超細(xì)粉體在制藥行業(yè)中的應(yīng)用

超細(xì)粉體（中國(guó)通常稱為超微體）在制藥行業(yè)的應(yīng)用得到了改進(jìn)。在先進(jìn)的應(yīng)用中，人們更加關(guān)注過度固體的材料，并參與其中。超細(xì)粉體設(shè)備已成為當(dāng)前的制藥設(shè)備。因此，本文將從超細(xì)粉體的作用入手，簡(jiǎn)略介紹超細(xì)粉體的制備原理及分類，并著重對(duì)高速旋轉(zhuǎn)撞擊式粉碎機(jī)、高速旋轉(zhuǎn)拋射式粉碎機(jī)、球磨粉碎機(jī)、攪拌式粉碎機(jī)、振動(dòng)球磨機(jī)進(jìn)行說明，以促進(jìn)人們對(duì)超細(xì)粉體設(shè)備的進(jìn)一步了解。1提高療效，減少服用劑量超細(xì)粉體通常分為：微米級(jí)(粒徑1～30μm)、亞微米級(jí)（粒徑1～0.1μm）和納米級(jí)（0.001～0.1μm）。對(duì)于制藥行業(yè)來說，超細(xì)化粉碎能使物料比表面積增加，活性高，吸附性能好，有益于提高療效。許多非水溶性和穩(wěn)定性差的藥物都可以通過納米材料包覆的方法進(jìn)入人體病灶，通過控制納米載體的特性可以實(shí)現(xiàn)藥物的緩釋或控釋。而對(duì)于中藥超細(xì)粉體，破壁后的細(xì)胞內(nèi)有效成分可以不再受細(xì)胞壁阻礙而直接被人體吸收，從而減少服用劑量，提高療效，降低毒副作用。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，要求把物料粉碎得更細(xì)，甚至達(dá)到微米級(jí)。例如：精細(xì)陶瓷、催化劑的接觸反應(yīng)、礦業(yè)、電子材料、水泥、固體燃料、肥料等行業(yè)。2干法粉碎顆粒超細(xì)粉體的粉碎方式通常分為干式粉碎法與濕式粉碎法：（1）濕法粉碎一般是在液相介質(zhì)中進(jìn)行，而液相介質(zhì)往往本身就是表面活性劑，它對(duì)細(xì)小顆粒具有很強(qiáng)的分散作用，并且對(duì)分散物料起著穩(wěn)定和解聚作用；（2）干式粉碎過程較為簡(jiǎn)單，產(chǎn)品易于收集，能耗較低，同時(shí)易于將粉碎與分級(jí)集于一體，組成連續(xù)的循環(huán)粉碎裝置，但當(dāng)顆粒小到一定程度后，易形成團(tuán)聚。超細(xì)粉體的粉碎設(shè)備包括氣流粉碎機(jī)、液流粉碎機(jī)、機(jī)械作用粉碎機(jī)等。2.1沖擊破碎過程，主要分為3個(gè)月氣流粉碎機(jī)屬?zèng)_擊式粉碎，它以沖擊粉碎為主，粉碎作用力主要為沖擊力。高速氣流使顆粒獲得極高的速度，使它們互相沖擊碰撞，或者與固定靶板發(fā)生沖擊而破碎。主要適用于脆性物料的超細(xì)粉碎，產(chǎn)品最大粒徑可至10μm以下，可用于無菌作業(yè)。然而，氣流粉碎機(jī)配置繁瑣，能耗較大，生產(chǎn)成本也較高。設(shè)備包括扁平式氣流粉碎機(jī)、對(duì)噴式氣流粉碎機(jī)、流化床粉碎機(jī)、撞擊板式氣流粉碎機(jī)與循環(huán)管式氣流粉碎機(jī)等。2.2定靶板+亞米、納米級(jí)液流粉碎機(jī)是以液流為介質(zhì)來攜帶被粉碎物質(zhì)，在特定粉碎腔內(nèi)發(fā)生相互碰撞，或者與設(shè)置的固定靶板相撞，使該物質(zhì)破碎，細(xì)度可達(dá)到亞微米或納米級(jí)。液體粉碎機(jī)所生產(chǎn)的產(chǎn)品具有無污染、純度高、不分層及不沉淀的特點(diǎn)，可用于醫(yī)藥針劑及乳劑的制備。但是，此種粉碎機(jī)生產(chǎn)成本較大，生產(chǎn)能力較低。設(shè)備有靶板式液流粉碎機(jī)、對(duì)撞式液流粉碎機(jī)與高壓膨脹液流粉碎機(jī)等。2.3機(jī)械粉碎機(jī)的特點(diǎn)機(jī)械粉碎法原理為：固體物料在外力作用下，如粉碎工件錘、板、棒、球等的打擊產(chǎn)生的機(jī)械作用力，其粉碎是利用機(jī)械作用力使固體物料由大變小變成細(xì)粉體的過程。機(jī)械粉碎機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、生產(chǎn)能力大、成本低以及易于保養(yǎng)等特點(diǎn)。主要設(shè)備有高速旋轉(zhuǎn)撞擊式粉碎機(jī)、高速旋轉(zhuǎn)拋射式粉碎機(jī)、球磨粉碎機(jī)、攪拌式研磨機(jī)與振動(dòng)球磨機(jī)等。2.3.1機(jī)械撞擊式粉碎機(jī)高速旋轉(zhuǎn)撞擊式粉碎機(jī)是利用高速回轉(zhuǎn)輪盤，輪盤上裝有固定的或活動(dòng)錘子、棒、葉片等，對(duì)物料進(jìn)行猛烈的打擊或撞擊，其間，物料的顆粒與顆粒之間產(chǎn)生高頻率的相互強(qiáng)力撞擊、剪切等作用而達(dá)到粉碎作用，同時(shí)高速旋轉(zhuǎn)氣流對(duì)極細(xì)顆粒又可以間接傳給能量。高速旋轉(zhuǎn)撞擊式粉碎機(jī)的轉(zhuǎn)子圓周速度可達(dá)40～120m/s，在某些情況下可達(dá)160m/s。此類粉碎機(jī)一般情況下粉碎粒度可達(dá)100μm以下（根據(jù)物料的性質(zhì)有所變化）。高速旋轉(zhuǎn)撞擊式粉碎機(jī)按機(jī)械構(gòu)造的不同，可以將其簡(jiǎn)單地分為錘式、銷棒式、回轉(zhuǎn)圓盤式、軸流式等；按轉(zhuǎn)子的不同則可分為立式、臥式。目前，國(guó)外在超細(xì)粉碎機(jī)的研制與開發(fā)中處于領(lǐng)先地位。例如，最早由日本細(xì)川公司生產(chǎn)的ACM型機(jī)械撞擊式粉碎機(jī)內(nèi)部裝有分級(jí)葉輪裝置，可防止過粉碎現(xiàn)象，可有效降低機(jī)內(nèi)溫升。特別適用于碳酸鈣、滑石、云母、石墨等較軟質(zhì)物料的粉碎，產(chǎn)品細(xì)度可達(dá)10μm，該機(jī)適用于干式粉碎。另外，德國(guó)DRAIS制造的ZPS型超細(xì)粉碎機(jī)，具有預(yù)先分級(jí)的優(yōu)點(diǎn)，有助于提高粉碎效率，降低能耗。天津市中藥機(jī)械廠正在研制開發(fā)的FWL500型萬能粉碎機(jī)，機(jī)型為立軸刀式粉碎機(jī)，高速旋轉(zhuǎn)的刀片對(duì)物料進(jìn)行猛烈的撞擊，在沖擊力和剪切力的作用下，物料被粉碎。同時(shí)，在分級(jí)葉輪的離心力作用下，粉體經(jīng)分級(jí)葉輪分級(jí)，粗粉被排回粉碎室進(jìn)行再粉碎，細(xì)粉則經(jīng)旋風(fēng)分離器收集。由于達(dá)到要求的細(xì)粉被及時(shí)分離出去，故該機(jī)具有物料輸送快、散熱效果好等特點(diǎn)，可有效降低機(jī)內(nèi)溫升，還可避免能源浪費(fèi)，提高產(chǎn)量，防止過粉碎現(xiàn)象。其間通過調(diào)節(jié)分級(jí)葉輪轉(zhuǎn)速和風(fēng)量大小，可實(shí)現(xiàn)不停機(jī)調(diào)節(jié)粉體的粉碎細(xì)度，該機(jī)粉碎細(xì)度最大達(dá)到30μm以上（與物料性質(zhì)有關(guān)），廣泛應(yīng)用于中西藥業(yè)、食品、化工及其他行業(yè)。2.3.2出料篩網(wǎng)粉碎高速旋轉(zhuǎn)拋射式粉碎機(jī)粉碎原理是利用高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)（錘盤）將被粉碎物料加速，在離心力的作用下，物料被拋射與外壁發(fā)生碰撞或顆粒與顆粒之間相互強(qiáng)烈碰撞而粉碎，該機(jī)由轉(zhuǎn)子、定子、出料篩網(wǎng)組成，它適用于硬度大的脆性物料的超細(xì)粉碎。最典型的UPZ拋射式粉碎機(jī)由德國(guó)Alpine公司制造，有多種形式，如沖擊錘盤式、活動(dòng)截錐盤式、打擊板錘盤式等，其特點(diǎn)是根據(jù)物料的不同特性，更換互換性沖擊元件來滿足不同粉碎粒度的要求。2.3.3球磨機(jī)的分類及作用球磨機(jī)的主要工作原理是靠1個(gè)旋轉(zhuǎn)的筒體，帶動(dòng)筒體內(nèi)各種不同材質(zhì)和形狀的研磨介質(zhì)，在相互沖擊和研磨的作用下使物料粉碎。球磨機(jī)對(duì)物料的適應(yīng)性強(qiáng)，能連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)能力大，并易于調(diào)整研磨產(chǎn)品的細(xì)度，既可干法作業(yè)也可濕法作業(yè)，還可把干燥和研磨合并一起同時(shí)進(jìn)行。此外，此類設(shè)備還具有密封性好，粉塵不易飛揚(yáng)等特點(diǎn)。球磨機(jī)按其運(yùn)動(dòng)方式的不同可分為普通臥式球磨機(jī)、臥式反向旋轉(zhuǎn)球磨機(jī)、振動(dòng)球磨機(jī)、離心球磨機(jī)與行星式球磨機(jī)等。(1）振動(dòng)球磨機(jī)主要通過筒體的振動(dòng)來傳遞動(dòng)能，其振動(dòng)是靠筒體及支承彈簧組成，通過調(diào)節(jié)振動(dòng)的振幅與頻率參教、介質(zhì)種類、介質(zhì)粒徑等，可對(duì)產(chǎn)品粒度進(jìn)行調(diào)整，它既可用于干式粉碎又可用于濕式粉碎。當(dāng)介質(zhì)球換成棒，球磨筒體換成超硬高耐磨的材料時(shí)，特別適用于中藥材的破壁、中藥材及植物的超細(xì)化。南京理工大學(xué)特種超細(xì)粉體工程技術(shù)研究中心的高效振動(dòng)球磨機(jī)，可使各種花粉、孢子粉100%破壁。(2）行星式球磨機(jī)結(jié)合了普通球磨機(jī)與離心式球磨機(jī)的雙重功能，磨筒既繞自身中心“自轉(zhuǎn)”，又在公共轉(zhuǎn)盤的帶動(dòng)下隨之“公轉(zhuǎn)”?？捎糜谟捕容^高、難粉碎的材料的粉碎。2.3.4超細(xì)粉碎加工攪拌式研磨機(jī)原理：經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)的攪拌器將動(dòng)能傳遞給研磨介質(zhì)，使研磨介質(zhì)之間產(chǎn)生相互撞擊和研磨的雙重作用，從而使被研磨的物料更加細(xì)化，該類設(shè)備具有粉碎效果好、分布范圍窄的特點(diǎn)。攪拌式研磨機(jī)可分為立式攪拌研磨機(jī)、臥式攪拌研磨機(jī)與塔式攪拌研磨機(jī)等。日本奈良株式會(huì)社的Micros超細(xì)粉碎機(jī)，由研磨缸體和研磨環(huán)組成，研磨缸內(nèi)有一旋轉(zhuǎn)主軸和多個(gè)輔軸，輔軸上自由套有許多研磨環(huán)，研磨環(huán)可以進(jìn)行公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)。該機(jī)主要用于濕式粉碎，它可以使多種物料被粉碎至1μm以下，尤其適用于各種纖維材料的超細(xì)化，對(duì)于粘性材料含糖多的材料最好采用干式低溫粉碎。又如，Szego粉碎機(jī)是由加拿大開發(fā)成功的一種輥碾機(jī)，由碾磨缸體和3根螺旋槽碾磨輥組成，該機(jī)既可用于干式粉碎又可用于濕式粉碎，當(dāng)用于干式粉碎時(shí)粒度可達(dá)10μm左右，用于濕式粉碎時(shí)粒度可達(dá)5μm以下，該機(jī)尤其適合脆性物料的粉碎。2.3.5采用能量粉碎區(qū)旋轉(zhuǎn)攪拌球磨機(jī)，結(jié)合了攪拌研磨機(jī)與普通臥式球磨機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，在腔體內(nèi)引進(jìn)了一套與外筒體做相反運(yùn)動(dòng)的攪拌裝置，從而增加了球與球之間的有效粉碎區(qū)，縮短了研磨時(shí)間，使得能量利用率高，產(chǎn)品粒度細(xì)，分布均勻。當(dāng)條件適合時(shí)，有些產(chǎn)品可達(dá)亞微米或納米級(jí)。3國(guó)內(nèi)外藥機(jī)企業(yè)進(jìn)入市場(chǎng)空間隨著市場(chǎng)對(duì)藥品質(zhì)量、療效、性能等方面的更高要求，特別是緩、控釋藥物的興起，需要將物料粉碎得更細(xì)，甚至達(dá)到納米級(jí)。粉碎制備工藝要求的進(jìn)一步提高將推動(dòng)設(shè)備的完善，改進(jìn)設(shè)備性能是企業(yè)生存和發(fā)展的根本。所以，超細(xì)粉碎設(shè)備在未來的發(fā)展中應(yīng)用前景廣闊，市場(chǎng)空間很大。在獨(dú)資或合資藥廠中，國(guó)外制藥設(shè)備占據(jù)主導(dǎo)地位，然而國(guó)有大型藥廠為了進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量擴(kuò)大生產(chǎn)能力和出口量，以提高同外資企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力，在國(guó)內(nèi)設(shè)備不完美的當(dāng)今必然會(huì)引進(jìn)國(guó)外制藥設(shè)備。由此看來，國(guó)內(nèi)藥機(jī)企業(yè)要想取得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，不僅要面對(duì)國(guó)內(nèi)中小企業(yè)，而且要打入中外大型企業(yè)的市場(chǎng)，必須開發(fā)、研制出質(zhì)量高、性能好、能耗低與科技含量高的設(shè)備。另外，應(yīng)