第2章粉碎与筛分
第2章粉碎与筛分
第一节粉碎
第二节筛分
第一节粉碎
什么是粉碎粉碎的类型粉碎在食品工业中的地位
一、粉碎理论(粒度、粉碎力、能耗、方法)
二、磨介式粉碎
三、冲击式粉碎
四、转辊式粉碎
五、切割碎解
六、食品粉碎机的选用
什么是粉碎
粉碎是用机械力的方法来克服固体内部凝聚力达到破碎的单元操作有时将大块物料分裂成小块物料的操作称为破碎
有时将小块物料分裂成细粉的操作称为研碎
粉碎的类型
粉碎在食品工业中的地位
1)食品消费和生产需要，如面粉（产品）、巧克力生产中的配料
2)增加固体表面积，如蔬菜干燥前先粉碎成小物料有利于
3)工程化食品和功能性食品生产需要：有利于混合均匀，对产
品质量有影响
三、冲击式粉碎
两大类：
①机械冲击式粉碎机，依靠高速旋转的棒或锤等部件冲击或打击颗粒，使其粉碎。
②气流磨，利用高速气流或过热蒸汽使颗粒加速产生相互冲击力、碰撞力或与器壁发生冲击碰撞作用而被粉碎。
气流磨
原理：某种气体通过一定压力的喷嘴喷射，成为高度的湍流和能量转换流，物料颗粒在这高能气流作用下悬浮输送着，相互之间发生剧烈的冲击、碰撞和摩擦等作用，加上高速喷射气流对颗粒的剪切冲击作用，使得物料颗粒间得到充足的研磨而粉碎成超微粒子，同时进行均匀混合。由于欲粉碎的食品物料熔点大多较低或者不耐热，故通常使用空气为介质。被压缩的空气在粉碎室内膨胀，产生的冷效应与粉碎时产生的热效应相互抵消。
粉碎动力指数球磨机1.1~1.17 锤式，1.4~1.5, 气流式：2.0~2.3
①机械冲击式粉碎机
类型：有锤击式粉碎机和盘击式粉碎机两类
优点：单位功率粉碎能力大、粉碎粒度易于调节、应用范围广、占地面积小、易实现连续化的闭路
粉碎等。
缺点：会产生磨损问题，因而不适宜用来处理硬度太大的物料。
四、转辊式粉碎
原理：转辊式粉碎技术是利用转动的辊子产生摩擦、挤压或剪切等作用力，达到粉碎物料的目的。
分类：（根据物料与转辊的相对位置分），有
盘磨机辊磨机辊式精磨机滚筒轧碎机等专用设备
滚筒轧碎机
原理：利用一只或一只以上滚筒的旋转进行轧碎操作
应用场合：中碎或细碎
辊式精磨机
五辊辊磨机（又称五辊精磨机），专
用在巧克力浆料精蘑上的，是一种超微粉
碎设备：经精磨后的浆料平均粒度不超过
25 μm ，其中大部分颗粒的粒度在15
~ 20 μm 之间。
三辊精磨机，由三个辊筒组成，其
结构以及工作原理与五辊精磨机相似。三
辊精磨机的辊筒可用合金钢或花岗石制成，表面同样要求光滑、坚硬。它的三个辊筒有的成一水平状，有的倾斜为斜线，后者占地较小。辊筒也具有不同转速，并可随时调节辊筒的工作温度。
辊磨机
辊式磨粉机是食品工业广泛使用的粉碎机械，特别在面粉工业中早已是不可缺少的关键设备，其他如啤酒麦芽的粉碎、油料的轧胚、巧克力的精磨、糖粉的加工、麦片和米片的加工等也都能采用类似的机械。
盘磨机
两种形式：
碾轮转动而磨盘不动，
磨盘转动而碾轮对立轴不动
五、切割碎解
肉类、鲜果和蔬菜及具有纤维的结构且含相当数量的液体、系非结晶体，常利用刀刃切割所产生的局部冲击力和剪切力。
切割刀钉状或齿状突起物，撕裂的作用。
可获均匀颗粒的得特殊碎解设备（切片，条、丁机等）。
刀片可按需要布置，如菠萝的切片刀装在管内。
六、食品粉碎机的选用
一、粉碎理论
（一）粉碎物料的粒度与粒度分布
粒度粒度分布平均粒度粉碎比
（二）粉碎力
粉碎力的种类物料的力学性质物料在粉碎过程中的变化（三）粉碎的能耗假说
表面积假说体积假说裂缝假说粉碎能耗的统一公式（四）粉碎方法
开路粉碎自由粉碎滞塞进料粉碎闭路粉碎
粉碎比
指示粉碎前后的粒度变化. 近似反映粉碎设备作业情况,
是确定粉碎作业程度\选择设备类型的尺寸的主要依据之一
一般设备3～30 超微设备可到300～1000 以上
大的物料粉碎成小的, 总粉碎比很大, 可以分成几次(或在几台设备上)完成即把总粉碎比分开来完成.
粒度与球形度和形状系数
物料的大小称为粒度，它是粉碎程度的代表性尺寸。
球形颗粒的粒度-----即是它的直径非球形颗粒的粒度------各种名义粒度
表面积粒度ds，设颗粒面积为Sp，则
体积粒度dv 设颗粒体积为Vp, 则
球形度和形状系数的概念
形状系数φP
形状系数是由颗粒的代表性尺寸及比表面积决定的
一个表示颗粒偏离规则形状体(球形,立方体)程度的系数
任意一粒子的V P 和S P ,都可以用一个代表性尺寸L,及a 和b 两个系数表示
()44623-==bL
S aL
V P P
则,形状系数ψ
可见形状系数不仅与比表面积有关,也与代表性尺寸L 选择有关
第二章 固体制剂
第二章固体制剂 第一节概述 固体制剂及其特点: 药物制剂中约占70% 共同点： ?物理、化学稳定性好 ?生产制造成本较低 ?服用与携带方便 ?制备前期经历相同单元操作，粉碎,筛分,混合 ?药物在体内先溶解后才能透过生物膜，吸收进入血液循环 1、散剂(powders)： 系指一种或一种以上的药物均匀混合而制成的干燥粉末状制剂，供内服或外用。 特点： ?比表面积大，易分散，溶出和奏效快。 ?外用覆盖面大，具保护、收敛作用。 ?制法简单，剂量可随意调整。 ?适于小儿服用。 ?不含液体，相对比较稳定，贮存、运输、携带方便。 注意:分散度大，造成吸湿性、化学活性、气味、刺激性 2.颗粒剂(granules): 是将药物与适宜的辅料混合而制成的颗粒状制剂。其中粉末状或细粒状称细粒剂。根据水中的溶解情况可分类为可溶性颗粒剂、混悬性颗粒剂及泡腾性颗粒剂。 特点： ?分散性、附着性、团聚性、吸湿性等均减少 ?服用方便，根据需要可制成色、香、味俱全的颗粒剂 ?必要时可进行包衣，使颗粒具有防潮性、缓释性或肠溶性 注意: 多种颗粒的混合物，大小或粒密度差异较大时易产生离析现象，导致剂量不准确。 3、片剂(tablets): 是指药物与辅料均匀混合后经制粒或不经制粒压制而成的片状或异形片状制剂，可供内服或外用。 外观多样有圆形、椭圆形、三角形、菱形等 优点： ?剂量准确，含量差异较小 ?质量稳定，化学性质和生物活性变化较小，必要时可包衣 ?生产的机械化、自动化程度较高，产量大，成本及售价较低 ?携带、运输、服用方便 ?可制成分散(速效)片、控释(长效)片、肠溶包衣片、咀嚼片和口含片等,适应多种要求?缺点: ?婴、幼儿及昏迷病人不易吞服 ?如含有挥发性成分，久贮其含量有所下降 ?注意： 辅料有时影响药物的溶出速度和生物利用度 4、胶囊剂（capsules）:
第二章粉碎技术与设备
第二章 粉碎技术与设备 粉碎： 是大块物料在机械力作用下粒度变小的过程。 粉碎是矿物加工生产中的重要环节。 根 据颗粒粉碎过 程中所形成的产品粒度特征及这一过程中所用粉碎设备设施力方式的 差别，可将物料分为四个阶 段：破碎，磨矿，超细粉碎，超微粉碎。在粉碎过程中的 一个基本原则是“多碎少磨” 。 筛分：将粉碎后粒度不同的混合物料分成若干不同粒度级别的过程，称为筛分和分级。 粉碎作业在矿物加工行业和其他行业应用所起的主要作用是： 1 分选前共生物料中有用成分的解离，通过对原矿的粉碎，使原矿中共生的有价值的 矿物成分与脉石成分解离成相对独立的单体， 或多种有价值成分之间及脉石之间解离 成相对独立的单体， 并使物料粉碎加工至适宜特定选别方法与设备的粒度组成的范围。 同时， 还要尽量减少过粉碎现象， 即 尽量减少无法分选回收的 -0.01mm 泥化颗粒的生 成。 2 原料制备（烧结、球团，水煤浆制备，陶瓷，玻璃，粉末冶金等） 3 增加物料的比表面。 4 粉体材料的加工与表面改性。 5 环境保护 粉碎比：整个粉碎过程中达到的粉碎比叫做总共粉碎比。 筛选和分级： 将粒度不同的混合物料， 通过单层或多层筛子分成若干个不同粒度级别的过程， 称为筛分。 按照应用目的和使用场合不同，筛分作业可以分为若干种： 当筛分产品作为最终产品供给用户使用 当筛分作业是为下一道工序提供不同粒度的原料时 当筛分与粉碎设备配合使用时 当筛分作业用于粉碎前将粒度合格的物料预先分出时 筛分作业用于控制粉碎产品粒度时 湿式分级： 利用颗粒在液体介质流中沉降的速度差， 或运动轨迹的不同进行分级的过程， 湿 式分级所用的介质常用的是水，所以又称为水力分级，处理 1mm 一下的细粒物 料 闭路破碎系统： 把破碎设别与筛分设备配合并且不合格的粗粒产品返回破碎机进行再次破碎 的破碎系统 开路破碎系统：破碎产品不经筛分或不返回破碎的破碎系统 磨矿产物的细度通常用产物中小于 0.075mm （-200 目 ）的粒级所占百分比来表示。 粗碎破碎机： 1、 颚式破碎机 颚式破碎机构造简单，工作可靠，制造容易，维修方便，在冶金矿山，非金属矿山，建 筑材料，化工及其他工业部门广泛应用。它按可动鄂板的运动特性分为两种类型：双肘 板简单摆动型（简称摆型）鄂式破碎机，单肘板复杂摆动型（简称复摆型）鄂式破碎机 2、 旋回破碎机 旋回破碎机也称粗碎圆锥破碎机，主要在大、中型金属矿山使用，按排料方式分为侧面 排料型和中心排料型，前者因易堵塞，目前广泛使用的是中心排料型旋回破碎机。它由 工作机构，传动机构，调整装置，保险装置和润滑系统组成。 液压旋回破碎机与旋回破碎机不同之处在于：或者在主轴悬挂点的支环处安装液压缸， 使动锥质量和破碎力作用在液压缸上，或者在主轴底部设置液压缸，使主轴直接支承在 液压缸上。用压力升降液压缸的液面，地改变排料口的大小，同时，液压缸也是保险装 置，旋回破碎机的规格用：给料口宽度 mm/ 排料口宽度 mm “ 表示 颚式破碎机与旋回破碎机的比较 独立筛分： 准备筛分： 辅助筛分： 预先筛分： 检查筛分：
粉碎与筛分(片剂进阶)
﹡李绍安﹡广东﹡ 《片剂基础知识》 《片剂进阶》 粉碎与筛分 PARTICLE SIZE REDUCTION/SEPARATION 通常药粉是多分散的，如含有不同大小的颗粒，多分散性使得药物的制剂生产困难。单一大小的颗粒（即颗粒大小相等）用于制剂是最理想的。实际上粒径分布很窄的粉末也可以避免生产过程中的困难。粉碎并不足于形成单一粒径或粒径分布很窄的粉末。因此粉碎和筛分结合才能达到目的。许多的工业需要靠粉碎来提高功效和满足要求。化工、食品、制药、矿业都要用到粉碎。如粉碎塑料以便回收处理、从矿石中提取有价值的成份，从谷物中分离纤维、提高药物的生物利用度等。有许多粉碎设备，依一定的经验来处理特定的物料，然后将这些物料作其它用途。 一、定义 粉碎（Particle Size Reduction）：用机械的方法靠一种或多种机理将颗粒变成小片。所有的机械方法通常指磨。 颗粒（Particle）：指单独的结晶或通常称为团结的多个结晶的组合。 筛分（Particle Separation）：按颗粒的大小进行分类。 二、粉碎的机理： 粉碎是不同应力作用的结果。不同的应力作用于颗粒，颗粒就会产生形变，应力与形变的关系见图1。
﹡李绍安﹡广东﹡ 《片剂基础知识》 《片剂进阶》 图1 应力与形变 图1中开始的线性部分由Hookers 定律定义，应力与形变成正比。线性部分的斜率代表杨氏模量。用刚度或软度表示，单位为MPa 。 如果应力没有超过弹性形变的限度 (Hooke 定律区域), 物料就可以复原。当应力消去时，颗粒变为原来的形状。弹性形变限度也称为yield point 。作用于形变颗粒的应力的能量转为热。塑料是最好的例子。当应力达到yield point 时应力-形变曲线不再呈线性。 超过了yield point 就会产生不可逆的塑性形变。曲线下面积代表断裂韧度（fracture toughness 或or modulus of toughness). 这是物料冲击强度的近似测量。当作用力超过弹性限度时，颗粒就会断裂。 常见的粉碎模式如下： 表1 粉碎的模式
第二章 粉碎技术与设备
第二章粉碎技术与设备 粉碎：是大块物料在机械力作用下粒度变小的过程。粉碎是矿物加工生产中的重要环节。根据颗粒粉碎过程中所形成的产品粒度特征及这一过程中所用粉碎设备设施力方式的 差别，可将物料分为四个阶段：破碎，磨矿，超细粉碎，超微粉碎。在粉碎过程中的一个基本原则是“多碎少磨”。 筛分：将粉碎后粒度不同的混合物料分成若干不同粒度级别的过程，称为筛分和分级。 粉碎作业在矿物加工行业和其他行业应用所起的主要作用是： 1分选前共生物料中有用成分的解离，通过对原矿的粉碎，使原矿中共生的有价值的 矿物成分与脉石成分解离成相对独立的单体，或多种有价值成分之间及脉石之间解离成相对独立的单体，并使物料粉碎加工至适宜特定选别方法与设备的粒度组成的范围。 同时，还要尽量减少过粉碎现象，即尽量减少无法分选回收的-0.01mm泥化颗粒的生成。 2原料制备（烧结、球团，水煤浆制备，陶瓷，玻璃，粉末冶金等） 3增加物料的比表面。4粉体材料的加工与表面改性。5环境保护 粉碎比：整个粉碎过程中达到的粉碎比叫做总共粉碎比。 筛选和分级：将粒度不同的混合物料，通过单层或多层筛子分成若干个不同粒度级别的过程，称为筛分。 按照应用目的和使用场合不同，筛分作业可以分为若干种： 独立筛分：当筛分产品作为最终产品供给用户使用 准备筛分：当筛分作业是为下一道工序提供不同粒度的原料时 辅助筛分：当筛分与粉碎设备配合使用时 预先筛分：当筛分作业用于粉碎前将粒度合格的物料预先分出时 检查筛分：筛分作业用于控制粉碎产品粒度时 湿式分级：利用颗粒在液体介质流中沉降的速度差，或运动轨迹的不同进行分级的过程，湿式分级所用的介质常用的是水，所以又称为水力分级，处理1mm一下的细粒物 料 闭路破碎系统：把破碎设别与筛分设备配合并且不合格的粗粒产品返回破碎机进行再次破碎的破碎系统 开路破碎系统：破碎产品不经筛分或不返回破碎的破碎系统 磨矿产物的细度通常用产物中小于0.075mm(-200目)的粒级所占百分比来表示。 粗碎破碎机： 1、颚式破碎机 颚式破碎机构造简单，工作可靠，制造容易，维修方便，在冶金矿山，非金属矿山，建筑材料，化工及其他工业部门广泛应用。它按可动鄂板的运动特性分为两种类型：双肘板简单摆动型（简称摆型）鄂式破碎机，单肘板复杂摆动型（简称复摆型）鄂式破碎机2、旋回破碎机 旋回破碎机也称粗碎圆锥破碎机，主要在大、中型金属矿山使用，按排料方式分为侧面排料型和中心排料型，前者因易堵塞，目前广泛使用的是中心排料型旋回破碎机。它由工作机构，传动机构，调整装置，保险装置和润滑系统组成。 液压旋回破碎机与旋回破碎机不同之处在于：或者在主轴悬挂点的支环处安装液压缸，使动锥质量和破碎力作用在液压缸上，或者在主轴底部设置液压缸，使主轴直接支承在液压缸上。用压力升降液压缸的液面，地改变排料口的大小，同时，液压缸也是保险装置，旋回破碎机的规格用：给料口宽度mm/排料口宽度mm“表示 颚式破碎机与旋回破碎机的比较
破碎与筛分
1、破碎与筛分 通过对原煤进行破碎磨矿，得到适合浮选粒度要求的煤样，即小于0.5mm。并选取200g煤样进行筛分试验，绘制煤样粒度特性曲线。分析得出煤样粒度与产率及灰分的关系。结果表明：煤样灰分在30.03%左右，粒度在0.045-0.125mm 之间的煤样灰分较低。 选煤过程通常是由选前的矿石准备作业、选别作业和选后的脱水作业所组成的。选前的准备作业，包括矿石的破碎与筛分、磨矿与分级，这些作业通称为粉碎作业。而为了进行本次煤粉可浮性试验研究，我们第一步进行选前的准备作业即破磨试验和样品的缩制及筛分实验研究。 准备作业在选矿中的地位，破碎和磨矿过程在选矿厂占有重要地位。矿石经粉碎后，有用矿物与脉石矿物的单体解离程度直接影响分选指标。若有大量有用矿物和脉石的连生体存在，它们进入精矿就降低了品位，如进入尾矿，又降低了有用矿物的回收率。但矿粒不是碎得越细越好，否则就会出现两个问题：一是增加了加工费用，一是造成过粉碎而恶化选矿过程，故粉碎粒度要“恰到好处”。选矿厂的破碎磨矿设备基建费几乎占全厂总基建费的一半以上，其生产费用亦约占选矿总成本的30~50%。因此，确定合理的粉碎粒度和工艺流程，合理选用、使用、维护破碎和磨矿设备，对于提高生产能力，减少基建投资、节约能耗，降低选矿成本和改善选矿指标，具有重要作用。 首先，我们取了一定质量的原煤，因原煤的粒度较大，用XPC-100x150颚式破碎机对原料进行粗碎，为达到浮选入料粒度用xpm-Φ100x4行星四筒研磨机和qm-3sp2行星四筒研磨机磨煤。 1、颚式破碎机： 鄂式破碎机是出现较早的破碎设备，因其构造简单、坚固、工作可靠、维护和检修容易以及生产和建设费用比较少，因此，直到现在仍然广泛地在冶金、化工、建材、电力、交通等工业部门，用于破碎抗压强度在147～245MPa的各种矿石和岩石的粗、中、细碎。近年来，我厂为满足冶金、矿山、建筑等工业部门破碎高强度、高硬度的微碳铬铁的需要，专门研制了强力鄂式破碎机。 鄂式破碎机的规格用给矿口宽度（B ）和长度（L ）表示。鄂式破碎机结构简单、不易堵矿、工作可靠、易于制造、维护方便，至今仍广泛应用。主要用于中硬以上矿石的粗碎和中碎。与旋回破碎机相比，其缺点是生产率低、破碎比、产品粒度不均。使用时，一般啮角为18 ~20 。。在保证产品粒度的要求下，适当增大排矿口，可提高生产率。适宜的偏心轴转速，应保证破碎产物从容排出，且又有较高的生产能力和较低的电耗。 其工作原理是：电动机驱动皮带和皮带轮，通过偏心轴使动颚上下运动，当动颚上升时肘板与动颚间夹角变大，从而推动动颚板向固定颚板接近，与其同时物料被压碎或劈碎，达到破碎的目的；当动颚下行时，肘板与动颚夹角变小，动颚板在拉杆，弹簧的作用下，离开固定颚板，此时已破碎物料从破碎腔下口排出。随着电动机连续转动而破碎机动颚作周期运动压碎和排泄物料，实现批量生产。