宋征宇

【摘?要】從機械式超微粉碎設(shè)備與氣流式的超微粉碎設(shè)備的比較入手，闡述了超微粉碎機組的原理與特點，簡單地介紹了這些設(shè)備的選擇，同時對其在中藥生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。并結(jié)合實例從設(shè)備本身與被粉碎物料兩方面談了其選擇。

【關(guān)鍵詞】中藥;粉碎設(shè)備;選擇

1.中藥研磨歷史

古代沒有現(xiàn)在的高科技，中醫(yī)碾碎中藥需要牙嚼石砸，費勁且容易中毒，非常不安全。后來出現(xiàn)了藥碾子，學(xué)名惠夷槽。之后各地的中醫(yī)碾藥都開始流行這種碾藥工具。鐵制的藥碾子在碾藥過程中不可避免地會污染醫(yī)藥配方，影響醫(yī)治效果。古人想到了石頭這種材質(zhì)，石材尤其是堅硬的花崗巖，耐磨抗風(fēng)化，用其制作成了石頭藥碾子。由于其重量大，比起鐵器在擺放使用中穩(wěn)定性更高，古時戰(zhàn)爭頻起，金屬材質(zhì)的東西容易被收走充軍，而石材隨地都是，在當(dāng)時的鑄造工藝成本對比下石頭制作的石雕藥碾子性價比極高，古中醫(yī)逐漸普遍開始使用石質(zhì)藥碾子，而現(xiàn)代的中醫(yī)藥碾子則大部分作為擺件觀賞使用。當(dāng)今，中藥的粉碎有了新方法。

常規(guī)的萬能粉碎機的粉碎細(xì)度一般在40～120目，溫升80℃以上。粉碎細(xì)度越小，溫度上升越高。顯然，這不適合營養(yǎng)成分或藥用成分屬于揮發(fā)性或熱敏性成分的藥材。以往粉碎機缺少集塵裝置，粉塵污染嚴(yán)重，高濃度粉塵存在引發(fā)爆炸的安全隱患?，F(xiàn)在的粉碎機大多選用自帶集塵機組，為滿足保留貴重藥用成分的要求，低溫粉碎或超低溫粉碎機應(yīng)運而生。

2.超微粉碎的出現(xiàn)

2.1超微粉碎中藥的優(yōu)點

（1）節(jié)約藥材、節(jié)省藥費。據(jù)悉，微粉中藥的用藥量一般都只有目前臨床處方常用量的1/3，有的甚至可以達(dá)到1/5。微粉中藥與湯藥頭煎30%、二煎15%、三煎不到5%的利用率相比，可謂高效率。超微粉碎可減少藥材量30%～80%，縮小用藥體積50%～70%，達(dá)到了節(jié)約藥材、節(jié)省醫(yī)療費用、提高療效、攜帶服用方便等目的（2）顯著提高療效。傳統(tǒng)粉碎中藥吸附在腸壁上的藥物粒子較粗，其中一部分藥物粒子的有效成分在未完全釋放出來之前就被排出體外，藥物的生物利用度較低。而微粉中藥則粘附腸壁時間長，形成藥物在腸壁較高的濃度差，促進(jìn)藥物在體內(nèi)的吸收，增加血藥濃度，其療效和藥材的利用率大大提高。（3）可改變口服中藥制劑的外觀，方便服用。長期以來無論丸劑還是片劑膠囊，給患者的印象是粗、大、多，其原因一是提取物含量低、用量多;二是藥材細(xì)度大、用量多、體積大。因此，采用微粉藥材和高含量的提取物是提高療效、減少劑量、方便服用的關(guān)鍵。

2.2超微粉體指標(biāo)

經(jīng)超微粉碎后的中藥使用效果提高、被吸收速率加快、藥物產(chǎn)生療效快以及藥物利用率大大提高等等，這些依托于現(xiàn)代超微粉體的技術(shù)和裝備。就目前此類裝備市場而言，冠以“超微”之名的設(shè)備有很多，但真正能加工物質(zhì)到超微尺寸的設(shè)備卻不多。

超微粉體技術(shù)是近幾十年發(fā)展起來的，市場對超微粉碎設(shè)備是無嚴(yán)格定義，這主要是對“超微粉”尺寸定義混亂而引起的。根據(jù)我國目前超細(xì)粉體現(xiàn)狀及國情，一般把粒徑100%小于30μm（約460目）的粉體為超細(xì)粉體。其中超細(xì)粉體通常又分為微米級、亞微米級和納米級。即設(shè)備能冠名超微粉碎設(shè)備，至少要達(dá)到此粒徑定義下的粉碎指標(biāo)。

3.干式超微粉碎

雖然用于中藥材干式超微粉碎的設(shè)備品種眾多，大部分是（高速的機械粉碎+分級）型和（氣流粉碎+分級）型，設(shè)備在粉碎過程中產(chǎn)生污染和粉塵、因溫度的上升而影響藥物化學(xué)和物理性能、以及粉碎后粉體能精確及時地分離并收集等。這些問題與制備設(shè)備關(guān)系密切，是考察設(shè)備能否滿足相應(yīng)工藝要求和GMP規(guī)范的關(guān)鍵。

對（高速的機械粉碎+分級）型來說，所存在問題的探討它是通過機械零件或介質(zhì)的高速運動對原藥材粉體施加沖擊、剪切等外力來達(dá)到粉碎，再通過適當(dāng)分級機構(gòu)循環(huán)而達(dá)到超微粉碎的目的。機械超微粉碎設(shè)備的特點是簡捷方便，適用進(jìn)料粒徑范圍大。但存在問題是：（1）物料粉碎過程不易受力，由于中藥材中大多數(shù)是植物，其種類與性質(zhì)不一，有相當(dāng)部分物料富含纖維且比重較輕，在粉碎機械之中不易受到機械力的作用，從而使粉碎效果差或粉碎時間長。（2）物料粉碎過程溫度過高，因為中藥材多數(shù)具有活性成分，在粉碎處理當(dāng)中，對溫度有較高的要求，機械粉碎高轉(zhuǎn)速所帶來的沖擊力，往往造成溫度過高，藥材失效。一般來說，高速運動機械粉碎越細(xì)，其轉(zhuǎn)速越高，產(chǎn)生腔室熱量過高。（3）不能達(dá)到真正的破壁效果，由于中藥材的細(xì)胞直徑一般在 10-50μm 之間，一部分達(dá)到 70μm，所以粉碎到 300 目時，僅有部分細(xì)胞開始破壁。而帶干式分級的機械超微粉碎設(shè)備最終的粉碎細(xì)度最高也只有30μm 左右，要達(dá)到以提高藥效為目的的破壁應(yīng)將細(xì)度底線設(shè)定到 500 目以上（等比直徑 25μm 以下）比較合適，而現(xiàn)在的一般性超微粉碎機對于中藥材都很難達(dá)到這一要求。（4）不溶性微粒的超標(biāo)，其粉碎得越細(xì)零件磨損越嚴(yán)重，磨損微粒產(chǎn)生的不溶性異物將直接影響藥品質(zhì)量。

簡單來說機械超微粉碎設(shè)備的特點是方便簡捷，適用進(jìn)料粒徑范圍大。其缺點是粉碎得越細(xì)零件磨損越嚴(yán)重，因磨損產(chǎn)生的不溶性異物將直接影響藥品質(zhì)量，加上帶分級的機械超微粉碎設(shè)備最終加工的微粒細(xì)度最高也只有20μm，難以滿足工藝高要求。而且對有粘度、易熱敏物料不適用，如果用其加工蜂花粉的破壁就更加不理想。

對（氣流粉碎+分級型）來說，所存在問題的探討氣流粉碎機是通過高速氣流將粉體顆粒加速，并使高速運動的粒子相互碰撞、相互摩擦及瞬間破裂來達(dá)到粉碎，再通過適當(dāng)分級機構(gòu)循環(huán)而達(dá)到超微粉碎的目的。粉碎力大，細(xì)度高，無污染和極微磨損，適用于高純度、高硬度及有一定粘度的中藥材超微粉碎，同時藥材粉體在氣流膨脹狀況粉碎，不會升溫，不易改變藥物本身化學(xué)性質(zhì)?？梢杂糜跓崦粜?、低熔點、含糖分及易揮發(fā)的中藥材超微粉碎。但其也存在問題：組成氣流粉碎裝置的附加裝置較多，成本較高。相對而言，能耗大，占地面積大，運行成本相對較高。對適用進(jìn)料粒徑的范圍有要求，一般要求為60～120目。

4.重壓研磨式超微粉碎機

4.1重壓研磨式超微粉碎機結(jié)構(gòu)介紹

自2004年開始，研發(fā)出HMB型重壓研磨式超微粉碎機，如圖1所示。由下列零部件組成：1.投料口與進(jìn)風(fēng)口合一裝置，可以依靠風(fēng)量調(diào)節(jié)進(jìn)料速度，相應(yīng)控制出料細(xì)度;2.分風(fēng)裝置，調(diào)節(jié)研磨槽內(nèi)的空氣流動方式，也相應(yīng)影響出料速度;3.研磨槽，研磨與風(fēng)選均在槽中進(jìn)行;4.清理口，用于清理;5.清理口彈簧塞，鎖緊清理口，以確保機器運行時不漏粉;6.機器上蓋;7.上蓋鎖緊螺栓;8.出料口，此處外接粉體分離集塵機構(gòu)，可利用風(fēng)動力作用，使達(dá)到細(xì)度的粉體從這里分選出來，且由于集塵機構(gòu)的不同可做到多層集塵;9.壓力裝置，調(diào)整研輪達(dá)到一定位置，以對物料產(chǎn)生最佳壓力;10.壓力桿鎖緊裝置，起到使達(dá)到壓力后固定研輪位置的作用;11.風(fēng)選機構(gòu)，產(chǎn)生風(fēng)量，一則選擇合格細(xì)度粉體，二則帶走研磨槽內(nèi)的熱量。

重壓研磨式超微粉碎機的粉碎腔室由二個以上壓輪與研磨槽組成（見圖2），機構(gòu)采用特殊計算與設(shè)計，使得壓力可隨時傳遞到物料上，而壓輪的壓力采用螺旋壓力機構(gòu)，可保證壓輪旋轉(zhuǎn)均勻和壓力一致。當(dāng)物料由風(fēng)機風(fēng)力吸入粉碎腔室時，在壓輪旋轉(zhuǎn)壓力作用下，物料在壓輪與研磨槽之間發(fā)生碰撞、沖擊與研磨，又在物料離心力及壓輪旋轉(zhuǎn)力場帶動下，物料反復(fù)進(jìn)入壓輪與研磨槽之間而被反復(fù)擠壓與研磨細(xì)化。可以說，其超微過程是物料受到反復(fù)擠壓研磨作用而被超微化的?？梢哉f，此時達(dá)到超微指標(biāo)的粉體已有90%，這里風(fēng)選只是最終對粉體的篩選和檢驗，并不像其它干級分級裝置有多次循環(huán)返回作用。

4.2重壓研磨式超微粉碎機與其它形式超微粉碎機的區(qū)別

重壓研磨式壓輪旋轉(zhuǎn)速度較慢（285r），而其它機械式超微粉碎機的粉碎運動均高速，這樣重壓研磨式的零件磨損極微，不會產(chǎn)生大量熱量。其它形式超微粉碎機的超微粉碎機理雖為沖擊、剪切、碰撞、破裂等，但超微還是靠干式分級輪的反復(fù)循環(huán)達(dá)到。而重壓研磨式既具備了其它形式超微粉碎機的碰撞、沖擊等機理，還具備了反復(fù)擠壓研磨的機理，特適用有纖維的物料，它的風(fēng)選只是最終篩選，而不是為了循環(huán)粉碎。重壓研磨式與其它形式超微粉碎機相比，設(shè)備運行費用低、設(shè)備投資低、整套裝置占地面積小。

重壓研磨式粉碎機是連續(xù)生產(chǎn)設(shè)計。由于壓力方式的原因，絕大多數(shù)物料一次粉碎的效果都已經(jīng)很高，而且耗電量很小。2005年1月對15Hp（主機11kW，風(fēng)機1.5kW）超微粉碎機的測試中，每小時產(chǎn)量達(dá)到30kg（投料細(xì)度120目，出料細(xì)度為6.5μm，接近2000目），使用時電流表指示為約6A，就是說此條件下粉碎1kg超微粉僅耗電0.1度，不過這個數(shù)值應(yīng)該說是比較理想的，它會受到投料細(xì)度、機器型號以及物料情況而改變，但在所有其他的測量之中，該系列粉碎機用于植物類物料的粉碎耗電均是同類產(chǎn)品中最低的。

5.振動研磨法

振動粉碎是隨著材料工業(yè)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一門新技術(shù)，通過粉碎可使普通物體細(xì)化，且在不改變其化學(xué)性質(zhì)下，使物質(zhì)的表面性能和界面性能發(fā)生變化，達(dá)到更佳的使用果。振動粉磨是一種用于物料的細(xì)粉及超細(xì)粉生產(chǎn)的機械粉磨設(shè)備，有單筒式、雙筒式和三式三種結(jié)構(gòu)型式。振動磨是利用圓筒的高頻振動，筒內(nèi)充填研磨介質(zhì)鋼球、鋼棒和待粉磨物料，筒中的鋼球或鋼棒介質(zhì)依靠慣性力沖擊物料使物料粉碎。因振動磨結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、能耗低、磨粉粒度集中、生產(chǎn)效率高、襯板介質(zhì)磨損小、無粉塵溢散等突出優(yōu)點，在超細(xì)磨領(lǐng)域占據(jù)明顯的優(yōu)勢，廣泛地應(yīng)用于非金屬磨礦、選礦、石墨、冶金、化工、醫(yī)藥、建材及食品等領(lǐng)域。

6.結(jié)語

中藥研磨裝置，在不同的時代由于技術(shù)的發(fā)展，裝置也會發(fā)生變化。不同裝置都有其優(yōu)勢，但是也有其局限性。古代使用的藥碾子，技術(shù)門檻低，操作簡單，但是研磨效果不佳。近代以來，裝置逐漸升級，效率提高，粉碎效果顯著提升，藥粉顆粒已經(jīng)向超微發(fā)展，同時也出現(xiàn)了新的問題。有的裝置在粉碎過程中溫度過高，會導(dǎo)致藥物成分改變。有的成本過高，不利于普及。我們需要充分了解裝置，才能在制藥的過程中選擇最適合的裝置。有的放矢地去研究和開發(fā)此類設(shè)備以求最大程度提高藥材利用率。總之，中藥粉碎應(yīng)根據(jù)以下幾點要素來選擇相應(yīng)的粉碎機：1.物料的性質(zhì)2.物料的產(chǎn)量3.制藥工藝細(xì)度要求4.物料的中藥成品價值5.物料的中藥成品的社會效益6.粉碎成本。根據(jù)以上六點要素來選擇粉碎設(shè)備，保質(zhì)保量完成粉碎任務(wù)，以最小的成本來得到最大的經(jīng)濟效益和社會效益。

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基金項目：

四川省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（S201910634038）

（作者單位：川北醫(yī)學(xué)院）