——— 多功能聯(lián)動無塵粉碎分級機組

　　杜 軍﹡

　　摘 要：

　　本文闡述了多組合、全功能、全封閉粉碎分級技術(shù)的理念和技術(shù)，將機械的和氣流粉碎有機的結(jié)合在一起。特別適合品種較多、狀態(tài)復(fù)雜的中藥材、浸膏的粉碎和超微粉碎。克服了傳統(tǒng)單一粉碎方式的不足，在有效解決了粉碎細度不足的難題的同時，又解決了達到一定的細度后產(chǎn)量較低、過篩困難、溫度過高的問題。同時，該機組建立了全封閉負壓系統(tǒng)，粉碎過程中無粉塵泄漏，使中藥材粉碎工序進入凈化車間成為可能。

　　本文還闡述了該技術(shù)在中藥生產(chǎn)現(xiàn)代化中的應(yīng)用，使得中藥劑型的改革、中藥資源的節(jié)約、中藥走向世界成為可能性。

　　This paper expounds the combination, multi-functional, more closed pulverizing classification of concept and technology, mechanical and jet mill organic unifies in together. Especially suitable for more varieties and complex state of Chinese medicinal materials, concrete crushing and superfine pulverizing. Overcome the deficiency of the traditional single pieces, effectively solves the problem of insufficient grinding fineness and at the same time, to solve again after reaching a certain fineness low yield, sieving difficult, the problem of high temperature.At the same time, the unit has established the closed negative pressure system, without dust leakage in the process of crushing, make traditional Chinese medicinal materials crushing process into the purification workshop possible.

　　關(guān)鍵詞：

　　中藥材微粉化 多組合、全功能、全封閉粉碎分級機組

　　Chinese traditional medicine superfine pulverizing A multi-functional、pulverator/classifier

　　一、問題的提出

　　在中藥現(xiàn)代化的進程中，“微粉化”是中藥材加工和中藥制劑生產(chǎn)工藝中的一項重要的技術(shù)手段?！拔⒎刍焙蟮闹兴?，其粒度更加細微、均勻，因此表面積增加，孔隙率增大，吸附性和溶解性增強，藥物能較好地分散、溶解于胃液中，增大與胃黏膜的接觸面積，從而更易被胃腸道吸收，大大提高了生物利用度.相當(dāng)一部分礦物類藥材是水不溶性物質(zhì)，經(jīng)超微粉碎處理后，因粒度大大減少而可加快其在體內(nèi)的溶解、吸收速度，提高其吸收量。

　　但中藥材的品種很多、據(jù)《本草綱目》不完全統(tǒng)計有2200多種，中藥的附方約有11000余首。中藥材的狀態(tài)復(fù)雜，大致分為：根莖、全草、果實、礦物、皮類、菌類、動物、花類、其他等。因此，面對品種較多、狀態(tài)復(fù)雜的中藥材，在粉碎過程中，若不能“對癥下藥”，只運用一種的粉碎方式，顯然是不能滿足中藥材的粉碎。據(jù)筆者了解，目前大多數(shù)生產(chǎn)廠家，中藥的“微粉化”采用傳統(tǒng)單一的粉碎方式，工藝上存在諸多問題。一是粉碎的細度難以達到，即使達到一定的細度后產(chǎn)量較低;二是粉碎到一定的細度后過篩也困難;三是粉碎溫度過高;四是粉碎過程粉塵泄漏，造成環(huán)境污染，難以進入凈化車間。

　　粉體的微粉粉碎過程實際上是宏觀粉體中的各個顆粒在外力的作用下破碎、斷裂、變小細化，從而引起整個粉體的性能指標(biāo)發(fā)生變化的過程。物料粉碎的外力通過對物料的沖擊，碰撞，剪切，研磨，分散等手段而實現(xiàn)。選擇粉碎方法時，須視粉碎物料的性質(zhì)和所要求的粉碎比而定，尤其是被粉碎物料的物理和化學(xué)性能具有很大的決定作用，而其中物料的硬度和破裂性更居首要地位，對于堅硬和脆性的物料，沖擊很有效;而對有纖維特性的植物材料用研磨和剪切方法則較好。

　　針對以上現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，筆者提出一種將機械粉碎的沖擊，碰撞，剪切，研磨等多種粉碎力和超音速氣流粉碎有機結(jié)合，形成了多組合全功能微粉粉碎機，面對品種較多、狀態(tài)復(fù)雜的中藥材，粉碎----分級----收集一次完成。粉碎細度可在粉碎過程中在100 — 2500目之間任意調(diào)節(jié)。從而滿足中藥“微粉化”的需要。

　　二、中藥微粉(破壁)飲片粉碎分級設(shè)計基本思路描述

　　該系統(tǒng)設(shè)計為一機多用的多功能粉碎分級系統(tǒng).(見圖1)其功能：

　　2.1 超微粉碎(粉碎至 250-2500目)。工藝可采用TWF粗粉碎機進行預(yù)粉碎,粉碎后直接進入氣流粉碎機進行超微粉碎。

　　2.2 細粉粉碎(粉碎至 60-250目)。包括：原藥材粉碎 (單味和復(fù)方藥的粉碎) 浸膏類粉碎(柔性、油性材料的粉碎)，不用啟動空壓機，這樣就可以形成一個粉碎分級系統(tǒng)，即：TWF粉碎機—— 氣流分級機——合格的物料進入收集系統(tǒng)，不合格的料，返回TWF重新粉碎。(見圖1)

　　2.3粉體分級 本系統(tǒng)采用無篩分級系統(tǒng)和收集系統(tǒng)，起到一機多用的功能。無篩分級可以在線、無級的調(diào)整粉體粒度，避免過篩困難、更換篩網(wǎng)的難題。

　　三 粉碎分級系統(tǒng)組成設(shè)計

　　多組合全功能微粉碎分級系統(tǒng)，由供料系統(tǒng)、機械多組合粉碎室、氣流分級室、旋噴式超音速氣流粉碎分級機、旋風(fēng)收集、隔離收集、獨立進風(fēng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等部分組成。(見圖2)

　　四 粉碎分級系統(tǒng)機理研究

　　4.1機械粉碎的原理

　　由于中藥物料的物性復(fù)雜，故機械粉碎時，根據(jù)不同物料，可以選擇不同的粉碎形式。

　　4.11 中藥原藥材(復(fù)方)的粉碎，可以選擇TWF型粉碎機

　　該設(shè)備，物料(≤6mm)在風(fēng)機吸風(fēng)負壓的作用下被送入粉碎室。粉碎室內(nèi)部由隔板分成三個中部連通的粉碎區(qū)域，所述三個粉碎區(qū)域分別裝有同軸的旋轉(zhuǎn)粉碎裝置。第一粉碎區(qū)域為擺錘裝置，第二粉碎區(qū)域為擺刀裝置，第三粉碎區(qū)域為固定錐刀裝置。

　　在第一粉碎區(qū)利用擺錘的沖擊性能，有利于粉碎各種較硬的材料;如礦物、皮類、動物;在第二粉碎區(qū)借助刀片的剪切性能，有利于粉碎各種纖維類材料，如根莖、全草、果實、菌類、花類、其他;在第三粉碎區(qū)以固定錐刀粉碎，有利于控制粉體粒度。每個粉碎區(qū)周邊裝有固定齒圈，粉碎時擺錘、擺刀、固定錐刀高速旋轉(zhuǎn)，同時撞擊、剪切、研磨物料而使物料實現(xiàn)粉碎。

　　圖3 TJZ內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　4.12 中藥強纖維材料的粉碎，可以選擇TJD型粉碎機

　　該粉碎機是利用三層疊加的粉碎刀具的沖擊、剪切、研磨等力，將原料顆粒粉碎至100-120目的微粉粉體。

　　本多組合無塵粉碎分級機組中的粉碎機包括安裝在粉碎室殼體中的旋轉(zhuǎn)粉碎裝置，和安裝在殼體、蓋板上的固定粉碎裝置。所述旋轉(zhuǎn)粉碎裝置分別第一層、第二層為旋轉(zhuǎn)的樁式粉碎裝置和第三層的擺刀粉碎裝置。固定粉碎裝置包括1、前蓋板上裝有的帶有雙層內(nèi)外齒的圓形固定粉碎裝置(簡稱：前蓋齒圈)，并與旋轉(zhuǎn)的樁式粉碎裝置相互咬合。2、在殼體的內(nèi)圈裝有齒圈(簡稱：殼體齒圈)，并與擺刀形成剪切面。(見下圖 粉碎機結(jié)構(gòu))

　　固定粉碎裝置和旋轉(zhuǎn)粉碎裝置的相互咬合形成了六個粉碎點，(見圖4-1)

　　該粉碎機為疊加式多層多次粉碎，第一粉碎點為旋轉(zhuǎn)的固定樁對物料的沖擊粉碎;第二、第三、第四粉碎點分別為旋轉(zhuǎn)的固定樁與前蓋齒圈進行內(nèi)外兩層二層剪切粉碎，第五、第六粉碎點為擺刀下固定樁和擺刀與殼體齒圈的剪切粉碎。同軸的六道粉碎點可以提高對強纖維物料的粉碎能力，在第一層旋轉(zhuǎn)和固定的咬合粉碎裝置利用其撞擊性能，有利于粉碎各種較硬和較大的材料;在其他粉碎區(qū)借助于旋轉(zhuǎn)和固定裝置和刀片的剪切性能，有利于粉碎各種纖維類材料。最終滿足了強纖維中藥“微粉化”的需要。

　　4.13 中藥浸膏的粉碎，可以選擇TGF型粉碎機

　　粉碎室的獨特設(shè)計，使得物料在粉碎以后，迅速離開粉碎室，避免粉體粘結(jié)設(shè)備的可能性。粉碎數(shù)十小時后，粉碎機不粘料。

　　圖5 TJD內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　4.2 氣流粉碎的原理　　

　　粉碎原理：將凈化干燥的壓縮空氣導(dǎo)入安裝在粉碎室內(nèi)幾個相向位置的Laval噴管，形成超音速氣流，噴管可以旋轉(zhuǎn)并且可以根據(jù)物料不同調(diào)整旋轉(zhuǎn)速度。物料由料斗送至粉碎室被超音速氣流加速，成為高速運動射流，在其交叉點上相互撞擊;由于粉碎室內(nèi)可調(diào)式旋轉(zhuǎn)超音速氣流，使得粉碎腔的物料到達交叉點的距離始終為最短，這樣大大提高了粉碎強度和效率，比原有的流化床粉碎機，其產(chǎn)能提高50%。這是新一代先進氣流粉碎的基本原理。

　　4.3 氣流分級的原理　　

　　我們提出的分級技術(shù)是：物料隨氣流進入分級區(qū)，在分級輪的

　　高速旋轉(zhuǎn)力 作用下產(chǎn)生水平的離心力場(離心力場的大小可以進行變頻調(diào)節(jié))。粉體顆粒A，在一定的離心力場中，受到兩個力。

　　一是分級輪旋轉(zhuǎn)帶動顆粒A旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力F，

　　F = K₁ d³ Vt²。

　　二是顆粒A由于受到引風(fēng)機的影響，產(chǎn)生向分級輪轉(zhuǎn)子中心運行的向心力F'。

　　F' = K₂ d Vr。

　　當(dāng)F = F'，顆粒A 作圓周運動，我們將此時顆粒A的直徑定為臨界顆粒。

　　假設(shè)：在此離心力場中有另外兩個顆粒B、C ，顆粒C dc > da 則：則Fc>Fc' 顆粒C移向容器邊壁運動。顆粒B db < da 則：則Fb

　　從上述公式中，我們看到，臨界顆粒的F和F'還受Vt和Vr的影響。

　　假設(shè)，引風(fēng)機的引力不變，則Vr不變。 提高提高分級輪的轉(zhuǎn)速Vt，則F>F'，顆粒A移向容器邊壁運動。隨著離心分級裝置的運轉(zhuǎn)，粉體由于受到的離心力大于氣流對其的攜帶力，使粉體顆粒沿葉輪方向飛向分級室的邊壁并沿邊壁下落，回到粉碎室，被粉碎機二次粉碎。反之，降低Vt，則F

　　五 組合式粉碎分級系統(tǒng)主要技術(shù)特性

　　5.1 有機組合

　　5.11 機型粉碎與氣流粉碎的有機組合

　　該系統(tǒng)設(shè)計為一機多用,即: ① 如果需要成品是300目或1000目的粉體,關(guān)閉閥1.工藝可采用預(yù)粉碎機粉碎后直接進入旋噴式氣流粉碎機,兩個粉碎機的產(chǎn)能匹配可以通過預(yù)粉碎機的氣流分級機進行調(diào)節(jié)。 ② 如果需要成品是80-150目的粉體,啟動預(yù)粉碎機，關(guān)閉閥2.關(guān)閉氣流粉碎機，粉體直接進入收集系統(tǒng)。　　　　

　　5.12 機型粉碎內(nèi)部結(jié)構(gòu)有機組合(以TWF為例)

　　① 粉碎范圍廣—— 適應(yīng)性質(zhì)不同藥物的粉碎

　　粉碎室有機地集合了沖擊、剪切、研磨等多種粉碎形式，設(shè)計三個粉碎區(qū)，能適用于更多不同性質(zhì)物料的加工。需要時可統(tǒng)一前兩個粉碎區(qū)的粉碎形式

　　② 粉碎粒度細 —— 粉碎細度可達到 250目

　　本設(shè)備粉碎的主要工作流程為“預(yù)粉碎——強粉碎——精粉碎”，其效果完全由粉碎室各區(qū)結(jié)構(gòu)來可靠保證。一、二粉碎區(qū)的直徑逐漸遞增，內(nèi)圓周固定齒與旋轉(zhuǎn)破碎刀的間隙由大變小，旋轉(zhuǎn)粉碎刀由柔性到剛性，并且兩粉碎區(qū)之間的坡度隔板適度限制粉碎物料的流動速度，從而有效保證了粉碎效果

　　5.2 相對分離 —— 粉碎室與分級室相對分離

　　1)粉碎產(chǎn)量高 —— 比同類型的粉碎設(shè)備產(chǎn)量提到20-30 %

　　由于粉碎室與分級室相對分離，被粉碎物料在粉碎室粉碎后，不停留地進入分級室，經(jīng)分級輪“篩選”后，粗顆粒返回粉碎室，對粉碎而言，每次粉碎都是有效粉碎，從而提高粉碎產(chǎn)能。

　　2)粉碎溫度低 —— 比同類型的設(shè)備粉碎溫度要降低20-30℃

　　粉碎過程是發(fā)熱過程，由于粉碎室與分級室相對分離， 避免了“過粉碎”就是避免了“過熱”，因而減少了粉碎溫度

　　5.3 無篩分級 —— 使用分級輪進行分級，避免難以過篩的現(xiàn)象

　　特殊設(shè)計的分級室和可變頻調(diào)速的立式分級輪，不需配置篩網(wǎng)，可在低轉(zhuǎn)速的情況下就可以將產(chǎn)品粒度進行無級調(diào)整。循環(huán)進料結(jié)構(gòu)，既嚴(yán)格限制了“大顆?！庇直苊饬诉^粉碎，因此產(chǎn)品粒徑分布狹窄，粒度均勻;避免了150目以上的粉體避免難以過篩的現(xiàn)象。

　　5.4 負壓運行

　　整個系統(tǒng)全封閉負壓作業(yè)，有效的排除粉碎室及系統(tǒng)的熱量，杜絕粉體在粉碎過程中的泄漏無環(huán)境污染、噪聲小

　　六、中藥粉碎分級技術(shù)的工藝實踐

　　我們利用該機組在北京同仁堂、云南白藥、哈藥集團、廣藥集團、 葵花藥業(yè)、貴州百靈、蘭州佛慈、廈門中藥、正大青春寶、廣東中山中智藥業(yè)、石家莊以嶺藥業(yè)、胡慶余堂等一百多家藥業(yè)等廠進行了工藝實踐。取得喜人的效果。

　　例如：我們在廈門中藥廠所做的工藝實踐，

　　1、粉碎對象： 1)高強度纖維類的香沙桂茴散，

　　2)莖類多纖維的穿心蓮，

　　3)高含糖類的歸脾丸。

　　2 設(shè)備選型： TJZ650微粉粉碎分級機組

　　3 粉碎結(jié)果：見表1

　　表1：部分產(chǎn)品粉碎結(jié)果

　　再如： 杭州正大青春寶藥業(yè)，粉碎紅參原藥材，粒度120目條件下： 產(chǎn)能220.3kg/h。

　　石家莊以嶺藥業(yè)， 粉碎混合原藥材，粒度120目條件下： 產(chǎn)能142.3kg/h粒度200目條件下：產(chǎn)能101.3kg/h

　　廣東中一藥業(yè)， 粉碎粉碎浸膏和原藥材的混合物，粒度120目條件下，產(chǎn)能242.3kg/h; 粉碎原藥材的混合物，粒度120目條件下：產(chǎn)能達到300.3kg/h

　　遼寧鑫輝藥業(yè) ， 粉碎木瓜、牛膝、人參、川芎、威靈仙、狗脊KG等混合料，粒度120目條件下，產(chǎn)能188.3kg/h;

　　廣東中山中智藥業(yè)， 粉碎黃金子，粒度120目條件下，產(chǎn)能182.3kg/h;

　　中科院南京植物所， 粉碎山藥，粒度200目條件下，產(chǎn)能682.3kg/h;

　　綜上等等，通過現(xiàn)場的工藝實踐，用戶對該微粉粉碎機組的基本意見是：“由于該設(shè)備在設(shè)計結(jié)構(gòu)上獨特性，粉碎設(shè)備連續(xù)工作，運行正常，機械部分和管路系統(tǒng)溫度符合要求，　......物料的加工每小時的單位產(chǎn)量比較均勻;粉碎產(chǎn)能與類似設(shè)備比較提高30%;產(chǎn)品細度達到要求;設(shè)備全負壓運行，防止了粉碎物料的泄漏。　......我們認(rèn)為：該設(shè)備設(shè)計理念有一定的獨特性，設(shè)備性能優(yōu)良。如果局部稍加改進，不乏為目前中藥粉碎的理想設(shè)備”

　　七、微粉粉碎分級技術(shù)在中藥生產(chǎn)現(xiàn)代化中應(yīng)用

　　通過微粉粉碎，能將原生材料的中心粒徑從傳統(tǒng)工藝的60 -120目提高到1000目以上，對于一般藥材，在該細度條件下的細胞破壁率大于95%.因此，當(dāng)中藥超細粉體服用后，細胞內(nèi)的有效成分不必再需通過細胞壁和細胞膜建立的屏障才能被給藥部位吸收，而是直接和給藥部位接觸吸收。這項新技術(shù)適合于不同質(zhì)地的各種藥材，可使其中有效成分直接暴露出來，而不是使有效成分從細胞壁(膜)釋放，從而使藥物起效更加迅速、充分。

　　我們深諳微粉粉碎技術(shù)是中藥現(xiàn)代化生產(chǎn)的先進工藝之一，近些年來，我們利用這項技術(shù)為有關(guān)藥廠、中醫(yī)藥大學(xué)、中醫(yī)藥研究所超細粉碎了各種類型的中草藥。有關(guān)的專家還將他們多年積累中藥方劑讓我們對其進行微粉和超微粉碎。

　　湖南省中醫(yī)藥研究院已使用我公司微粉和超微粉碎設(shè)備開發(fā)了的四百味中藥超微飲片，現(xiàn)已注冊為“超微飲片”。廣東中山中智藥業(yè)利用該系統(tǒng)開發(fā)“破壁飲片”，北京紫竹藥業(yè)用該設(shè)備加工出口的雌二醇、雌三醇、雙酮超微粉, 粉碎粒度95%小于5um，此藥物經(jīng)超微后，其附加值大大提高。杭州愛生藥業(yè)生產(chǎn)的黃體酮、山西桂龍藥業(yè)生產(chǎn)的桂龍咳喘寧、湖南國華生產(chǎn)的首烏天麻、九之堂的阿膠、江西匯仁的烏雞白鳳、余江制藥廠的夏天無、徐州恩華制藥的非洛貝特、……

　　目前，國內(nèi)的100多家各大中藥生產(chǎn)企業(yè)，北京同仁堂、云南白藥、貴州百靈、廣州中一、廣東華南、三精四廠、 葵花藥業(yè)、石家莊以嶺藥業(yè)、溫氏集團(大華農(nóng))、正大青春寶、廈門中藥、吉林亞泰、修正藥業(yè)、健康藥業(yè)、江蘇省中醫(yī)院等研究院校、制藥廠均購買我公司微粉和超微粉碎分級機。山東信得藥業(yè)利用我公司的設(shè)備生產(chǎn)的“腸樂”、“球消”等獸藥微粉產(chǎn)品已經(jīng)投入市場，得到了廣大的養(yǎng)殖戶的青睞。

　　綜上可見，開發(fā)療效更好、品種更優(yōu)的中藥超細粉體新產(chǎn)品，形成中藥的新材料、新劑型，將具有深遠的理論和現(xiàn)實意義。

　　八、結(jié)論

　　從我公司成功地粉碎了近千種中藥原料的實例來看，多組合、全功能、全封閉微粉粉碎分級技術(shù)是品種較多、狀態(tài)復(fù)雜的中藥材“微粉化”的有效方法。她克服了傳統(tǒng)單一的粉碎方式的不足，一次性有效的解決了在粉碎過程的細度難以達到、即使達到一定的細度后產(chǎn)量較低，過篩也困難的難題。是有關(guān)中藥生產(chǎn)企業(yè)的粉碎設(shè)備的理想選擇。

　　這項技術(shù)經(jīng)國家專利局批準(zhǔn)，獲的了三項專利。專利號：ZL200720043189.8 ZL200720043190.0 ZL200720043188.3

　　實踐已說明并將繼續(xù)證實，“微粉化”技術(shù)在中、西藥、農(nóng)藥、獸藥領(lǐng)域運用，不失為制藥粉碎工藝中較理想的方法，作為中藥劑型改革的途徑之一，它既豐富了傳統(tǒng)炮制的內(nèi)容，又能為中藥的生產(chǎn)和應(yīng)用帶來新的活力，成為中藥行業(yè)新的生長點。

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