适应中草药粉碎的新型粉碎机—多组合全功能全封闭微粉粉碎分级机组的研究


一、问题的提出

在中药现代化的进程中,“微粉化”是中药材加工和中药制剂生产工艺中的一项重要的技术手段。“微粉化”后的中药,其粒度更加细微、均匀,因此表面积增加,孔隙率增大,吸附性和溶解性增强,药物能较好地分散、溶解于胃液中,增大与胃黏膜的接触面积,从而更易被胃肠道吸收,大大提高了生物利用度.相当一部分矿物类药材是水不溶性物质,经超微粉碎处理后,因粒度大大减少而可加快其在体内的溶解、吸收速度,提高其吸收量。

但中药材的品种很多、据《本草纲目》不完全统计有2200多种,中药的附方约有11000余首。中药材的状态复杂,大致分为:根茎、全草、果实、矿物、皮类、菌类、动物、花类、其他等。因此,面对品种较多、状态复杂的中药材,在粉碎过程中,若不能“对症下药”,只运用一种的粉碎方式,显然是不能满足中药材的粉碎。据笔者了解,目前大多数生产厂家,中药的“微粉化”采用传统单一的粉碎方式,工艺上存在诸多问题。一是粉碎的细度难以达到,即使达到一定的细度后产量较低;二是粉碎到一定的细度后过筛也困难;三是粉碎温度过高;四是粉碎过程粉尘泄漏,造成环境污染,难以进入净化车间。

粉体的微粉粉碎过程实际上是宏观粉体中的各个颗粒在外力的作用下破碎、断裂、变小细化,从而引起整个粉体的性能指标发生变化的过程。物料粉碎的外力通过对物料的冲击,碰撞,剪切,研磨,分散等手段而实现。选择粉碎方法时,须视粉碎物料的性质和所要求的粉碎比而定,尤其是被粉碎物料的物理和化学性能具有很大的决定作用,而其中物料的硬度和破裂性更居首要地位,对于坚硬和脆性的物料,冲击很有效;而对有纤维特性的植物材料用研磨和剪切方法则较好。

针对以上现有技术存在的问题,北京国药龙立科技有限公司提出一种将冲击,碰撞,剪切,研磨等多种粉碎形式有机结合的多组合全功能微粉粉碎机,面对品种较多、状态复杂的中药材,粉碎----分级----收集一次完成。粉碎细度可在粉碎过程中在100 — 400目之间任意调节。从而满足中药“微粉化”的需要。 

 

二、多组合全功能微粉碎分级技术的工艺原理,特点

多组合全功能微粉碎分级系统,通常由供料系统、多组合粉碎室、分级室、旋风收集、隔离收集、独立进风系统、控制系统等部分组成。(见结构展开图)

 

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2.1粉碎的原理

 

物料(≤6mm)在风机吸风负压的作用下被送入粉碎室。粉碎室内部由隔板分成三个中部连通的粉碎区域,所述三个粉碎区域分别装有同轴的旋转粉碎装置。第一粉碎区域为摆锤装置,第二粉碎区域为摆刀装置,第三粉碎区域为固定锥刀装置。

在第一粉碎区利用摆锤的冲击性能,有利于粉碎各种较硬的材料;如矿物、皮类、动物;在第二粉碎区借助刀片的剪切性能,有利于粉碎各种纤维类材料,如根茎、全草、果实、菌类、花类、其他;在第三粉碎区以固定锥刀粉碎,有利于控制粉体粒度。每个粉碎区周边装有固定齿圈,粉碎时摆锤、摆刀、固定锥刀高速旋转,同时撞击、剪切、研磨物料而使物料实现粉碎。

 

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2.2 分级的原理

要想得到数微米以下的粉体,用普通筛分法是比较困难的。因此,微粉粉碎系统都必须配备分级设备。

我们提出的分级技术是:将自下而上的混合物流,分散于分级室内腔,在旋转力作用下产生水平的离心力场(离心力场的大小可以进行变频调节)。在一定的离心力场中,粉体形成了一定的分布带,较细的微粉移向转子中心,被引风机吸走,然后由旋风收集器等部件收集;较粗颗粒移向分级室边壁落下,回到粉碎室,被粉碎机二次粉碎。

 

2.3 技术特点及于其它粉碎设备的区别

 

1)粉碎范围广—— 适应性质不同药物的粉碎

粉碎室有机地集合了冲击、剪切、研磨等多种粉碎形式,設计三个粉碎区,能适用于更多不同性质物料的加工。需要时可统一前两个粉碎区的粉碎形式。

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2)粉碎粒度细 —— 粉碎细度可达到 250目   

本设备粉碎的主要工作流程为“预粉碎——强粉碎——精粉碎”,其效果完全由粉碎室各区结构来可靠保证。一、二粉碎区的直径逐渐递增,内圆周固定齿与旋转破碎刀的间隙由大变小,旋转粉碎刀由柔性到刚性,并且两粉碎区之间的坡度隔板适度限制粉碎物料的流动速度,从而有效保证了粉碎效果

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3)粉碎产量高 —— 比同类型的粉碎设备产量提到20-30 %

由于粉碎室与分级室相对分离,被粉碎物料在粉碎室粉碎后,不停留地进入分级室,经分级轮“筛选”后,粗颗粒返回粉碎室,对粉碎而言,每次粉碎都是有效粉碎,从而提高粉碎产能。

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4)粉碎温度低 —— 比同类型的设备粉碎温度要降低20-30℃

粉碎过程是发热过程,由于粉碎室与分级室相对分离, 避免了“过粉碎”就是避免了“过热”,因而减少了粉碎温度

5)无筛分级 —— 使用分级轮进行分级,避免难以过筛的现象。

特殊设计的分级室和可变频调速的立式分级轮,不需配置筛网,可在低转速的情况下就可以将产品粒度进行无级调整。循环进料结构,既严格限制了“大颗粒”又避免了过粉碎,因此产品粒径分布狭窄,粒度均匀;避免了150目以上的粉体避免难以过筛的现象。

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6) 负压运行

整个系统全封闭负压作业,有效的排除粉碎室及系统的热量,杜绝粉体在粉碎过程中的泄漏无环境污染、噪声小

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7) 全程自动控制

系统全过程采用PLC程序控制,特别是根据粉碎电机的使用负荷,均匀的调整进料速度,保证粉碎粒度的均匀性。

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8) 独立进风、排风系统

本系统所需要的风量,采用独立进风配置,风源进行净化处理。不破坏净化车间的空气平衡。排风的粉尘排量≤50mg/nm3,远远低于国家标准。可直接排到空气中

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9) 符合GMP 要求

该系统被粉碎物料的主要通道为圆管形结构,并采用无螺栓、无接缝、卡箍连接形式,没有死角,密封可靠,噪声低,拆装和保养维护简捷。形成符合GMP要求的中药粉碎系统。

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10) 易损件使用寿命长

该系统易损件选用耐冲击高速工具钢,实行全面热处理。使用寿命比同类型产品提高2—3倍。

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