第六章粉体混合与造粒课件.ppt

1第六章 粉体混合与造粒2一、混合（均化）通过机械的或流体的方法使得不同物理性质和化学性质的颗粒在宏观上分布均匀的过程。粉体工程重要的单元操作。第一节 粉体的混合3（1）混合：固体的均化（2）搅拌：牛顿流体（液液混合物 固液混 合物）（3）捏和：非牛顿流体（高粘度糊状物 粘滞性 面团）混合对象4二、混合机理对流混合：粉粒子之间相对产生上下、左右移动扩散混合：粉粒子扩散到新出现的粉体面上剪切混合：粉体形成滑移面本质：外力 颗粒产生相对位移5三、混合的随机性粒度相同的两种等量固体A和B粒子的混合 原始状态 理想完全状态 随机完全状态 工业上的混合最佳状态：无序的不规则排列6四、影响混合的因素偏析：粒子由于聚集及静电效应等原因所产生的逆均化现象。由于粒子具有某些特殊性能而优先占据系统中的若干部位（1）偏析的概念7物料粉体性质的影响 粒径、粒子形态、密度、电荷、水分含量等设备类型的影响操作条件的影响（2）影响因素8组分的比例：组分比例相差过大时，应采用等量递加混合法（又称配研法）混合，即量小粉体研细后，加入等体积其它粉体细粉混匀，如此倍量增加混合至全部混匀，再过筛混合即成。组分的密度：若密度及粒度差异较大时，应将密度小（质轻）或粒径大者先放入混合容器中，再放入密度大（质重）或粒径小者，并选择适宜的混合时间。（3）均匀混合的措施9组分的粘附性与带电性 一般先加入量大或不易吸附的粉体，量少或易吸附者后加入。因混合摩擦而带电的粉末常阻碍均匀混合，通常可加少量表面活性剂克服。含液体或易吸湿性的组分 如含有液体组分时，可用其它组分吸收该液体。常用吸收剂有磷酸钙、白陶土。10五、混合质量评价混合均匀度：混合物中组分均匀分布的程度。混合物中任意单位容积或单位重量内所含某种组分的粒子数与平均含量的接近程度。混合质量评价指标：合格率、标准偏差、离散度、均匀度11（1）合格率若干个样品在规定质量标准上下限之内的百分率样品1 2 3 4 5 6 7 8 9 10平均值（）第一组99.5 93.8 94.0 90.2 93.5 86.2 94.0 90.3 98.9 85.4 92.5第二组94.1 93.9 92.5 93.5 90.2 94.8 90.5 89.5 91.5 89.9 92.0不能反映全部样品的波动幅度12（2）标准偏差样本均值：抽出一个样本（一组样品），得到一 批数据，每组数据的算术平均值标准偏差（均方差根）：表示数据波动幅度n：数据的数量xi：每个数据的数值13总体的标准偏差，用表示：Xi每个数据的数值 a总体的数据均值 14（3）混合度M：完全分离状态时M=0；完全混合时M=l；混合过程中的M值为01 15（4）离散度R离散度R（变异系数）:不均匀程度。R数值愈小说明混合的均匀度愈高。R混合均匀度T100%R16六、混合质量检验根据配合料的均匀性与化学组成的正确性来评定。均匀度测定的基本内容：试样采取、试样分析（1）试样取样：试样大小：过大 混合差的被评价的好 试样数量：50 取样位置：无须、随机17（2）试样分析化学分析法：滴定、电导、比色法等筛分法：分析粒度分布的情况白度法：快速、简便粒子示踪法18六、均化设备一般常见的混合机可分为三大类：机械式混合机、气力混合机和连续混合机机械式均化设备 重力式、强制式气力均化设备 流化式、重力式、脉冲式19（一）机械式均化设备（1）重力式（回转容器型）物料在绕水平轴（倾斜）转动的容器内进行均化。20圆筒式 V式 21（2）强制式（固定容器型）利用旋转的搅拌叶片使固定容器(个别也有容器旋转 的，以加强混合作用)内的物料强行混合 22（二）气力均化设备特点：没有运动部件，混合程度高，装置容量大，功率消耗低，结构简单，维护方便，费用低23均化原理：压缩空气经库底充气装置的透气层进入库内的料层，使库内料粉松动并呈流态化。库底充气装置各区按一定规律改变进气压力或进气量，会使已呈流态化的粉料也按同样的规律产生上下翻滚和激烈搅拌，从而使全库生料得到充分混合，最终达到成分均匀一致的目的。（1）流化式气力混合（间歇均化库）24（2）重力式气力混合利用物料在圆锥状料斗的流动，在汇合出口处具有混合作用25（三）连续混合机连续混合机：立式连续混合机、V型连续混合机和高速回 转连续混合机三种 26连续混合机的特点优点：连续化自动化，占地少减少中间储存环节，有利于提高混合度缺点：连续混合价格提高参与混合组分不宜过多微量组分加入不易计量对工艺线上变化适应性差。27原料的预均化：经破碎的原料的化学成分是很不均齐的，为使原料成分初步趋于均齐而采用一定的 堆放和取用方式。预均化堆场（库）：一种特殊的均化设备，代替常规的储 库，在存储的同时实现原料的均化，满足 稳定、优质生产的需要。（一）预均化七、预均化堆场28“平铺直取”：即采取堆料机将料一层一层地铺起来，用料时，采用取料机垂直切取料层，这样取得的生料就较均齐。（二）原料预均化的基本原理预均化堆场的组成：堆场建筑物进料皮带机堆料机料堆取料机取料皮带机取样装置29（三）预均化堆场的作用储存作用：预均化堆场作为一种储存设施对原料提供足够 的储备。均化作用：预均化堆场能对所储存的物料进行均化。（处 理物料量大、能耗省和均化效果好；消除采场 原料的天然差别，扩大低品味原料的应用价值）陈化、配料作用：预均化堆场可以用作陈化原料，也可用 作不同原料按一定质量比例配成具有一定成分 要求的混合料堆，具有足够的时间在生产前对 原料进行质量控制。30（四）预均化堆场的布置（一）矩形堆积（二）环形堆积（三）圆形堆积（四）锥形堆积31（五）堆料方式（1）人字形堆料法 堆料点在矩形料堆纵向中心线上，堆料机沿着纵长方 向在两端之间定速往返卸料，即可完成两层物料的堆料32（2）波浪型堆料法物料在堆场底部整个宽度内堆成许多平行而紧靠的条状料带，每条料带的横截面是等腰三角形，然后第二层平行紧靠的条料带又铺在第一层上，但堆料点落在原来的平行各料带之间，使新料带不仅填满原来料带之间的低谷，而且使之成为新的波峰。33（3）水平堆料法 堆料机先在堆场底部均匀地平铺一层物料，然后再一层层铺上去。34（4）倾斜层堆料法分别先在一侧或一端堆成一条料带，其横截面是等腰三角形，然后将堆料机的落料点相中心稍稍移一移，再堆成一个料带，其截面是一个较大的等腰三角形，直到将堆场堆满为止。35（六）取料方式（1）端面取料 取料机从料堆的一端向另一端推进，取料再料堆整个横截面上进行。（2）侧面取料 取料机再料堆的一侧，从一端到另 一端沿着料堆纵向往返取料。（3）底部取料36作业：1、简述均化设备的类型及原理。2、预均化堆场的工作原理及作用。37一、基本概念造粒（粒化）：将粉状物料添加结合剂做成流动性好的固 体颗粒的操作。造粒的意义：（1）保持混合物的均匀度（2）改善物理化学反应的条件（3）提高物料流动性（4）制造各种形状的产品第二节 粉体的造粒38（1）粒子间的结合力五种不同方式：(1)由范德华力、静电力、磁力产生的固体粒子间引力(2)自由流动的液体产生的界面能力和毛细能力(3)不可流动液体产生的附着力与粘着力(4)粒子间固体桥(5)粒子间机械镶嵌二、造粒机理39（2）润湿剂和粘合剂润湿剂：指本身无粘性，但能诱发待制粒物料的粘性，从而达到制粒、压片的目的。（水、乙醇）粘合剂：具有粘性的物质，借助其粘性能将两种分离的材 料连接在一起。（淀粉浆、纤维素衍生 物、聚乙二醇、聚乙烯醇）40从液体架桥到固体架桥过渡主要有两种形式：架桥液中被溶解的物质(可溶性粉体)经干燥后析 出结晶而成固体架桥。高粘度的液体架桥在干燥时溶剂蒸发，残留的粘合 剂成为固体架桥。（3）从液体架桥到固体架桥过渡41（4）粒化过程粒化核的产生凝聚物的长大颗粒的球化整粒42三、影响粒化的因素粉料的粒度及颗粒空隙率 一般的，颗粒的强度与物料的粒度大小成反比液体表面张力及粘结剂粒化机尺寸及操作 粒化机尺寸、转速、倾斜角 喷洒液体量与颗粒质量的关系 温度的影响43湿法制粒压片法干法制粒压片法直接粉末（结晶）压片法半干式颗粒（空白颗粒）压片法四、造粒方法医药片剂制造工艺44片剂：是指药物与辅料均匀混合后压制而成的片状制剂，它是现代药物制剂中应用最为广泛的重要剂型之一，其外观既有圆形的，也有异形的（如椭圆型、三角形、菱形等）片剂的优点：（1）剂量准确，含量均匀，以片数作为剂量单位；（2）化学稳定性较好；（3）携带、运输、服用均较方便；（4）生产的机械化、自动化程度较高45（一）湿法制粒压片法主料辅料粉碎过筛混合粘合剂造粒干燥整粒润滑剂混合压片湿法制粒压片法工艺流程图湿法制粒：是将粉料和辅料的粉末混合均匀后加入液体 粘合剂制备颗粒的方法46（二）干法制粒压片法：是将粉料和辅料的粉末混合均匀、压缩成大片状或板状后，粉碎成所需大小颗粒的 方法。制备方法分为重压法和滚压法。（三）直接粉末压片法：是不经过制粒过程直接把药物和 辅料的混合物进行压片的方法。（四）半干式颗粒压片法：是将物料粉末和预先制好的辅 料颗粒（空白颗粒）混合进行压片的方法。47五、湿法造粒方法转动造粒方法挤压造粒方法高速搅拌造粒方法流化床造粒方法喷雾造粒方法液相中晶析造粒法复合型造粒方法48在粉料中加入一定量的粘合剂，在转动、摇动、搅拌等作用下使粉末结聚成具有一定强度的球形粒子的方法。（一）转动造粒使粉料成粒的作用力分为：粒子表面对水的吸附力；附着在粒子表面液膜的表面 张力和毛细力；粘结剂的粘结作用及干燥后 结晶产生的固相拱桥作用49先将粉料与粘合剂混匀后制成软材，然后将软材用强制挤压的方式通过具有一定大小的筛孔而制粒的方法。（二）挤压造粒50挤压式制粒机的特点:颗粒的粒度由筛网的孔径大小调节，可制得粒径范围 在0.330mm 左右，粒子为圆柱状，粒度分布较窄；颗粒的松软程度可用不同粘合剂及其加入的量调节以适应压片的需要；制粒过程中经过混合、制软材等，程序多、劳动强度大，不适合大批量生产；制备小粒径颗粒时筛网的寿命短等。51当物料粉末在容器内自下而上的气流作用下保持悬浮的流化状态时，液体粘合剂向流化层喷入使粉末聚结成颗粒的方法。（三）流化喷雾制粒52流化床制粒主要影响因素：粘合剂的种类、加入量；原料粉末的粒度；操作条件。流化床制粒的特点：混合、制粒、干燥3 个步骤在密闭容器内一次完成；制粒全过程不受外力作用，仅受床内气流影响，故制得的颗粒密度小，粒子强度低，但颗粒的粒度均匀，流动性、压缩成形性好。53先将原料粉末和辅料加入到高速搅拌制粒机的容器内，搅拌混合后加入粘合剂，高速搅拌制粒的方法。（四）高速搅拌造粒54高速搅拌制粒主要影响因素：粘合剂的种类、加入量、加入方式；原料粉末的粒度(粒度越小，有利于制粒)；搅拌速度；搅拌器的形状与角度、切割刀的位置等。55高速搅拌制粒的特点：颗粒的粒度由外部破坏力与颗粒内部团聚力所平均的结果决定；可制备致密、高强度的适于胶囊剂的颗粒，也可制松软的适合压片的颗粒；在一个容器中进行混合、捏合、制粒过程，工序少、操作简单、快速。56（五）喷雾制粒方法喷雾制粒法是把粉体原料溶液或混悬液喷雾于干燥室内，在热气流的作用下使雾滴中的水分迅速蒸发以直接获得球状干燥细颗粒的方法。57喷雾制粒的优点：通过粉体造粒、改善流动性、减少粉尘飞扬；混合，制粒，干燥在一机内完成一步法制粒；热风温度高，但雾滴比表面积大，干燥速度非常快(数秒至数十秒)，物料的受热时间极短，干燥物料的温度相对低，适合于热敏性物料的处理；粒度范围约在30至数百微米58喷雾制粒的缺点：设备高大、汽化大量液体，因此设备费用高、能耗大、操作费用高；粘性较大料液易粘壁而使用受到限制。喷雾制粒技术的应用：59第三节 微胶囊造粒技术微胶囊：是指利用天然的或合成的高分子材料将固体（或液体、气体）包裹而成的微小胶囊。微胶囊的直径一般都在1-1000m范围内，但大多数分布在5-200m范围。一、基本概念壁材心材60微胶囊造粒技术：利用天然或合成的高分子材料包裹固体、液体甚至是气体物质，制成有囊壁的微型胶囊以及保留或截留其他物质的微粒，从而达到保护、控释等效果，这一过程称为微胶囊化，实现微胶囊化过程的技术称为微胶囊技术。61二、微胶囊的组成心材：微胶囊内部装载的物料称为心材(或称囊心物质)可以是单一的固体、液体或气体，也可以是固液、液液、固固或气液混合体等。壁材：外部包裹的壁膜称为壁材(或称包囊材料)。可用作微胶囊包囊材料的有无机材料、天然高分 子、半合成高分子和合成高分子材料。选择原则：（1）能与心材相配伍，但不发生化学反应；（2）高分子包囊材料本身的性能62微胶囊技术中常用壁材举例：碳水化合物 变性淀粉、麦芽糊精、玉米糖浆、环糊精、蔗糖、乳糖、纤维素、胶体、葡聚糖 蛋白质 明胶、大豆蛋白、乳清蛋白、酪蛋白酸钠、谷蛋白、肽、麦醇溶蛋白、血红蛋白、鸡蛋清蛋白 脂类 石蜡、蜂蜡、硬脂酸甘油三酯、单甘酯、甘油二酯、油、脂肪、氢化油、卵磷脂63三、微胶囊的类型64（1）固态化（2）控制芯材释放速率（扩散、膜层破裂、降解）（3）屏蔽味道或气味（4）防止某些不稳定的食品成分挥发、氧化、变质（5）隔离物料间的相互作用，保护敏感性物料四、微胶囊的功能65化学法：主要利用单体小分子发生聚合反应生成高分子或膜 材料并将芯材包覆。物理法：物理法是利用物理和机械原理的方法制备微胶囊。物理化学法：通过改变条件(温度、值加入电解质等)使 溶解状态的成膜材料从溶液中聚沉出来并将芯材包 覆形成微胶囊。分为囊心物的分散、囊材的加入、囊材的沉积和囊材的固化4步。（一）基本方法五、微胶囊的造粒方法66分类 具体方法 壁材 应用领域 化学法 界面聚合法原位聚合法分子包囊法辐射包囊法聚酞胺、聚氨酯、聚脲、聚酯、乙烯基聚合物、三聚氰酰氨、尿素树脂、海藻酸、明胶全色热教纸、感压复写纸、黏合剂、农药、热膨胀剂、化妆品、油墨、医药、香料 物理法 喷雾干燥法、喷雾凝冻法、空气悬浮法、真空蒸汽沉淀法、静电结合法、多孔离心法 明胶、有机溶剂、可溶的聚合物、聚苯乙烯、聚乙烯、石蜡药品、感压复写纸、香料、酶药品、医药品、饲料物理化学法 水相分离法、油相分离法、囊心交换法、挤压法、锐空法、粉末床法、熔化分散、复相乳液 聚合物、医药品、氧化铝、农药、炭素、明胶、淀粉、纤维素、聚酰胺、聚氨酯、金属、石蜡 医药品、农药、食品、化妆品67（二）基本步骤68（1）化学法界面聚合法将两种单体分别溶于水和有机溶剂中，并将囊芯溶于分散相溶剂中。把两种不相混溶的液体混入乳化剂，乳液单体分别从两相内部向乳化液滴的界面移动并迅速在相界面处反应生成聚合物将囊芯包裹，形成微胶囊。油 性 囊 性液滴聚 合 物 形 成的壁材油相水相69（2）物理法喷雾干燥法原理：将囊心物质分散在预先经过液化的包囊材料的溶液中，将此混合液在热气流中进行雾化，以使溶解包囊材料的溶剂迅速蒸发，从而使囊膜固化并最终使得被包覆的囊心物质微胶囊化。70（3）物理化学法水相分离法在芯材与包囊材料的混合溶液中加入非溶剂或不良溶剂、凝聚剂、凝聚诱导剂，或采用其它适当手段使材料的溶解度降低，从溶液中凝聚出来，沉积在被包裹的芯材表面形成微囊。71【例】原位法制备微胶囊化聚磷酸铵（APP）原位聚合是一种把反应性单体(或其可溶性预聚体)与固化剂全部加入分散相(或连续相)中，芯材物质为分散相。由于单体(或预聚体)在单一相中可溶，而其聚合物在整个体系中不可溶，所以聚合反应在分散相芯材上发生。反应开始，单体预聚，预聚体聚合，当预聚体聚合尺寸逐步增大后，沉积在芯材物质的表面。由于交联及聚合的不断进行，最终形成芯材的胶囊外壳。72三聚氰胺一甲醛树脂反应原理在酸性条件催化下，各羟甲基之间或羟甲基与其它氨基上的氢原子进一步发生缩合反应，在各分子链内或链间有次甲基键或部分醚键放出小分子的水或甲醛，最终固化生成体型网状结构，将APP包裹在其中，形成核壳结构。7374六、性能测试微胶囊的性能：一般指微胶囊的大小、包囊层厚度、囊心物的质量百分数、包囊膜的渗透性、表面电荷密度、微胶囊的形态等。影响微胶囊性能的因素有：pH、离子强度、搅拌速度、温度、表面活性剂的种类及用量、包囊材料的性能、囊心物与包囊材料的比率、包囊材料与溶剂的比率等。75七、微胶囊技术的应用（一）食品行业 饮料、乳制品、糖果、调味料、色素、维生素（二）医药领域（三）化妆品行业 提高维生素、酶等敏感成分的稳定性；活性成分可定时或缓慢释放；减少特殊添加剂对皮肤的刺激；遮盖不良的颜色和气味76（四）造纸行业 微胶囊技术被广泛应用于生产热敏记录纸、含去垢剂的微胶囊纸巾、香料纸、印花防伪纸等。无炭纸77（五）颜料、染料中的应用：在颜料粒子表面形成一层或多层改性包覆膜,可提高颜料在分散介质中的润湿性和分散性。不同的颜料，通过选择不同的包覆材料，可制得具有良好着色力、光泽度及耐光、耐热、耐溶剂等性能的微胶囊颜料。（六）粘合剂中的应用：微囊化的粘合剂通常以固态存在，使用前并无粘性，仅在施压后产生粘性,所以使用极为方便，操作简单，并降低了粘合剂中某些组分的毒性及挥发性，而且不会因为久置而失云粘接效果。78作业：1、简述造粒的意义及其主要工艺类型2、简述微胶囊造粒的步骤