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1、第4章制剂工程原理126v固体制剂流程中运用固体制剂流程中运用粒子化粒子化技术的操作包括：技术的操作包括：配制配制粒子的悬浮和溶解，结晶粒子的悬浮和溶解，结晶粉碎、过筛粉碎、过筛颗粒化（结晶、流化床干燥、颗粒包衣、湿法制粒）颗粒化（结晶、流化床干燥、颗粒包衣、湿法制粒）干混、团块的分散干混、团块的分散粉末和颗粒的转运粉末和颗粒的转运滚轮的压制、压片、胶囊填充、片或胶囊的包衣滚轮的压制、压片、胶囊填充、片或胶囊的包衣4.1药物制剂关键过程药物制剂关键过程67v在药物合成和制剂过程中，存在着分子、纳米在药物合成和制剂过程中，存在着分子、纳米/微米、颗粒微米、颗粒（含气泡、液滴）、聚团、设备和工厂在
2、内的六种尺度。（含气泡、液滴）、聚团、设备和工厂在内的六种尺度。分子尺度分子尺度：微观混合，因分子碰撞、成核和速度的涨：微观混合，因分子碰撞、成核和速度的涨落而引起的分相，分子碰撞产生的传递。落而引起的分相，分子碰撞产生的传递。设备尺度设备尺度：将引起分相的多态行为和突变，通过返混、：将引起分相的多态行为和突变，通过返混、扩散和分级实现传递。扩散和分级实现传递。纳米和微米的研究纳米和微米的研究涉及：微孔微隙的吸附与固着，纳涉及：微孔微隙的吸附与固着，纳米和微米的团、簇分相，微孔微隙中的物质交换引起的传米和微米的团、簇分相，微孔微隙中的物质交换引起的传递，小尺度流动。递，小尺度流动。4.1药物制
3、剂关键过程药物制剂关键过程78分子尺度分子尺度纳米和微米纳米和微米颗粒（含气泡、液滴）、聚团（非均匀结构）颗粒（含气泡、液滴）、聚团（非均匀结构）设备尺度设备尺度4.1药物制剂关键过程药物制剂关键过程89v任何一个任何一个微观混合微观混合过程，必须经过过程，必须经过各种尺度的调各种尺度的调调控，调控，才能在设备尺寸上达到理想的才能在设备尺寸上达到理想的均一性均一性。v对对【药物制剂药物制剂】的混合过程的任何调控通常都的混合过程的任何调控通常都在在设备尺度设备尺度上进行，然后，通过多尺度过程将这一调上进行，然后，通过多尺度过程将这一调控的作用传递到微观尺度水平上，才能最终对混合过控的作用传递到微
4、观尺度水平上，才能最终对混合过程施加影响。程施加影响。4.1药物制剂关键过程药物制剂关键过程9104.2粉体的流动与混合粉体的流动与混合v药物粉体的药物粉体的混合混合是药物制剂工程的重要单元操作，是药物制剂工程的重要单元操作，通过通过机械机械的或的或流体流体的方法使得不同物理性质的方法使得不同物理性质(如粒度、如粒度、密度等密度等)和化学性质和化学性质(如成分等如成分等)的颗粒的颗粒在宏观上在宏观上分布均分布均匀。匀。v虽然在药物加工过程中的各粉末组分的虽然在药物加工过程中的各粉末组分的重量重量是固是固定的，但是，可以通过改变组分的定的，但是，可以通过改变组分的形态形态实现其实现其流变学流变学
5、性质变化性质变化，从而达到对药物一些性能的影响。，从而达到对药物一些性能的影响。10114.2.1粉体及其流动粉体及其流动 一、粉体及其流体一、粉体及其流体药物粉体药物粉体：制剂过程中的药物粉体通常是制剂过程中的药物粉体通常是原料药与多种原料药与多种辅料构成的混合体辅料构成的混合体，每个微粒在混合粉末中能自由移动。，每个微粒在混合粉末中能自由移动。粉体流体粉体流体：粉末加工过程所涉及流体分为粉末加工过程所涉及流体分为“自由流体自由流体”和和“黏性流体黏性流体”两类。两类。v“粉体自由流体粉体自由流体”：粉末具有平滑的运动平面而可以粉末具有平滑的运动平面而可以自由运动。缺点是分散不稳定，组分容易
6、分离。自由运动。缺点是分散不稳定，组分容易分离。v“粉体黏性流体粉体黏性流体”：粉末表面不规则而无法自由运动，粉末表面不规则而无法自由运动，在加工过程中，在加工过程中，“黏性流体黏性流体”混合粉体的固有结构必须要混合粉体的固有结构必须要被破坏，这样微粒个体才有机会迁移而使混合均匀。被破坏，这样微粒个体才有机会迁移而使混合均匀。11124.2.1粉体及其流动粉体及其流动 一、粉体及其流体一、粉体及其流体粒径较大粒径较大(50m)的微粒，其重力远大于微粒间其他作的微粒，其重力远大于微粒间其他作用力，可以保持自身自由运动用力，可以保持自身自由运动“自由流体自由流体”粒径较小的微粒，微粒间作用力占主导
7、地位，很难维粒径较小的微粒，微粒间作用力占主导地位，很难维持自由运动持自由运动“黏性流体黏性流体”。制剂加工时，借助极性小分子溶剂将药粉和辅料制剂加工时，借助极性小分子溶剂将药粉和辅料黏合黏合在一起限制其自由流动，目的：在一起限制其自由流动，目的：1.湿法制粒可使难溶性药物表面产生湿法制粒可使难溶性药物表面产生亲水性亲水性；2.压片和使用前限制药粉流动使其具有良好压片和使用前限制药粉流动使其具有良好均匀性均匀性，改善药物溶出和生物利用度。改善药物溶出和生物利用度。1213 流动性是粉体重要性质之一，对药物制剂工作有重要流动性是粉体重要性质之一，对药物制剂工作有重要意义。散剂分包、胶囊剂灌装、片
8、剂分剂量等操作都要求意义。散剂分包、胶囊剂灌装、片剂分剂量等操作都要求原料具有良好的流动性保证分剂量准确。原料具有良好的流动性保证分剂量准确。粉体流动性取决于物质本身的特性以外，还受很多因粉体流动性取决于物质本身的特性以外，还受很多因素影响，如果流动性不好，可能由于：素影响，如果流动性不好，可能由于：形态不规则的粒子间的形态不规则的粒子间的机械力机械力；粒子间作相对运动时产生粒子间作相对运动时产生摩擦力摩擦力；粒子间因摩擦等而产生粒子间因摩擦等而产生静电静电，载荷不同的电荷的粒，载荷不同的电荷的粒子间的吸引力；子间的吸引力；药物或辅料在加工过程药物或辅料在加工过程(如混合如混合)中可带上中可带
9、上电荷。电荷。4.2.1粉体及其流动粉体及其流动 二、粉体的流动性二、粉体的流动性1314v粒子表面吸附着一层粒子表面吸附着一层水水，因此而有表面张力以及毛细，因此而有表面张力以及毛细管引力；管引力；有时其它加入其他成分也会对其流动有影响。有时其它加入其他成分也会对其流动有影响。粒子间的距离近时的粒子间的距离近时的分子间引力分子间引力(范德华力范德华力)。粉体流体粉体流体物性物性及混合及混合设备设备对混合的影响。对混合的影响。注：注：粉体的静电效应粉体的静电效应对硬化产物影响大。粉体的静电效应粉体的静电效应对硬化产物影响大。粉体若因静电而粘合，无法硬化，则难以进行其他步骤。粉体若因静电而粘合，
10、无法硬化，则难以进行其他步骤。压片过程常使用润滑剂，可改变颗粒之间的引力。压片过程常使用润滑剂，可改变颗粒之间的引力。药剂学中常用休止角和流速等描述粉体流动性质。药剂学中常用休止角和流速等描述粉体流动性质。药剂学中常用休止角和流速等描述粉体流动性质。药剂学中常用休止角和流速等描述粉体流动性质。4.2.1粉体及其流动粉体及其流动 二、粉体的流动性二、粉体的流动性14151休止角休止角(Angleofrepose)休止角休止角()表示粉粒流动性表示粉粒流动性的最常用的方法之一。使粉的最常用的方法之一。使粉粒堆成尽可能粒堆成尽可能陡的堆陡的堆(圆椎状圆椎状)，堆的斜边与水平线的夹角，堆的斜边与水平线
11、的夹角即为即为休止角休止角。测定时，可将。测定时，可将粉粒置于漏斗中，使流下并粉粒置于漏斗中，使流下并堆成堆，如果形成的堆高为堆成堆，如果形成的堆高为H，底部的半径为，底部的半径为r，则，则:4.2.1粉体及其流动粉体及其流动 二、粉体的流动性二、粉体的流动性tan=H/r15161休止角休止角测定方法测定方法a.固定漏斗高度法固定漏斗高度法：倒完微粒：倒完微粒后测定底面半径后测定底面半径b.固定圆锥底法固定圆锥底法：底面固定，：底面固定，稳定后侧高度稳定后侧高度c.倾斜箱法倾斜箱法：粉粒平铺于矩形：粉粒平铺于矩形盘中，一端抬起，测量粉粒开始盘中，一端抬起，测量粉粒开始流动时的倾斜角流动时的倾
12、斜角d.转动圆柱体法转动圆柱体法：圆柱体装粉：圆柱体装粉粒半满，水平方向滚动，测定粉粒半满，水平方向滚动，测定粉粒表面与水平夹角。粒表面与水平夹角。一般认为当粉粒的休止一般认为当粉粒的休止角小于角小于30时，其流动性良时，其流动性良好，休止角大于好，休止角大于40的流动的流动性不好。性不好。4.2.1粉体及其流动粉体及其流动 二、粉体的流动性二、粉体的流动性16172流速流速v流速是指单位时间内流速是指单位时间内粉粒由一定孔径的孔或管中流粉粒由一定孔径的孔或管中流出的速度出的速度，流速是反映粉粒流动性的重要方法之一。，流速是反映粉粒流动性的重要方法之一。休止角和流速之间有相关性，一般认为休止角
13、小于休止角和流速之间有相关性，一般认为休止角小于40时，粉粒可通过孔或管而自由流出。时，粉粒可通过孔或管而自由流出。W流速流速 b粉粒的堆密度粉粒的堆密度D0孔的直径孔的直径 休止角休止角4.2.1粉体及其流动粉体及其流动二、粉体的流动性二、粉体的流动性1718二、粉体的流动性二、粉体的流动性v流动性可用流动性可用100g检验品流经不同口径漏斗所需的检验品流经不同口径漏斗所需的时间时间。v临界流通口径临界流通口径是粉体刚好流过的最小口径。是粉体刚好流过的最小口径。v现行欧洲药典用质量现行欧洲药典用质量/时间的方法进行比较，而采用时间的方法进行比较，而采用单位单位体积和时间的比值体积和时间的比值
14、来衡量测定结果和实际相符。来衡量测定结果和实际相符。v粉体粉体流流动动性主要与性主要与重力、空气阻力重力、空气阻力、颗粒间相互颗粒间相互作用力作用力（范德华力、毛细管引力和静电力）。（范德华力、毛细管引力和静电力）。v影响流动性的因素：密度、粒径分布、粒子形态特影响流动性的因素：密度、粒径分布、粒子形态特征和颗粒间相互作用。征和颗粒间相互作用。4.2.1粉体及其流动粉体及其流动18194.2.2粉体的混合原理与过程粉体的混合原理与过程一、混合方法一、混合方法片剂生产中主药粉和辅料需要经过多次混合过程。片剂生产中主药粉和辅料需要经过多次混合过程。固体粉粒的混合按混合机制，一般有以下三种形式：固体
15、粉粒的混合按混合机制，一般有以下三种形式：v对流混合：离子群较大，位置移动对流混合：离子群较大，位置移动v扩散混合：相邻粒子交换位置，局部混合扩散混合：相邻粒子交换位置，局部混合v剪切混合：相互滑动、撞击、压缩、拉伸剪切混合：相互滑动、撞击、压缩、拉伸粉体混合过程的三种混合模式粉体混合过程的三种混合模式 19204.2.2粉体的混合原理与过程粉体的混合原理与过程一、混合方法一、混合方法固体制剂过程常见的混合方法有：固体制剂过程常见的混合方法有：搅拌混合搅拌混合：物料置于容器中，适当器具搅拌混合：物料置于容器中，适当器具搅拌混合研磨混合研磨混合：各组分置于乳钵或球磨机中研细混合：各组分置于乳钵或
16、球磨机中研细混合过筛混合过筛混合：各组分初步混合后过筛通过后混合：各组分初步混合后过筛通过后混合v影响混合操作因素影响混合操作因素转速、混合时间转速、混合时间充填量、装料方式、混合比充填量、装料方式、混合比物料的理化性质（粒径、形态、密度等）物料的理化性质（粒径、形态、密度等）2021二、混合过程二、混合过程混合器混合作用就是给予物料以混合器混合作用就是给予物料以外力外力(重力、机重力、机械力等械力等)使其各部分粒子发生使其各部分粒子发生运动运动。这些外力的性。这些外力的性质、大小与数量取决于混合的质、大小与数量取决于混合的方式方式、混合机工作部、混合机工作部件的件的结构结构、混合、混合速度速
17、度以及以及物料量物料量等。等。4.2.2粉体的混合原理与过程粉体的混合原理与过程2122二、混合过程二、混合过程1混合过程混合过程粉体的混合过程大致可分粉体的混合过程大致可分为三个阶段：为三个阶段：I对流混合阶段对流混合阶段，混合进，混合进度很快；度很快；II对流与剪切共同作用阶对流与剪切共同作用阶段段；混合速度有所减慢；混合速度有所减慢III扩散混合阶段，扩散混合阶段，处于混处于混合与分离的合与分离的平衡平衡状况，混合状况，混合均匀度均匀度(成分标准偏差成分标准偏差)在某在某一均值附近波动。一均值附近波动。典型的粉体混合动力学曲线典型的粉体混合动力学曲线4.2.2粉体的混合原理与过程粉体的混
18、合原理与过程2223左右（或称侧位）装粉左右（或称侧位）装粉上下装粉上下装粉粉末的装载状况对第一阶段的混合影响很大：粉末的装载状况对第一阶段的混合影响很大：对于形、双锥形这些对于形、双锥形这些对称面混合强度较弱对称面混合强度较弱的混合器的混合器应避免左右装粉，而要采用应避免左右装粉，而要采用上下装粉上下装粉。要根据粉末的要根据粉末的特性特性选取合适的混合器和相应的工艺参选取合适的混合器和相应的工艺参数。工业上的混合过程是一种数。工业上的混合过程是一种“随机事件随机事件”，也称为概率，也称为概率混合，所能达到的最佳程度称为随机完全混合。混合，所能达到的最佳程度称为随机完全混合。232424252
19、混合状态的描述混合状态的描述总体和个体：总体和个体：数理统计所研究的对象的整体称为总体。总体数理统计所研究的对象的整体称为总体。总体内的一个单位称为个体。内的一个单位称为个体。样本：样本：总体的一部分叫做样本或叫样品。总体的一部分叫做样本或叫样品。描述混合均匀度的描述混合均匀度的成分标准偏差成分标准偏差：能够反映粉体混：能够反映粉体混合的质量，它是以样品的统计学检验为基础的。合的质量，它是以样品的统计学检验为基础的。值变化值变化越小，混合体质量越好。标准偏差又称标准离差或标准。越小，混合体质量越好。标准偏差又称标准离差或标准。4.2.2粉体的混合原理与过程粉体的混合原理与过程二、混合过程二、混
20、合过程25262混合状态的描述混合状态的描述样品均值样品均值：抽出一个样本抽出一个样本(一组样品，样品个数一组样品，样品个数Ns)，得到一批，得到一批数据，每组数据算术平均值称为数据，每组数据算术平均值称为“样品均值样品均值”，用，用x表示：表示：4.2.2粉体的混合原理与过程粉体的混合原理与过程二、混合过程二、混合过程标准偏差标准偏差：标准偏差是用以表示数据波动幅度的一种方法，标准偏差是用以表示数据波动幅度的一种方法，也称为均方差根：也称为均方差根：2627标准偏差标准偏差S样本的标准偏差；样本的标准偏差；Ns数据数量（样品个数数据数量（样品个数Ns）；）；xi每个数据的数值；每个数据的数值
21、；x样本均值。样本均值。对于样本，标准偏差用对于样本，标准偏差用S表示，样本均值用表示，样本均值用x表示。根据数表示。根据数理统计原理，在计算理统计原理，在计算总体的标准偏差时，用总体的标准偏差时，用 n或或 表示表示。式中式中为总体的数据均值。为总体的数据均值。当当Ns值很大，即样本的观察数值很多时，就比较接近或代值很大，即样本的观察数值很多时，就比较接近或代表了总体，表了总体，S值同值同 n值就几乎相等了。值就几乎相等了。4.2.2粉体的混合原理与过程粉体的混合原理与过程27 粉体或颗粒的混合均匀度是随混合器粉体或颗粒的混合均匀度是随混合器旋转次数旋转次数变化变化而变化的，其而变化的，其混
22、合均匀度混合均匀度可用可用Osama等的经验公式表示：等的经验公式表示：2=R2+W02e-km 2是实验混合物是实验混合物浓度浓度方差；方差；R2是是完全混合完全混合时的方差；时的方差；W0是某组分的质量分数；是某组分的质量分数；m是旋转次数；是旋转次数；k是混合速率常是混合速率常数。粉体混合过程中组分变化的方差随混合时间呈指数下数。粉体混合过程中组分变化的方差随混合时间呈指数下降。降。4.2.2粉体的混合原理与过程粉体的混合原理与过程2混合状态的描述混合状态的描述二、混合过程二、混合过程28 对设有挡板的旋转容器，靠近其边壁处颗粒混合程度明显好于内部颗粒。对设有挡板的旋转容器，靠近其边壁处
23、颗粒混合程度明显好于内部颗粒。R R是无规混合的是无规混合的理想标准偏差，理想标准偏差，R R可借助理论方程估算，对于相似粒子可借助理论方程估算，对于相似粒子A A、B B二元混合体系有：二元混合体系有：随着旋转次数的增加，（随着旋转次数的增加，（2 R2）值减小。在高装填）值减小。在高装填率时，（率时，（2 R2）值的下降幅度比低装填率的要小的多，）值的下降幅度比低装填率的要小的多，且挡板的作用几乎不存在；但在低装填量的混合器中，挡且挡板的作用几乎不存在；但在低装填量的混合器中，挡板能够提高混合均匀度。板能够提高混合均匀度。是混合体系中是混合体系中B粒子的体积分数；粒子的体积分数；Ns是是A
24、和和B样粒子总数样粒子总数4.2.2粉体的混合原理与过程粉体的混合原理与过程2混合状态的描述混合状态的描述二、混合过程二、混合过程 对于设有挡板的旋转容器，靠近边壁的混合程度明显对于设有挡板的旋转容器，靠近边壁的混合程度明显好于内部颗粒。对于相似粒子好于内部颗粒。对于相似粒子A、B二二元混合体系有：元混合体系有：29例例今有一药物结晶粉末与充填剂淀粉在一圆筒型混合器中混合，今有一药物结晶粉末与充填剂淀粉在一圆筒型混合器中混合，已知药物的加入量占粉体总量的已知药物的加入量占粉体总量的5（m/m），假设两者的密），假设两者的密度相等、平均粒径相等，其混合速率常数度相等、平均粒径相等，其混合速率常数
25、k=0.8。试问：混合器需要旋转多少次才能达到（试问：混合器需要旋转多少次才能达到（2 R2）值不超过）值不超过10-4的混合效果？的混合效果？解：解：两者密度相等，平均粒径相等，故药物质量分数为两者密度相等，平均粒径相等，故药物质量分数为0.05，由公式由公式 2=R2+W02e-km得得 2-R2=W02e-km=0.052e-0.8m=10-4计算得计算得m=4.02即混合器需要旋转即混合器需要旋转45次能达到（次能达到（2 R2）值不超过）值不超过10-4的混合效果。的混合效果。4.2.2粉体的混合原理与过程粉体的混合原理与过程30314.2.3混合设备的结构与性能混合设备的结构与性能
26、根据机器的构造根据机器的构造:容器旋转型容器旋转型依靠混合容器本身的旋转、固体粒子在依靠混合容器本身的旋转、固体粒子在容器内实现混合容器内实现混合容器固定型容器固定型依靠叶片、螺旋推进器或气流等产生的依靠叶片、螺旋推进器或气流等产生的搅拌作用实现混合搅拌作用实现混合 根据操作方式：根据操作方式：间歇式间歇式容易控制混合质量，适用于固体物料的配比容易控制混合质量，适用于固体物料的配比及种类经常改变的情况及种类经常改变的情况连续式连续式缩小混合器有效容积，要求混合物料有较恒缩小混合器有效容积，要求混合物料有较恒定的组成定的组成 按粉体受力作用原理：按粉体受力作用原理：重力式重力式强制式强制式313
27、2一、重力式混合设备一、重力式混合设备1.回转型混合器及其工作特性回转型混合器及其工作特性v物料在绕物料在绕水平轴水平轴(个别也有倾斜的个别也有倾斜的)转动的容器内进行均化，转动的容器内进行均化，借助容器的旋转运动实现混合。借助容器的旋转运动实现混合。v此类混合设备的借助此类混合设备的借助容器的旋转容器的旋转运动实现混合，故又称为运动实现混合，故又称为回转型混合器，转速为回转型混合器，转速为530转转/分。分。v按容器的外形而分为：圆筒式、鼓式、立方体式、双锥式、按容器的外形而分为：圆筒式、鼓式、立方体式、双锥式、V式等。式等。v其混合的其混合的作用力作用力主要是重力，易使粒度差或密度差较大的
28、主要是重力，易使粒度差或密度差较大的物料趋向偏析。物料趋向偏析。v回转型混合器可以处理回转型混合器可以处理自由流体和黏性流体自由流体和黏性流体粉末，但不能粉末，但不能处理处理糊状物和面团状糊状物和面团状物料，而且混合效果并不理想。物料，而且混合效果并不理想。4.2.3混合设备的结构与性能混合设备的结构与性能3233V式混合器结构及其筒内物料运动轨迹示意图式混合器结构及其筒内物料运动轨迹示意图 4.2.3混合设备的结构与性能混合设备的结构与性能333434(1)V型混合机型混合机V型混合筒型混合筒旋转轴旋转轴35混合筒沿轴作不同角度的圆周运动，筒体产生转力对混合混合筒沿轴作不同角度的圆周运动，筒
29、体产生转力对混合物料施加剪切力，达到混合的目的。物料施加剪切力，达到混合的目的。特点特点：结构简单，进出物料方便，容易清洗，容积可根：结构简单，进出物料方便，容易清洗，容积可根据据 实际规模设计。实际规模设计。4.2.3混合设备的结构与性能混合设备的结构与性能一、重力式混合设备一、重力式混合设备35(2)三维运动混合机三维运动混合机36特点：特点：物料由于自重作用出料，不留剩余料，不污染、不物料由于自重作用出料，不留剩余料，不污染、不积料，易清洗。积料，易清洗。具有多方向运动系统，具有多方向运动系统，使物料混合点多，效果好，使物料混合点多，效果好，均匀度高，避免了混合筒均匀度高，避免了混合筒因
30、离心力作用所产生的物因离心力作用所产生的物料偏析和积聚现象。料偏析和积聚现象。4.2.3混合设备的结构与性能混合设备的结构与性能一、重力式混合设备一、重力式混合设备36(3)双臂快夹容器式混合机双臂快夹容器式混合机特点：特点：一台混合机可同时加持多个料斗进行混合，适用于一台混合机可同时加持多个料斗进行混合，适用于多多品种、品种、大大批量生产，批量生产，全自动全自动操作，工作平稳，操作简单，混合操作，工作平稳，操作简单，混合后物料不出料斗直接随斗转入下道工序，后物料不出料斗直接随斗转入下道工序，避免物料污染避免物料污染。料斗推入方形回转臂内，料斗推入方形回转臂内，双臂夹紧将料斗夹紧，回转臂双臂夹
31、紧将料斗夹紧，回转臂提升后使料斗回转，混合。提升后使料斗回转，混合。4.2.3混合设备的结构与性能混合设备的结构与性能一、重力式混合设备一、重力式混合设备37382回转型混合器的流动模型与设计回转型混合器的流动模型与设计用佛雷德数用佛雷德数(Fr)作为相似准则。作为相似准则。Fr等于粉体运动时的惯性等于粉体运动时的惯性离心力除以重力，即：离心力除以重力，即：Fr=2R/g=(2 N)2R/g-容器旋转角速度，容器旋转角速度，rad/s；N-容器旋转速度，容器旋转速度，rad/s；R-容器最大回转半径，容器最大回转半径，m；g-重力加速度，重力加速度，m/s2。一般地，在低于一般地，在低于临界转
32、速临界转速(NRc=42.3/d0.5，NRc为临界转速，为临界转速，d为混合器的为混合器的旋转直径旋转直径)，佛雷德数越大，混合运动越激烈。，佛雷德数越大，混合运动越激烈。4.2.3混合设备的结构与性能混合设备的结构与性能一、重力式混合设备一、重力式混合设备3839（1）最佳转速）最佳转速物料在旋转容器内的运动条件，物料在旋转容器内的运动条件，应使离心力与重力之比和重力准数应使离心力与重力之比和重力准数Fr相同。相同。Fr=C/G=2R/g=(2 N)2R/g4.2.3混合设备的结构与性能混合设备的结构与性能2回转型混合器的流动模型与设计回转型混合器的流动模型与设计v重力准数重力准数Fr相应
33、也有一最佳值；圆筒式相应也有一最佳值；圆筒式Fr0.7-0.9；双锥；双锥式式Fr0.55-0.65；V式式Fr=0.3-0.4。v容器旋转型混合设备的最佳转速还与物料平均粒度有关：容器旋转型混合设备的最佳转速还与物料平均粒度有关：nOPd 0.5，当粒度达到，当粒度达到200目以下时，粒子运动成为不连续目以下时，粒子运动成为不连续的，混合均匀度趋于恶化。的，混合均匀度趋于恶化。3940（2）装料比）装料比加入物料的量的多少是可以影响混加入物料的量的多少是可以影响混合质量的。合质量的。在一定转速下，随着装料程度的增在一定转速下，随着装料程度的增加，径向混合将会减少。加，径向混合将会减少。4.2
34、.3混合设备的结构与性能混合设备的结构与性能2回转型混合器的流动模型与设计回转型混合器的流动模型与设计v般地，装料比般地，装料比(即装入料容积占机筒容积即装入料容积占机筒容积V的百分率的百分率)为为30时，混合得最快。时，混合得最快。v从几何学上，也可以理论推断出装料比为从几何学上，也可以理论推断出装料比为50的混合区的混合区为最大，即混合区的面积与料层层数都为最大为最大，即混合区的面积与料层层数都为最大v旋转旋转容器型混合机的装料比，其最佳值可以考虑为容器型混合机的装料比，其最佳值可以考虑为3050。4041（3）功率消耗）功率消耗混合机所需动力即功率消耗混合机所需动力即功率消耗P与机长与机
35、长L、转速、转速N之间的关系为：之间的关系为：PL5N3由最佳转速条件，得：由最佳转速条件，得：N12L1=N22L2于是，有：于是，有：容器旋转型混合机械功率消耗容器旋转型混合机械功率消耗P和混合机和混合机有效容积有效容积Ve及准数及准数Fr的关系为：的关系为：P=(0.0150.02)VeFr容器回转型的螺旋叶片式混合机的性能，其关系为：容器回转型的螺旋叶片式混合机的性能，其关系为：当物料的容积密度为：当物料的容积密度为：0.81.2时，时，P=3.3VeFr0.450.8时，时，P=2.6VeFr00.45时，时，P=1.8VeFr4.2.3混合设备的结构与性能混合设备的结构与性能414
36、2例一小型圆筒形旋转混合器用于粉末混合，其内径例一小型圆筒形旋转混合器用于粉末混合，其内径200mm，内内腔长腔长550mm，粉末装填系数，粉末装填系数30，研究结果表明其最佳转速，研究结果表明其最佳转速50转转/min。拟在生产过程中采用内径。拟在生产过程中采用内径900mm、内腔长内腔长1850mm的的圆筒形旋转混合器，粉末装填系数仍取圆筒形旋转混合器，粉末装填系数仍取30，要达到同等的混，要达到同等的混合效果混合器的合效果混合器的转速转速需要多大？若混合所需功率消耗为需要多大？若混合所需功率消耗为0.05kw，生产设备的功率为多少？，生产设备的功率为多少？解：对圆筒形旋转混合器有解：对圆
37、筒形旋转混合器有(1)临界转速临界转速 NRc=42.3/d0.542.3/0.550.557转转/minn50转转/minNRcFr2R/g(2 n)2R/g(2 50/60)20.275/g0.774.2.3混合设备的结构与性能混合设备的结构与性能4243（2）对生产设备来说要达到相同的混合效果，要求有）对生产设备来说要达到相同的混合效果，要求有Fr准数准数相等。所以，有相等。所以，有Fr(2 n/60)20.925/g0.77n27.3(转转/min)临界转速临界转速 NRc=42.3/d0.542.3/1.850.531转转/minn=27（3）根据混合机所需动力即功率消耗）根据混合机
38、所需动力即功率消耗P与机长与机长L、转速、转速N之间的之间的关系关系有有P2=P1(L2/L1)7/2=0.05(1850/550)7/2=3.5(kw)4.2.3混合设备的结构与性能混合设备的结构与性能43二、强制式混合二、强制式混合设备设备1输送式混合器输送式混合器v在一静止的容器中通过旋转在一静止的容器中通过旋转叶轮叶轮对物料进行混合的设备，对物料进行混合的设备，其容器可以是方形、垂直锥形或圆柱形槽或双层槽。叶轮其容器可以是方形、垂直锥形或圆柱形槽或双层槽。叶轮可以是可以是刀片状、带状、螺旋状，刀片状、带状、螺旋状，Z型或桨状。型或桨状。旋转速度一般旋转速度一般530转转/分。分。v输送
39、式混合器的输送式混合器的优点优点是处理范围广，可以处理是处理范围广，可以处理“自由流自由流体体”粉末，糊状物乃至于面团状的物料；粉末，糊状物乃至于面团状的物料；缺点缺点是传动装置易被污染，难于清洁和取样，不能实现是传动装置易被污染，难于清洁和取样，不能实现加工过程的连贯性。加工过程的连贯性。4.2.3混合设备的结构与性能混合设备的结构与性能44(1)槽形混合机槽形混合机特点：特点：结构简单，操作维修方便，混合强度较小，所需结构简单，操作维修方便，混合强度较小，所需时间长，适合于密度接近的物料的混合。时间长，适合于密度接近的物料的混合。螺带表面推力带动与其接触的螺带表面推力带动与其接触的物料沿螺
40、旋方向移动，物料之间相物料沿螺旋方向移动，物料之间相互摩擦，使物料上下翻动同时一部互摩擦，使物料上下翻动同时一部分物料沿轴向移动，螺带中心与四分物料沿轴向移动，螺带中心与四周物料更换，实现混合。周物料更换，实现混合。固定轴固定轴混合槽混合槽搅拌桨搅拌桨4.2.3混合设备的结构与性能混合设备的结构与性能二、强制式混合二、强制式混合设备设备45(2)锥形混合机锥形混合机特点：特点：适合固适合固-固和固固和固-液混合，物料在锥体内翻滚，基本液混合，物料在锥体内翻滚，基本达到一致的混合。达到一致的混合。螺旋的螺旋的自转自转带动物料向上提带动物料向上提升，同时横臂带动螺旋升，同时横臂带动螺旋公转公转，使
41、，使螺旋柱体内外物料混合，整个锥螺旋柱体内外物料混合，整个锥体内物料在中心汇合向下流动，体内物料在中心汇合向下流动，达到均匀混合。达到均匀混合。减速器减速器 转臂转臂 锥形筒体锥形筒体 加料口加料口 螺旋杆部件螺旋杆部件 出料口出料口 4.2.3混合设备的结构与性能混合设备的结构与性能二、强制式混合二、强制式混合设备设备46474.2.3混合设备的结构与性能混合设备的结构与性能474848494.2.3混合设备的结构与性能混合设备的结构与性能49504.2.3混合设备的结构与性能混合设备的结构与性能50512挤压式混合器挤压式混合器挤压式混合器使能量输出大幅增加。在翻转型混合器的挤压式混合器使
42、能量输出大幅增加。在翻转型混合器的轴上引入轴上引入挤压装置挤压装置，从而使其混合机制发生了改变。挤压型，从而使其混合机制发生了改变。挤压型混合器兼具混合器兼具混合和制粒混合和制粒的作用（保证在充分混合后再形成粒的作用（保证在充分混合后再形成粒子），易于清洁。子），易于清洁。4.2.3混合设备的结构与性能混合设备的结构与性能二、强制式混合二、强制式混合设备设备 叶轮的高速运动叶轮的高速运动在粒子形成和再形成在粒子形成和再形成过程中一次又一次地过程中一次又一次地对其进行破坏。对其进行破坏。51523剪切式混合器剪切式混合器粉末在静止粉末在静止-运动或运运动或运动动-运动的表面之间挤压，运动的表面之
43、间挤压，旋转的速度比较低，剪切旋转的速度比较低，剪切力较大，可以将力较大，可以将团聚体打团聚体打碎碎。剪切型混合器通常只。剪切型混合器通常只用于要求高度均一的粉末用于要求高度均一的粉末制造，如中药浸膏制粒。制造，如中药浸膏制粒。剪切式混合器结构与工作示意图剪切式混合器结构与工作示意图 4.2.3混合设备的结构与性能混合设备的结构与性能二、强制式混合二、强制式混合设备设备52534文丘里管式混合器文丘里管式混合器文丘里管是一个文丘里管是一个横界面面积减小横界面面积减小的液体填充管，具有的液体填充管，具有增加液体增加液体流速流速的作用。液体流速的增加会造成注入器膛的作用。液体流速的增加会造成注入器
44、膛中的压力减小，从而使粉末可以从侧位的漏斗中中的压力减小，从而使粉末可以从侧位的漏斗中吸进吸进去。去。少量的液体物料（或凝胶、或膏状物）从侧位的另外的少量的液体物料（或凝胶、或膏状物）从侧位的另外的进口加入其中混合。从而实现进口加入其中混合。从而实现干湿物料的混合干湿物料的混合。4.2.3混合设备的结构与性能混合设备的结构与性能二、强制式混合二、强制式混合设备设备53544.2.3混合设备的结构与性能混合设备的结构与性能5455三、药物粉体流动与混合的影响因素三、药物粉体流动与混合的影响因素 药物或辅料及其混合粉体的流动性除与其本身的药物或辅料及其混合粉体的流动性除与其本身的特特性性有关外，还
45、受粉粒的有关外，还受粉粒的粒子大小粒子大小及其及其分布分布、粒子的、粒子的形态形态等的显著影响。等的显著影响。v流动性是粉体的重要性质之一，对药物制剂工作有流动性是粉体的重要性质之一，对药物制剂工作有重要意义。重要意义。4.2.3混合设备的结构与性能混合设备的结构与性能55561粒子大小及其分布粒子大小及其分布 a.一般情况下，当粒径一般情况下，当粒径大于大于200m时，时，其流动性其流动性较好较好，休止角较小；，休止角较小；4.2.3混合设备的结构与性能混合设备的结构与性能三、药物粉体流动与混合的影响因素三、药物粉体流动与混合的影响因素粒径较大的流动性较好，但在其中加入粒径较小的粉末，粒径较
46、大的流动性较好，但在其中加入粒径较小的粉末，往往使其流动性变差。反之，在流动性不好的细粉末中加入较往往使其流动性变差。反之，在流动性不好的细粉末中加入较粗的粉粒，可克服其粘着性，使其流动性得到改善。粗的粉粒，可克服其粘着性，使其流动性得到改善。b.b.粒径在粒径在200100m范围内为范围内为过渡过渡阶段，此范围内随着粒径阶段，此范围内随着粒径变小，粒子间的摩擦力的作用增大，休止角增大流动性变小，粒子间的摩擦力的作用增大，休止角增大流动性变差变差；c.c.当粒径当粒径小于小于100m m时，其粘着力大于重力，休止角大幅时，其粘着力大于重力，休止角大幅度地增大，流动性度地增大，流动性很差很差.5
47、6572含湿量对流动性的影响含湿量对流动性的影响粉粒在粉粒在干燥干燥状态时，其流动性一状态时，其流动性一般较般较好好；在相对；在相对湿度较高湿度较高的环境中的环境中吸收一定量的水分后，粒子间引力吸收一定量的水分后，粒子间引力增强，流动性变增强，流动性变差差；但是当粉粒的；但是当粉粒的含水量更高时，其流动性又变好含水量更高时，其流动性又变好(太太湿不能用湿不能用)。4.2.3混合设备的结构与性能混合设备的结构与性能三、药物粉体流动与混合的影响因素三、药物粉体流动与混合的影响因素 含湿量对粉粒流动性的影响因粉粒的品种不同而不同含湿量对粉粒流动性的影响因粉粒的品种不同而不同，有的粉粒的流动性受含湿量
48、的影响很显著，有的粉粒的流有的粉粒的流动性受含湿量的影响很显著，有的粉粒的流动性受含湿量的影响不大动性受含湿量的影响不大(如图如图)。57583.粒子形态对流动性的影响粒子形态对流动性的影响 浑圆浑圆的球粒要比不规则状粒子容易流动，的球粒要比不规则状粒子容易流动，片状片状粒子粒子的流动阻力为最大。因为接近球形时，多发生的流动阻力为最大。因为接近球形时，多发生滚动滚动，粒，粒子间子间摩擦力较小摩擦力较小，流动性好；而越偏离球形，流动时较，流动性好；而越偏离球形，流动时较多发生多发生滑动滑动，摩擦力，摩擦力较大较大，流动性不好。，流动性不好。粒子的形态因数愈大，即偏离理想形态愈远，其流粒子的形态因
49、数愈大，即偏离理想形态愈远，其流速愈慢，流动的均匀度也愈差。速愈慢，流动的均匀度也愈差。4.2.3混合设备的结构与性能混合设备的结构与性能三、药物粉体流动与混合的影响因素三、药物粉体流动与混合的影响因素58594.加入其它成分的影响加入其它成分的影响 在粉粒中加入其它成分，对流动性有影响。粗粉中加在粉粒中加入其它成分，对流动性有影响。粗粉中加入细粉末对流动相影响与两者入细粉末对流动相影响与两者性质性质有关。有关。颗粒压片时，经常加入滑石粉等细粉末作颗粒压片时，经常加入滑石粉等细粉末作助流剂助流剂，改，改善流动性；某些淀粉有黏性流动性不好，加入善流动性；某些淀粉有黏性流动性不好，加入少量少量氧化
50、镁氧化镁混匀，氧化镁被混匀，氧化镁被吸附吸附在淀粉表面，流动相得到在淀粉表面，流动相得到改善改善；但加；但加入入过量过量，未被吸附未被吸附的氧化镁粒子与淀粉粒径相差较大，会的氧化镁粒子与淀粉粒径相差较大，会使流动性使流动性变差变差。4.2.3混合设备的结构与性能混合设备的结构与性能三、药物粉体流动与混合的影响因素三、药物粉体流动与混合的影响因素59605.电荷的影响电荷的影响 药物或辅料在加工过程中可能带上电荷，由于药物或辅料在加工过程中可能带上电荷，由于静电静电力力的作用使流动相变差。的作用使流动相变差。6.粉体流动体物性及混合设备的影响粉体流动体物性及混合设备的影响 混合的粉体的物性，颗粒