【原创】振动磨机:让中药材变身“超细粉”


来源:www.188betkr.com 青黎

[导读]振动磨在中药超微粉制备中的应用与优势

www.188betkr.com 讯制备超微粉体的超微粉碎技术已成为当今世界战略性新兴产业发展的关键底层技术,是制约一个地区或行业未来发展质量和创新水平的关键技术。2022年5月郑州市发布《郑州市“十四五”战略性新兴产业发展总体规划(2021-2025年)》中明确提出将超微粉碎技术作为推进现代中草药、超硬材料、功能食品等产业发展的重要技术手段。


当前生产制备超微粉体的方法主要有化学法和机械法。机械法具有成本低、产业化高、产量高等优点,在实际生产中得到广泛应用。常见的超微粉碎设备主要有球磨机、胶体磨、振动磨机、冲击粉碎机等。与常规磨机相比,振动磨机具有粉碎速度快、产品粒度小、能耗相对较低等优点,其应用范围逐渐由脆硬性物料粉碎领域扩展到柔韧性物料的超微粉碎领域。基于中药材的固有属性,中药超微粉多采用外加机械力的方式,振动磨机是常见机械设备之一。


振动磨机


振动磨机是一种介质类粉碎设备,主要是依靠介质在高频振动过程中所产生的冲击、剪切、挤压、研磨等作用力对物料进行粉碎。振动磨机包括研磨介质、研磨钵体及偏心激振装置。其工作原理复杂且多尺度,偏心机构驱动钵体作周期性高频振动,研磨介质随之运动并对物料产生多种作用力,加剧物料中裂纹的延伸,从而使外部结构破碎。


振动磨原理示意图


影响振动磨机粉碎性能的因素


根据振动磨机的工作原理可知,制约振动磨机粉碎性能的因素主要有磨介特征(如形状、尺寸、密度、填充率等)、磨机振动特性(如振幅、振强、激振频率等)以及粉碎环境等。其中振动特性是影响振动磨机超微粉碎性能的关键因素,与支撑刚度、磨介质量、物料质量、激振频率等动力学参数关系密切。


影响振动磨超微粉碎主要的工艺参数是粉碎时间和介质填充率,振动磨的介质填充率比较高,一般为60%~80%,并且在单位时间内物料撞击和剪切的次数较多,振动磨的冲击次数通常是普通球磨机的4~5倍,所以它的粉碎效率是普通球磨机的10~20倍,耗能也比普通的粉碎机低很多。


中药材超细粉体


随着物料颗粒尺寸的不断降低,颗粒细度增加,材料利用率不断提升。中药材也可以被研磨成细颗粒,便于充分消化吸收利用。超细粉碎后的中药微粉,因其易吸收、起效快以及少而精,服用携带方便,越来越受到中医药界的重视,尤其为患者所接受和欢迎。


在中药领域,应用超微粉碎技术可良好地保留中药原有的组织结构及活性成分,实现中药的细胞级碎裂,达到优化有效成分的理化性质、改善中药提取效果、增强药效的目的。中药材研磨的颗粒越细,其药效作用越好。颗粒粒径为1~75μm的中药材称为超细粉碎中药,颗粒粒径为1~10μm的中药材为最佳药效尺寸中药。通常认为粒径为0.1~75μm的中药超微粉能保留住中药材中的有效成分。


中药类型与颗粒尺寸


振动磨在中药材超微粉碎中的应用与特点


针对不同形态、不同质地的药材,选用的粉碎机械设备有所差别。振动磨适用于不同硬度的中药材粉碎,所得颗粒的粒度分布窄。在利用振动磨进行超微粉碎过程中,粒子粒径呈现“快粉碎-慢粉碎-粉碎平衡-逆粉碎”4个阶段的变化,当粉碎达到平衡后,粉体的粒径不再随粉碎时间的延长而减小,甚至会出现粒径有所增大的趋势。这是因为当颗粒达到一定的粒径后,继续粉碎易引起粉体的团聚,因此,在应用时应控制粉碎时间。


另外,若振动磨配有冷却装置,不仅可实现常温的粉碎,还可实现对热敏性、低熔点和具挥发性成分中药材的低温粉碎。经振动磨粉碎制备的产品,粒径平均可达2~3μm以下。但振动磨的缺点是运行噪声大,对研磨棒质量要求较高。


小结:


超微粉碎技术可提高中药提取率和生物利用度、提升中药制剂质量、节约资源。中药在超微粉碎后可进一步制成各种剂型,发展前景广阔。超微粉碎技术的基础是机械设备,振动磨机在中药超微粉制备中具有显著的优势,能够有效提升粉碎效率、降低能耗,并保留中药材的有效成分,是中药超微粉碎的理想设备之一。


参考来源:

1、李蕊汐,王闯等.超微粉碎技术在中药制备领域的应用与研究进展

2、杨艳君,邹俊波等.超微粉碎技术在中药领域的研究进展

3、孙艳岭.振动磨机超微粉碎性能的变刚度调控机理研究

4、祝战科,安宣社.新型中药材超细粉磨工艺及粒度分析


(www.188betkr.com 编辑整理/青黎)


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