超細粉體在制藥行業中的應用

超細粉體（中國通常稱為超微體）在制藥行業的應用得到了改進。在先進的應用中，人們更加關注過度固體的材料，并參與其中。超細粉體設備已成為當前的制藥設備。因此，本文將從超細粉體的作用入手，簡略介紹超細粉體的制備原理及分類，并著重對高速旋轉撞擊式粉碎機、高速旋轉拋射式粉碎機、球磨粉碎機、攪拌式粉碎機、振動球磨機進行說明，以促進人們對超細粉體設備的進一步了解。1提高療效，減少服用劑量超細粉體通常分為：微米級(粒徑1～30μm)、亞微米級（粒徑1～0.1μm）和納米級（0.001～0.1μm）。對于制藥行業來說，超細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。許多非水溶性和穩定性差的藥物都可以通過納米材料包覆的方法進入人體病灶，通過控制納米載體的特性可以實現藥物的緩釋或控釋。而對于中藥超細粉體，破壁后的細胞內有效成分可以不再受細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。隨著現代工業的發展，要求把物料粉碎得更細，甚至達到微米級。例如：精細陶瓷、催化劑的接觸反應、礦業、電子材料、水泥、固體燃料、肥料等行業。2干法粉碎顆粒超細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中進行，而液相介質往往本身就是表面活性劑，它對細小顆粒具有很強的分散作用，并且對分散物料起著穩定和解聚作用；（2）干式粉碎過程較為簡單，產品易于收集，能耗較低，同時易于將粉碎與分級集于一體，組成連續的循環粉碎裝置，但當顆粒小到一定程度后，易形成團聚。超細粉體的粉碎設備包括氣流粉碎機、液流粉碎機、機械作用粉碎機等。2.1沖擊破碎過程，主要分為3個月氣流粉碎機屬沖擊式粉碎，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，或者與固定靶板發生沖擊而破碎。主要適用于脆性物料的超細粉碎，產品最大粒徑可至10μm以下，可用于無菌作業。然而，氣流粉碎機配置繁瑣，能耗較大，生產成本也較高。設備包括扁平式氣流粉碎機、對噴式氣流粉碎機、流化床粉碎機、撞擊板式氣流粉碎機與循環管式氣流粉碎機等。2.2定靶板+亞米、納米級液流粉碎機是以液流為介質來攜帶被粉碎物質，在特定粉碎腔內發生相互碰撞，或者與設置的固定靶板相撞，使該物質破碎，細度可達到亞微米或納米級。液體粉碎機所生產的產品具有無污染、純度高、不分層及不沉淀的特點，可用于醫藥針劑及乳劑的制備。但是，此種粉碎機生產成本較大，生產能力較低。設備有靶板式液流粉碎機、對撞式液流粉碎機與高壓膨脹液流粉碎機等。2.3機械粉碎機的特點機械粉碎法原理為：固體物料在外力作用下，如粉碎工件錘、板、棒、球等的打擊產生的機械作用力，其粉碎是利用機械作用力使固體物料由大變小變成細粉體的過程。機械粉碎機具有結構簡單、操作方便、生產能力大、成本低以及易于保養等特點。主要設備有高速旋轉撞擊式粉碎機、高速旋轉拋射式粉碎機、球磨粉碎機、攪拌式研磨機與振動球磨機等。2.3.1機械撞擊式粉碎機高速旋轉撞擊式粉碎機是利用高速回轉輪盤，輪盤上裝有固定的或活動錘子、棒、葉片等，對物料進行猛烈的打擊或撞擊，其間，物料的顆粒與顆粒之間產生高頻率的相互強力撞擊、剪切等作用而達到粉碎作用，同時高速旋轉氣流對極細顆粒又可以間接傳給能量。高速旋轉撞擊式粉碎機的轉子圓周速度可達40～120m/s，在某些情況下可達160m/s。此類粉碎機一般情況下粉碎粒度可達100μm以下（根據物料的性質有所變化）。高速旋轉撞擊式粉碎機按機械構造的不同，可以將其簡單地分為錘式、銷棒式、回轉圓盤式、軸流式等；按轉子的不同則可分為立式、臥式。目前，國外在超細粉碎機的研制與開發中處于領先地位。例如，最早由日本細川公司生產的ACM型機械撞擊式粉碎機內部裝有分級葉輪裝置，可防止過粉碎現象，可有效降低機內溫升。特別適用于碳酸鈣、滑石、云母、石墨等較軟質物料的粉碎，產品細度可達10μm，該機適用于干式粉碎。另外，德國DRAIS制造的ZPS型超細粉碎機，具有預先分級的優點，有助于提高粉碎效率，降低能耗。天津市中藥機械廠正在研制開發的FWL500型萬能粉碎機，機型為立軸刀式粉碎機，高速旋轉的刀片對物料進行猛烈的撞擊，在沖擊力和剪切力的作用下，物料被粉碎。同時，在分級葉輪的離心力作用下，粉體經分級葉輪分級，粗粉被排回粉碎室進行再粉碎，細粉則經旋風分離器收集。由于達到要求的細粉被及時分離出去，故該機具有物料輸送快、散熱效果好等特點，可有效降低機內溫升，還可避免能源浪費，提高產量，防止過粉碎現象。其間通過調節分級葉輪轉速和風量大小，可實現不停機調節粉體的粉碎細度，該機粉碎細度最大達到30μm以上（與物料性質有關），廣泛應用于中西藥業、食品、化工及其他行業。2.3.2出料篩網粉碎高速旋轉拋射式粉碎機粉碎原理是利用高速旋轉的機構（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生碰撞或顆粒與顆粒之間相互強烈碰撞而粉碎，該機由轉子、定子、出料篩網組成，它適用于硬度大的脆性物料的超細粉碎。最典型的UPZ拋射式粉碎機由德國Alpine公司制造，有多種形式，如沖擊錘盤式、活動截錐盤式、打擊板錘盤式等，其特點是根據物料的不同特性，更換互換性沖擊元件來滿足不同粉碎粒度的要求。2.3.3球磨機的分類及作用球磨機的主要工作原理是靠1個旋轉的筒體，帶動筒體內各種不同材質和形狀的研磨介質，在相互沖擊和研磨的作用下使物料粉碎。球磨機對物料的適應性強，能連續生產，生產能力大，并易于調整研磨產品的細度，既可干法作業也可濕法作業，還可把干燥和研磨合并一起同時進行。此外，此類設備還具有密封性好，粉塵不易飛揚等特點。球磨機按其運動方式的不同可分為普通臥式球磨機、臥式反向旋轉球磨機、振動球磨機、離心球磨機與行星式球磨機等。(1）振動球磨機主要通過筒體的振動來傳遞動能，其振動是靠筒體及支承彈簧組成，通過調節振動的振幅與頻率參教、介質種類、介質粒徑等，可對產品粒度進行調整，它既可用于干式粉碎又可用于濕式粉碎。當介質球換成棒，球磨筒體換成超硬高耐磨的材料時，特別適用于中藥材的破壁、中藥材及植物的超細化。南京理工大學特種超細粉體工程技術研究中心的高效振動球磨機，可使各種花粉、孢子粉100%破壁。(2）行星式球磨機結合了普通球磨機與離心式球磨機的雙重功能，磨筒既繞自身中心“自轉”，又在公共轉盤的帶動下隨之“公轉”。可用于硬度較高、難粉碎的材料的粉碎。2.3.4超細粉碎加工攪拌式研磨機原理：經轉動的攪拌器將動能傳遞給研磨介質，使研磨介質之間產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化，該類設備具有粉碎效果好、分布范圍窄的特點。攪拌式研磨機可分為立式攪拌研磨機、臥式攪拌研磨機與塔式攪拌研磨機等。日本奈良株式會社的Micros超細粉碎機，由研磨缸體和研磨環組成，研磨缸內有一旋轉主軸和多個輔軸，輔軸上自由套有許多研磨環，研磨環可以進行公轉和自轉。該機主要用于濕式粉碎，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化，對于粘性材料含糖多的材料最好采用干式低溫粉碎。又如，Szego粉碎機是由加拿大開發成功的一種輥碾機，由碾磨缸體和3根螺旋槽碾磨輥組成，該機既可用于干式粉碎又可用于濕式粉碎，當用于干式粉碎時粒度可達10μm左右，用于濕式粉碎時粒度可達5μm以下，該機尤其適合脆性物料的粉碎。2.3.5采用能量粉碎區旋轉攪拌球磨機，結合了攪拌研磨機與普通臥式球磨機的優點，在腔體內引進了一套與外筒體做相反運動的攪拌裝置，從而增加了球與球之間的有效粉碎區，縮短了研磨時間，使得能量利用率高，產品粒度細，分布均勻。當條件適合時，有些產品可達亞微米或納米級。3國內外藥機企業進入市場空間隨著市場對藥品質量、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，甚至達到納米級。粉碎制備工藝要求的進一步提高將推動設備的完善，改進設備性能是企業生存和發展的根本。所以，超細粉碎設備在未來的發展中應用前景廣闊，市場空間很大。在獨資或合資藥廠中，國外制藥設備占據主導地位，然而國有大型藥廠為了進一步提高產品質量擴大生產能力和出口量，以提高同外資企業的競爭能力，在國內設備不完美的當今必然會引進國外制藥設備。由此看來，國內藥機企業要想取得競爭優勢，不僅要面對國內中小企業，而且要打入中外大型企業的市場，必須開發、研制出質量高、性能好、能耗低與科技含量高的設備。另外，應