为锤式、销棒式、回转圆盘式、轴流式等；按转子的不同则可分为立式、卧式。目前，国外在超细粉碎机的研制与开发中处于领先地位。例如，最早由日本细川公司生产的ACM型机械撞击式粉碎机内部装有分级叶轮装置，可防止过粉碎现象，可有效降低机内温升。特别适用于碳酸钙、滑石、云母、石墨等较软质物料的粉碎，产品细度可达10μm，该机适用于干式粉碎。另外，德国DRAIS制造的ZPS型超细粉碎机，具有预先分级的优点，有助于提高粉碎效率，降低能耗。天津市中药机械厂正在研制开发的FWL500型万能粉碎机，机型为立轴刀式粉碎机，高速旋转的刀片对物料进行猛烈的撞击，在冲击力和剪切力的作用下，物料被粉碎。同时，在分级叶轮的离心力作用下，粉体经分级叶轮分级，粗粉被排回粉碎室进行再粉碎，细粉则经旋风分离器收集。由于达到要求的细粉被及时分离出去，故该机具有物料输送快、散热效果好等特点，可有效降低机内温升，还可避免能源浪费，提高产量，防止过粉碎现象。其间通过调节分级叶轮转速和风量大小，可实现不停机调节粉体的粉碎细度，该机粉碎细度最大达到30μm以上（与物料性质有关），广泛应用于中西药业、食品、化工及其他行业。2.3.2出料筛网粉碎高速旋转抛射式粉碎机粉碎原理是利用高速旋转的机构（锤盘）将被粉碎物料加速，在离心力的作用下，物料被抛射与外壁发生碰撞或颗粒与颗粒之间相互强烈碰撞而粉碎，该机由转子、定子、出料筛网组成，它适用于硬度大的脆性物料的超细粉碎。最典型的UPZ抛射式粉碎机由德国Alpine公司制造，有多种形式，如冲击锤盘式、活动截锥盘式、打击板锤盘式等，其特点是根据物料的不同特性，更换互换性冲击元件来满足不同粉碎粒度的要求。2.3.3球磨机的分类及作用球磨机的主要工作原理是靠1个旋转的筒体，带动筒体内各种不同材质和形状的研磨介质，在相互冲击和研磨的作用下使物料粉碎。球磨机对物料的适应性强，能连续生产，生产能力大，并易于调整研磨产品的细度，既可干法作业也可湿法作业，还可把干燥和研磨合并一起同时进行。此外，此类设备还具有密封性好，粉尘不易飞扬等特点。球磨机按其运动方式的不同可分为普通卧式球磨机、卧式反向旋转球磨机、振动球磨机、离心球磨机与行星式球磨机等。(1）振动球磨机主要通过筒体的振动来传递动能，其振动是靠筒体及支承弹簧组成，通过调节振动的振幅与频率参教、介质种类、介质粒径等，可对产品粒度进行调整，它既可用于干式粉碎又可用于湿式粉碎。当介质球换成棒，球磨筒体换成超硬高耐磨的材料时，特别适用于中药材的破壁、中药材及植物的超细化。南京理工大学特种超细粉体工程技术研究中心的高效振动球磨机，可使各种花粉、孢子粉100%破壁。(2）行星式球磨机结合了普通球磨机与离心式球磨机的双重功能，磨筒既绕自身中心“自转”，又在公共转盘的带动下随之“公转”。可用于硬度较高、难粉碎的材料的粉碎。2.3.4超细粉碎加工搅拌式研磨机原理：经转动的搅拌器将动能传递给研磨介质，使研磨介质之间产生相互撞击和研磨的双重作用，从而使被研磨的物料更加细化，该类设备具有粉碎效果好、分布范围窄的特点。搅拌式研磨机可分为立式搅拌研磨机、卧式搅拌研磨机与塔式搅拌研磨机等。日本奈良株式会社的Micros超细粉碎机，由研磨缸体和研磨环组成，研磨缸内有一旋转主轴和多个辅轴，辅轴上自由套有许多研磨环，研磨环可以进行公转和自转。该机主要用于湿式粉碎，它可以使多种物料被粉碎至1μm以下，尤其适用于各种纤维材料的超细化，对于粘性材料含糖多的材料最好采用干式低温粉碎。又如，Szego粉碎机是由加拿大开发成功的一种辊碾机，由碾磨缸体和3根螺旋槽碾磨辊组成，该机既可用于干式粉碎又可用于湿式粉碎，当用于干式粉碎时粒度可达10μm左右，用于湿式粉碎时粒度可达5μm以下，该机尤其适合脆性物料的粉碎。2.3.5采用能量粉碎区旋转搅拌球磨机，结合了搅拌研磨机与普通卧式球磨机的优点，在腔体内引进了一套与外筒体做相反运动的搅拌装置，从而增加了球与球之间的有效粉碎区，缩短了研磨时间，使得能量利用率高，产品粒度细，分布均匀。当条件适合时，有些产品可达亚微米或纳米级。3国内外药机企业进入市场空间随着市场对药品质量、疗效、性能等方面的更高要求，特别是缓、控释药物的兴起，需要将物料粉碎得更细，甚至达到纳米级。粉碎制备工艺要求的进一步提高将推动设备的完善，改进设备性能是企业生存和发展的根本。所以，超细粉碎设备在未来的发展中应用前景广阔，市场空间很大。在独资或合资药厂中，国外制药设备占据主导地位，然而国有大型药厂为了进一步提高产品质量扩大生产能力和出口量，以提高同外资企业的竞争能力，在国内设备不完美的当今必然会引进国外制药设备。由此看来，国内药机企业要想取得竞争优势，不仅要面对国内中小企业，而且要打入中外大型企业的市场，必须开发、研制出质量高、性能好、能耗低与科技含量高的设备。另外，应