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在药物制剂工作中,粉碎设备的基本原理是什么?

来源:http://www.xxftj.com/news/66.html    发布时间:2020-07-03    点击:129

  粉碎是借助机械力将大块物料碎成适宜程度的碎块或细粉的单元操作,是药物制剂工作中的重要组成部分。


  药物粉碎的目的:


  ①增加药物的表面积,有利于提高难溶性药物的溶出度,提高其生物利用度;


  ②便于调剂和服用,有利于制备各种药物剂型;


  ③便于物料的干燥和贮存。但不适当的粉碎也会产生不良后果,如药物晶型改变、热分解、黏附、凝聚性增大、密度减小、毒性增加等。因此,在粉碎药物时,应考虑确定的粉碎粒度和粉碎方法。


  粉碎设备的基本原理:


  固体物料的粉碎过程,一般是利用外加机械力如冲击力、压缩力、研磨力和剪切力等,部分地破坏物质分子间的内聚力,使大颗粒变成小颗粒,表面积增大,将机械能转变为物料破碎前的变形能、物料粉碎新增的表面能、晶体结构或表面结构发生变化所消耗的能量以及设备转动过程中的能耗。药物的性质是影响粉碎效率和决定粉碎方法的主要因素。


  其主要的物理性质如下。


  1、硬度


  一般采用摩氏指数来表示物料的坚硬程度,从软到硬规定:滑石粉的硬度为1,金刚石的硬度为10。一般硬质物料的硬度为7 ~10,中等硬质物料的硬度约为4~6,软质物料的硬度约为1 ~3。中药材的硬度多属软质,但骨甲类药物较硬且韧,需经过砂烫或炒制加工以利于粉碎。


  2、脆性


  脆性是指物料在外力作用下易于破碎成小颗粒的性质。晶体物料,具有一定的晶格,而有一定的脆性,易于粉碎。粉碎时一般沿晶体的结合面碎裂成小晶体,如生石膏、硼砂等矿物类药材;非极性晶体物料脆性较弱,当施加一定的机械力时,易产生变形,阻碍它们的粉碎,此时可加入少量挥发性液体,当液体渗入固体分子的裂隙时,由于降低了分子间的内聚力,使晶体易从裂隙处开裂,从而利于粉碎。


  3、弹性


  固体物料受力后其内部质点之间产生相对运动,物料因此而发生变形,若外加载荷没有后,变形随之消失,物料的这种特性称为弹性。非晶体药物其分子呈不规则排列,具有一定的弹性,粉碎时一部分机械能用于引起弹性形变,转化为热能,降低粉碎效率,此时可采用减低温度(0℃) 以减小弹性变形,增加脆性,以利其粉碎,如乳香、没药等。


  4、水分


  一般情况下,物料的水分越少越有利于粉碎,如药物含水量为3.3% ~4%时,较容易粉碎,且不易引起粉尘飞扬。当水分超过4%时,会引起黏着而阻碍粉碎,降低粉碎效率。当水分超过9%时脆性减弱难以粉碎。


  5、温度


  粉碎过程中会有部分机械能转化为热能,温度升高造成挥发性成分的损失或分解,物料变软、变黏,此时可以采用低温粉碎。


  6、重聚性


  药物经粉碎后表面积增大,表面能增加,形成不稳定状态,已粉碎的粉末有重新结聚的倾向,这种现象称为重聚性。当不同药物混合粉碎时,一种药物适度地掺入到另一种药物中,粉末表面能降低而减少粉末的再结聚。如黏性与粉性药物混合粉碎,粉性药物使分子内聚力减少,能缓解黏性药物的黏性,有利于粉碎。


  粉碎过程中,物料在机械力的作用下产生应力,当应力超过物料本身分子间内聚力时,物料被粉碎。一般情况下,外力主要作用在物料的突出部位,产生很大的局部应力;局部温度升高产生局部膨胀,物料出现小裂纹。随着外力不断施加,在裂纹处产生应力集中,裂纹迅速延伸和扩散,使物料破碎。细粉的研磨需要较多的能量,这是因为需要在较小颗粒上产生许多裂纹,磨碎后产生大量的表面,表面能骤增。如果物料内部存在结构上的缺陷、裂纹,则受力时在缺陷、裂纹处产生应力集中,使物料沿着这些脆弱面破碎。物料破碎时实际的破坏强度是理论破坏强度的1/1000~1/100,因此粉碎机的效率有0.1% ~3%。实践证明,粉碎操作中,增加新的表面积而消耗的能量只占全部消耗能量的一小部分,除机械运转消耗的能量,大部分主要消耗在粒子的弹性形变,粒子与粒子,粒子与器壁的摩擦,物料受力在粉碎室内的快速运动,以及粉碎时产生的振动、噪声、热量和机械自身的损耗等。


  通常把粉碎前、后颗粒的平均粒径之比称为粉碎度,又称粉碎比,是衡量物料粉碎程度的重要指标,粉碎度越大,粉碎后的粒径愈小。


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