Процессы и аппараты. Измельчение, просеивание, смешивание в фармацевтической технологии, теоретические основы

1

Размещено на http://www.allbest.ru

Процессы и аппараты. Измельчение, просеивание, смешивание в фармацевтической технологии, теоретические основы

1.Измельчение

1.1 Общая характеристика процесса измельчения

Измельчением называется процесс уменьшения размеров частиц твёрдых материалов путём механического воздействия. Результат процесса характеризуется степенью измельчения, равной отношению линейных размеров частиц до измельчения и после.

В зависимости от степени измельчения различают среднее, мелкое, тонкое, коллоидное измельчение.

В фармацевтической технологии измельчению подвергаются различные по свойствам материалы: аморфные, кристаллические, с клеточной структурой. На эффективность их измельчения влияют разные факторы, которые следует принимать во внимание при проведении процесса.

1.2 Теоретические основы процесса

В процессе измельчения на материал оказываются разные виды механического воздействия, определяющие способ измельчения (учеб. Л.А. Ивановой, т.2, с.97, рис.7.1.)

Целесообразность способа измельчения (и соответствующей машины) определяется свойствами измельчаемого материала. Для материалов, отличающихся большой твердостью (кристаллические), целесообразно использовать машины, работающие по принципу раздавливания, удара ,раскалывания. Для аморфных - машины, работающие по принципу истирания, разламывания, а для растительного сырья - изрезывания, распиливания.

Практически в процессе измельчения имеет место сочетание нескольких способов, например, раздавливание с истиранием, удар с раздавливанием и истиранием.

Процесс измельчения связан со значительной затратой энергии.

Теория процесса измельчения определяет её величину и направленность.

В реальных условиях обычно имеет место поверхностное и объёмное измельчение. Это нашло отражение в теории измельчения материала. Измельчение представляет собой сумму работ, затрачиваемых на образование новой поверхности и изменение объёма твёрдого тела:

А = F + K V

Процесс измельчения можно представить в виде следующих изменений под влиянием внешних сил.

На первых этапах воздействия внешних сил проявляется упругая (обратимая) деформация тела, которая исчезает при снятии нагрузки. При дальнейшем воздействии внешних сил упругие деформации сменяются на пластические (необратимые). При пластической деформации размеры и форма тела после снятия внешних сил не восстанавливаются.

Следующим этапом воздействия внешних сил является образование трещин в твёрдом теле вследствие превышения предела его прочности. Образовавшиеся трещины увеличиваются и пересекают твёрдое тело по всему объёму, в результате чего оно разрушатся. В процессе измельчения имеют место работа полезная и бесполезная. Первая затрачивается непосредственно на измельчение, а вторая на преодоление внешнего трения. С целью преобладания полезной работы и уменьшения бесполезной, а также с учетом свойств измельчаемого материала следует выполнять следующие правила измельчения:

Лекарственные вещества при измельчении должны сохранять состав и свойства;

На измельчать ничего лишнего (следует удалять измельченную фракцию );

Ступенчатость измельчения (последовательность );

Растительное сырьё измельчается без остатка.

1.3 Машины для измельчения

Все измельчающие машины классифицируются по двум принципам: по степени измельчения и по способу измельчения.

Машины для среднего измельчения

Из машин этой группы в фармацевтической технологии используются машины, работающие по способу изрезывания. Предназначены они для измельчения лекарственного растительного сырья.

Основной деталью траво- и корнерезок являются ножи, их устройством и характером движения обусловлен тип и конструкция траво- и корнерезок. Для измельчения трав до размера 2-8 мм используются дисковые и барабанные траворезки (уч. Л.В.Ивановой т.2, с.99, рис.7.2).

В дисковой траворезке ножи, имеющие криволинейное лезвие, прикреплены к спицам рабочего колеса. Лекарственное сырьё, собранное в пучки, подаётся под ножи по лотку. Рабочее колесо приводится в движение вручную.

В барабанной траворезке изогнутые ножи укреплены на боковых поверхностях барабана, вращающегося вокруг своей оси. Травянистое сырьё подводится к ножам по лотку - транспортёру. Барабан приводится в действие от электромотора при помощи шкива. Изрезанное сырьё удаляется по лотку. Производительность 100 - 300 кг/ч.

Корнерезка с гильотинными ножами используется для измельчения плотных частей растений (уч. Ивановой т.2, с.101, рис.7.3).

Для среднего, а также мелкого измельчения используется машина раздавливающего действия - валковая дробилка (уч. Ивановой т.2, с.101, рис.7.4).

Машины для мелкого измельчения

Молотковая дробилка (мельница) работает по принципу удара. Машина имеет толстостенный бронированный корпус (уч. И.А.Муравьёва т.1, с.71, рис.27).

Машины ударно-центробежного действия

Работают по принципу удара. Рабочей частью этих машин являются два диска, поверхность которых снабжена зубцами, кулачками, штифтами. Диски вращаются в разных направлениях. Иногда вращается только один диск, другой остаётся неподвижным. В зависимости от этих конструктивных особенностей машины ударно-центробежного действия делятся на дезинтеграторы (уч. Муравьёва т.1 с.71 рис. 28) и дисмембраторы (уч. Муравьёва т.1, с.72, рис.29).

К дисмембраторам относится мельница «Эксцельсиор». Рабочей частью являются 2 диска, один из которых вращается, а другой неподвижен. На поверхности обоих дисков рядами расположены зубья. Измельчение материала в этой мельнице происходит не только за счет удара, но и за счет разрывания, истирания.

Машины для тонкого измельчения

Машины ударно- истирающего действия

Барабанные мельницы в качестве основной рабочей части имеют вращающийся вокруг собственной оси барабан, заполненный мелющими телами. Наиболее широко используются шаровые мельницы, в которых мелющими телами являются шары (d=25-150 мм), заполняющие барабан на 40-45% его объёма. Измельчаемый материал загружается в барабан, при вращении которого происходит измельчение за счет удара падающих шаров и истирания. Наилучший эффект измельчения достигается при оптимальной скорости вращения барабана. При медленном вращении шары, поднимаясь на небольшую высоту, сползают по стенке барабана (уч. Ивановой Л.А. т.2, с.106, рис.7.7).

При быстром вращении (критическая скорость) шары приобретают центробежную силу, превышающую их вес, и оказываются прижатыми к стенке. При оптимальной же скорости вращения шары поднимаются на максимальную высоту и обрушиваются с неё, производя измельчающее действие. Оптимальная скорость вращения составляет 75% от критической.

Вертикальная шаровая мельница (уч. Ивановой т.2, с.107, рис. 7.8).

Стержневые мельницы по конструкции близки к шаровым, но мелющими телами в них являются стальные стержни, длина которых на 25-50 мм меньше длины барабана, диаметр 40-100 мм.

Машины для сверхтонкого измельчения

Вибрационные машины относятся к шаровым мельницам. Высокая степень измельчения (от 1-2 мм до 5 мм) достигается за счет движения шаров

и за счёт вибрации барабана. Последняя создаётся дебалансом, укреплённом на вращающемся валу.

Мельницы могут измельчать как сухие, так и влажные материалы.

Струйные мельницы. Энергия, необходимая для измельчения материала, сообщается струёй энергоносителя (воздух, инертный газ, перегретый пар). Энергоноситель подаётся с большой скоростью - звуковой или сверхзвуковой. В точках пересечения струй энергоносителя создаётся наибольший разрушающий эффект. Существует несколько конструкций струйных мельниц: с трубной и с плоской помольной камерой (уч. Ивановой т.2, с.108, рис.7.10). Достоинством струйных мельниц является: получение продукта с высокой степенью дисперсности; возможность фракционирования материала; рабочие элементы мельницы практически не изнашиваются; материал не нагревается. Недостаток - большой расход энергоносителя.

2. Просеивание. Сита

Измельчённые материалы неоднородны по величине частиц. Поэтому приходится отделять более крупные или более мелкие от основной массы путём просеивания через сита.

По характеру сетки различают сита плетёные, штампованные и колосниковые.

Процесс просеивания

При просеивании материал разделяется на две фракции: «просев» - продукт, прошедший сквозь отверстия сита, и «отсев» - продукт, задержанный на сите.

Производительностью процесса просеивания (сита) называется количество просева, полученного с площади в 1 м2 в единицу времени (кг/ч; т/ч ). измельчение просеивание твёрдый

На производительность просеивания влияют следующие факторы:

форма и размер отверстий сита;

толщина просеиваемого материала;

длина пути скольжения материала по ситу;

скорость передвижения материала;

встряхивание материала;

влажность порошков.

Ситовые механизмы, применяются двух типов: машины с плоскими ситами и барабанные просеивающие машины.

Машины с плоскими ситами имеют ящики прямоугольной формы, дном которых является сито. Такие ящики устанавливают на роликах в горизонтальном или наклонном положении. Возвратно - поступательное движение они совершают при помощи коленчатого вала, эксцентрика или электромагнита. Примером такого сита может служить качающееся сито - трясунок (уч. Ивановой т.2, с.111, рис. 7.12).

Машины с плоскими ситами могут быть многоярусные, которые имеют несколько сит, расположенных параллельно (уч. Ивановой т.2, с.115, рис. 7.13 ).

Барабанные просеивающие машины. Барабанные просеивающие машины (бураты) представляют собой вращающиеся барабаны с ситовой поверхностью, устанавливаемые наклонно под углом 30-80, материал для просеивания помещают в барабан, при его вращении мелкие частицы (просев) проходят сквозь сито, а крупные (отсев) остаются внутри барабана и выводятся из него в другом конце. Бураты могут быть с одной или 2-3 ситовыми поверхностями. Последние позволяют фракционировать процесс.

3. Смешивание. Способы. Оборудование

Смешивание - процесс получения однородной смеси из нескольких компонентов. Процесс используется в технологии порошков, сборов, таблеток, драже и т.д. основная цель смешивания - равномерное распределение частиц исходных материалов относительно друг друга. Однородность смеси зависит от многих факторов: размер смешиваемых частиц, характер их поверхности, плотность, влажность, текучесть.

Для смешивания твердых материалов используются смесители, которые в зависимости от типа рабочего органа подразделяются на следующие:

с вращающимся корпусом:

червячно - лопастные;

с псевдоожижением сыпучего материала;

центробежного действия с вращающимся конусом.

Смесители с вращающимся корпусом (уч. Ивановой т.2, с.119, рис.7.16) просты по устройству и отличаются формой корпуса.

Смесителем с вращающимися лопастями является универсальный смеситель, в котором можно смешивать сухие сыпучие материалы и увлажнённые порошки (уч. Ивановой т.2, с.120, рис.7.17).

Смесители с псевдоожижением сыпучего материала широко применяются в таблеточном производстве. Они отличаются высокой эффективностью смешивания, отсутствием вращающихся деталей, что обеспечивает чистоту получаемого продукта.

Принцип смешивания в этих аппаратах заключается в том, что на материал, расположенный на перфорированной поверхности, снизу подаётся поток воздуха или инертного газа. Под его влиянием частицы материала приводятся в движение во взвешенном состоянии (псевдокипящем).

Смесители центробежного действия с вращающимся конусом. В них достигается эффективное смешивание при небольшом расходе энергии (уч. Ивановой, т.2, с.122, рис 7.19). В смесителях этого типа отмечается высокая однородность смеси, а продолжительность смешивания сокращается в несколько раз по сравнению с другими типами смесителей.

Литература

Технология лекарственных форм / Под ред. Л.А. Ивановой.- М.: Медицина, 1991.- Т.2.- С. 92-122; 127-133.

Муравьев И.А. Технология лекарств. - М.: Медицина, 1980.- Т.1.- С. 63-78; 331-334.

ГФ Х1.- М.: Медицина, 1990.- Вып.2.- С.17-19.

Размещено на Allbest.ru