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技術(shù)文章
關(guān)于液體混合機理和液體混合設備的原理
閱讀：450 發(fā)布時間：2019-2-20
一、固體混合機理
1、對流混合
固體顆粒在設備內(nèi)翻轉(zhuǎn)、與顆粒群一起發(fā)生位置移動的混合過程叫對流混合。在對流作用下，物料經(jīng)過多次翻轉(zhuǎn)、位移而達到混合。
2、剪切混合
由于顆粒運動產(chǎn)生一些平滑面，在不同成分的界面間發(fā)生剪切作用，而剪切力作用于交界面，使顆粒破碎并混合的過程就是剪切混合。
3、擴散混合
由于顆粒的紊亂運動而導致相鄰顆粒相互交換位置所產(chǎn)生的局部混合叫擴散混合。當顆粒的形狀、充填狀態(tài)和流動速度不同時可發(fā)生擴散混合。在混合過程中，以上三種過程都同時發(fā)生，每種過程進行的程度因攪拌器結(jié)構(gòu)不同而不同。
在固體混合過程中，顆粒的性質(zhì)對混合物均勻度有較大的影響。不同固體顆粒混合靜置后發(fā)生的分離現(xiàn)象叫離析效應。顆粒粒度大小不一致容易產(chǎn)生離析效應，其原因是小顆粒易在大顆粒之間的縫隙中往下流動，從而導致離析現(xiàn)象發(fā)生。
顆粒的形狀對混合效果產(chǎn)生較大的影響。常見的顆粒有圓柱形、球形、粒狀等經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，顆粒形狀不同容易導致混合程度不同。在其他條件相同時圓柱形顆粒的混合效果好，球形差。
顆粒密度也是影響混合均勻程度的又一重要因素。粒度相同密度不同的顆粒由于流動速度的差異而造成混合時的分離現(xiàn)象，重質(zhì)沉于器底，輕質(zhì)浮于上部，使混合效果下降。
顆粒的去他性質(zhì)如表面狀態(tài)、流動性、黏附性等都會不同程度地影響混合均勻度。
二、液體混合機械
常見的液體混合機械有配料罐、噴射混合器等。配料罐結(jié)構(gòu)簡單，主要由缸體、攪拌器、缸蓋等構(gòu)成。物料從上部加入，混合均勻了的液體從下部流出?？梢赃M行間歇和連續(xù)混合操作。
噴射混合器由收縮噴嘴、喉管以及擴散器等主要部件構(gòu)成。其工作原理是：高壓液體從壓縮段通過噴嘴高速射向擴散器時，在喉管處產(chǎn)生真空，將待混合溶液吸入，兩溶液在喉管處即進行混合，然后經(jīng)泵擴散器出口由尾管排出。高壓液體和吸入待混合溶液在混合段產(chǎn)生了強大的剪切力，使得兩種液體被破碎為很小的液體微團而擴散，達到混合的效果。
三、固體混合設備
在藥物制劑生產(chǎn)中，常常要將固體狀態(tài)的原料藥、填充劑、輔藥等經(jīng)粉碎篩分后再在設備中進行混合，混合均勻的粉體才可用于制片劑、膠囊、顆粒劑和散劑。
1、篩分
用篩網(wǎng)對物料顆粒按照粒徑大小進行分等級的單元操作稱為篩分。
原料經(jīng)粉碎后其顆粒粒度不均勻，需要篩分后才能進行混合。在藥物生產(chǎn)過程中，篩分所使用的工具是標準藥篩。我國的藥篩是以泰勒標準和《中國藥典》標準制成的。泰勒標準是以每英寸長度上含一個孔徑與一個線徑之和的個數(shù)（近似數(shù)）加單位目作為篩的名稱，如每英寸長度上有100個單個孔徑與單個線徑之和的篩稱為100目篩?！吨袊幍洹饭惨?guī)定了九種篩號，一號篩的篩孔內(nèi)徑大，九號篩的篩孔內(nèi)徑小。具體情況見附錄。
制藥工業(yè)中使用的篩分機械的孔徑就是參照《中國藥典》制成的。常見的篩分機械是圓振動篩粉機、電磁振動篩粉機。如圖9—9是圓形振動機及其的結(jié)構(gòu)示意圖。在電動機的傳動軸上裝有兩個不平衡的重錘，上部重錘使網(wǎng)篩發(fā)生水平圓周運動，下部重錘使沙網(wǎng)發(fā)生垂直方向運動，由此合成篩網(wǎng)三維運振動。物料落入篩網(wǎng)中心部位，經(jīng)篩分后，篩網(wǎng)上面的粗料由出口排出，篩分出的系料由下部出口排出。其篩網(wǎng)直徑一般偽0.4～0.5米，每臺可由一至五層篩網(wǎng)做成。
電磁震動篩粉機由電磁鐵、篩網(wǎng)、架、彈簧接觸器等組成，利用較高的頻率與較小的振幅產(chǎn)生振動。篩內(nèi)安裝有滑軌，滑軌安裝在支架上，在篩的邊框上支撐著電磁震動裝置，使篩網(wǎng)沿滑軌往復運動。物料從篩的加入，粗料由篩網(wǎng)上面的下端口排出，系料從篩網(wǎng)下面排出。該機振動頻率高，每分鐘3000～3600次，振幅小只有0.5～1，可以使用于粘性藥分的篩分，其篩分效率高。
2、固體顆?；旌蠙C械
在制藥生產(chǎn)中常用的固體顆?；旌蠙C械，按運動方式可分為有固定型混合機和回轉(zhuǎn)型混合機兩大類。現(xiàn)分別介紹如下。
（1）固定型混合機
?、俨坌位旌蠙C槽形混合機內(nèi)裝有螺旋槳，可將藥物顆粒由外向中心集結(jié)煤油將中心藥物顆粒推向兩端，以達到均勻混合。槽體可繞水平軸轉(zhuǎn)動，以便自槽內(nèi)卸出藥料?；旌蠒r間可自動控制，裝料容積為80%。
?、陔p螺旋錐形混合機在雙螺旋錐形混合機的混合室內(nèi)安裝有兩根與錐體壁平行的攪拌器，這兩根攪拌器連接在傳動軸橫臂的兩端，在傳動軸驅(qū)動下進行圓周運動，同時又發(fā)生自轉(zhuǎn)。被混合的固體顆粒在螺旋槳自轉(zhuǎn)推動下自底部上升，在公轉(zhuǎn)作用下在全容器內(nèi)作循環(huán)運動，短時間內(nèi)（2～8分鐘）即可達到混合均勻。
?。?）回轉(zhuǎn)型混合機
?、傩位旌蠙C
該機由兩個長短不一的圓筒按形焊接而成，其夾角一般是80°，每個圓筒設置有密封蓋，可通過抽真空的方法將物料抽入圓筒中，因而可以進行無菌混合操作。當設備旋轉(zhuǎn)時，筒內(nèi)物料不停地進行分離與混合的運動，在較短的時間內(nèi)達到混合。
形混合機的轉(zhuǎn)速一般控制在臨界轉(zhuǎn)速的30%～80%左右（8～20r/min），其裝料容積是30%，主要用于粉體的混合。
?、诙S運動混合機
滾筒式混合機是典型的二維運動混合機，其主要結(jié)構(gòu)部件是機座、電動機、混合筒、傳動系統(tǒng)和筒內(nèi)螺旋槳葉片組成。在啟動電機后，混合筒既轉(zhuǎn)動又擺動，筒內(nèi)螺旋槳對筒中物料產(chǎn)生攪拌的作用，使得物料充分混合?；旌贤驳某隽峡谄x混合筒的中心線，使該機具有混合迅速、混合量大、出料便捷等特點，每批可裝料的固體物料混合。
?、廴S運動混合機
三維運動混合機由機座、傳動系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)、多向運行機構(gòu)、混合筒等部件組成。傳動系統(tǒng)中直接與混合筒連接的是帶萬向節(jié)主傳動軸和從動軸?；旌贤苍趥鲃虞S帶動下發(fā)生擺動、平移轉(zhuǎn)動和搖滾運動，產(chǎn)生劇烈的交替脈動，物料在運動過程中所產(chǎn)生的渦流具有變化的能量梯度，上物了在混合過程中產(chǎn)生加速流動和擴散，同時避免了一般混合機因離心力的作用產(chǎn)生了物料偏析和積聚現(xiàn)象，從而闊大了該機的使用范圍，可用于不同密度和不同粒度的多種物料的混合。
三維運動混合機裝料系數(shù)80%左右，混合均勻度99.9%以上，混合時間短，混合時無升溫現(xiàn)象，由于密封性能好，因而可用于無菌混合，所以在生物制藥生產(chǎn)中被廣泛地使用。
1、對流混合
固體顆粒在設備內(nèi)翻轉(zhuǎn)、與顆粒群一起發(fā)生位置移動的混合過程叫對流混合。在對流作用下，物料經(jīng)過多次翻轉(zhuǎn)、位移而達到混合。
2、剪切混合
由于顆粒運動產(chǎn)生一些平滑面，在不同成分的界面間發(fā)生剪切作用，而剪切力作用于交界面，使顆粒破碎并混合的過程就是剪切混合。
3、擴散混合
由于顆粒的紊亂運動而導致相鄰顆粒相互交換位置所產(chǎn)生的局部混合叫擴散混合。當顆粒的形狀、充填狀態(tài)和流動速度不同時可發(fā)生擴散混合。在混合過程中，以上三種過程都同時發(fā)生，每種過程進行的程度因攪拌器結(jié)構(gòu)不同而不同。
在固體混合過程中，顆粒的性質(zhì)對混合物均勻度有較大的影響。不同固體顆粒混合靜置后發(fā)生的分離現(xiàn)象叫離析效應。顆粒粒度大小不一致容易產(chǎn)生離析效應，其原因是小顆粒易在大顆粒之間的縫隙中往下流動，從而導致離析現(xiàn)象發(fā)生。
顆粒的形狀對混合效果產(chǎn)生較大的影響。常見的顆粒有圓柱形、球形、粒狀等經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，顆粒形狀不同容易導致混合程度不同。在其他條件相同時圓柱形顆粒的混合效果好，球形差。
顆粒密度也是影響混合均勻程度的又一重要因素。粒度相同密度不同的顆粒由于流動速度的差異而造成混合時的分離現(xiàn)象，重質(zhì)沉于器底，輕質(zhì)浮于上部，使混合效果下降。
顆粒的去他性質(zhì)如表面狀態(tài)、流動性、黏附性等都會不同程度地影響混合均勻度。
二、液體混合機械
常見的液體混合機械有配料罐、噴射混合器等。配料罐結(jié)構(gòu)簡單，主要由缸體、攪拌器、缸蓋等構(gòu)成。物料從上部加入，混合均勻了的液體從下部流出?？梢赃M行間歇和連續(xù)混合操作。
噴射混合器由收縮噴嘴、喉管以及擴散器等主要部件構(gòu)成。其工作原理是：高壓液體從壓縮段通過噴嘴高速射向擴散器時，在喉管處產(chǎn)生真空，將待混合溶液吸入，兩溶液在喉管處即進行混合，然后經(jīng)泵擴散器出口由尾管排出。高壓液體和吸入待混合溶液在混合段產(chǎn)生了強大的剪切力，使得兩種液體被破碎為很小的液體微團而擴散，達到混合的效果。
三、固體混合設備
在藥物制劑生產(chǎn)中，常常要將固體狀態(tài)的原料藥、填充劑、輔藥等經(jīng)粉碎篩分后再在設備中進行混合，混合均勻的粉體才可用于制片劑、膠囊、顆粒劑和散劑。
1、篩分
用篩網(wǎng)對物料顆粒按照粒徑大小進行分等級的單元操作稱為篩分。
原料經(jīng)粉碎后其顆粒粒度不均勻，需要篩分后才能進行混合。在藥物生產(chǎn)過程中，篩分所使用的工具是標準藥篩。我國的藥篩是以泰勒標準和《中國藥典》標準制成的。泰勒標準是以每英寸長度上含一個孔徑與一個線徑之和的個數(shù)（近似數(shù)）加單位目作為篩的名稱，如每英寸長度上有100個單個孔徑與單個線徑之和的篩稱為100目篩?！吨袊幍洹饭惨?guī)定了九種篩號，一號篩的篩孔內(nèi)徑大，九號篩的篩孔內(nèi)徑小。具體情況見附錄。
制藥工業(yè)中使用的篩分機械的孔徑就是參照《中國藥典》制成的。常見的篩分機械是圓振動篩粉機、電磁振動篩粉機。如圖9—9是圓形振動機及其的結(jié)構(gòu)示意圖。在電動機的傳動軸上裝有兩個不平衡的重錘，上部重錘使網(wǎng)篩發(fā)生水平圓周運動，下部重錘使沙網(wǎng)發(fā)生垂直方向運動，由此合成篩網(wǎng)三維運振動。物料落入篩網(wǎng)中心部位，經(jīng)篩分后，篩網(wǎng)上面的粗料由出口排出，篩分出的系料由下部出口排出。其篩網(wǎng)直徑一般偽0.4～0.5米，每臺可由一至五層篩網(wǎng)做成。
電磁震動篩粉機由電磁鐵、篩網(wǎng)、架、彈簧接觸器等組成，利用較高的頻率與較小的振幅產(chǎn)生振動。篩內(nèi)安裝有滑軌，滑軌安裝在支架上，在篩的邊框上支撐著電磁震動裝置，使篩網(wǎng)沿滑軌往復運動。物料從篩的加入，粗料由篩網(wǎng)上面的下端口排出，系料從篩網(wǎng)下面排出。該機振動頻率高，每分鐘3000～3600次，振幅小只有0.5～1，可以使用于粘性藥分的篩分，其篩分效率高。
2、固體顆?；旌蠙C械
在制藥生產(chǎn)中常用的固體顆?；旌蠙C械，按運動方式可分為有固定型混合機和回轉(zhuǎn)型混合機兩大類。現(xiàn)分別介紹如下。
（1）固定型混合機
?、俨坌位旌蠙C槽形混合機內(nèi)裝有螺旋槳，可將藥物顆粒由外向中心集結(jié)煤油將中心藥物顆粒推向兩端，以達到均勻混合。槽體可繞水平軸轉(zhuǎn)動，以便自槽內(nèi)卸出藥料?；旌蠒r間可自動控制，裝料容積為80%。
?、陔p螺旋錐形混合機在雙螺旋錐形混合機的混合室內(nèi)安裝有兩根與錐體壁平行的攪拌器，這兩根攪拌器連接在傳動軸橫臂的兩端，在傳動軸驅(qū)動下進行圓周運動，同時又發(fā)生自轉(zhuǎn)。被混合的固體顆粒在螺旋槳自轉(zhuǎn)推動下自底部上升，在公轉(zhuǎn)作用下在全容器內(nèi)作循環(huán)運動，短時間內(nèi)（2～8分鐘）即可達到混合均勻。
?。?）回轉(zhuǎn)型混合機
?、傩位旌蠙C
該機由兩個長短不一的圓筒按形焊接而成，其夾角一般是80°，每個圓筒設置有密封蓋，可通過抽真空的方法將物料抽入圓筒中，因而可以進行無菌混合操作。當設備旋轉(zhuǎn)時，筒內(nèi)物料不停地進行分離與混合的運動，在較短的時間內(nèi)達到混合。
形混合機的轉(zhuǎn)速一般控制在臨界轉(zhuǎn)速的30%～80%左右（8～20r/min），其裝料容積是30%，主要用于粉體的混合。
?、诙S運動混合機
滾筒式混合機是典型的二維運動混合機，其主要結(jié)構(gòu)部件是機座、電動機、混合筒、傳動系統(tǒng)和筒內(nèi)螺旋槳葉片組成。在啟動電機后，混合筒既轉(zhuǎn)動又擺動，筒內(nèi)螺旋槳對筒中物料產(chǎn)生攪拌的作用，使得物料充分混合?；旌贤驳某隽峡谄x混合筒的中心線，使該機具有混合迅速、混合量大、出料便捷等特點，每批可裝料的固體物料混合。
?、廴S運動混合機
三維運動混合機由機座、傳動系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)、多向運行機構(gòu)、混合筒等部件組成。傳動系統(tǒng)中直接與混合筒連接的是帶萬向節(jié)主傳動軸和從動軸?；旌贤苍趥鲃虞S帶動下發(fā)生擺動、平移轉(zhuǎn)動和搖滾運動，產(chǎn)生劇烈的交替脈動，物料在運動過程中所產(chǎn)生的渦流具有變化的能量梯度，上物了在混合過程中產(chǎn)生加速流動和擴散，同時避免了一般混合機因離心力的作用產(chǎn)生了物料偏析和積聚現(xiàn)象，從而闊大了該機的使用范圍，可用于不同密度和不同粒度的多種物料的混合。
三維運動混合機裝料系數(shù)80%左右，混合均勻度99.9%以上，混合時間短，混合時無升溫現(xiàn)象，由于密封性能好，因而可用于無菌混合，所以在生物制藥生產(chǎn)中被廣泛地使用。