制剂制备技术与实验教程
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第二节 筛 分 技 术

一、概述
筛分法是借助筛网按所要求的颗粒大小将物料进行分离的方法。颗粒粒径的分级对于药品的制造和保证药品质量有重要意义,筛分操作对粉碎后的粉末进行筛分,选取粒度适宜且较均匀的颗粒,满足不同物料混合所要求均匀程度和各种药物制剂制备对颗粒度的要求。筛分法操作简单、经济而且分级精度较高,因此是医药工业中应用最为广泛的分级操作之一。
碎散物料的筛分过程,可以看作由两个阶段组成:一是小于筛孔尺寸的细颗粒通过粗颗粒所组成的物料层到达筛面;二是细颗粒透过筛孔。要想完成上述两个过程,必须具备最基本的条件,就是物料和筛面之间要存在着相对运动。为此,筛箱应具有适当的运动特性,一方面使筛面上的物料层成松散状态;另一方面,使堵在筛孔上的粗颗粒闪开,保持细粒透筛之路畅通。
实际的筛分过程是:大量粒度大小不同,粗细混杂的碎散物料进入筛面后,只有一部分颗粒与筛面接触,而在接触筛面的这部分物料中,不全是小于筛孔的细粒,大部分小于筛孔尺寸的颗粒,分布在整个物料层的各处。由于物料和筛面有相对运动,筛面上物料层被松散,使大颗粒本来就存在的较大的间隙被进一步扩大,小颗粒乘机穿过间隙,转移到下层。由于小颗粒间隙小,大颗粒不能穿过,因此,大颗粒在运动中,位置不断升高。于是原来杂乱无章排列的颗粒群发生了析离,即按颗粒大小进行了分层,形成小颗粒在下,粗粒居上的排列规则。到达筛面的细颗粒,小于筛孔者透筛,最终实现了粗、细粒分离,完成筛分过程。然而,充分的分离是没有的,在筛分时,一般都有一部分筛下物留在筛上物中。
细粒透筛时,虽然颗粒都小于筛孔,但它们透筛的难易程度不同。经验得知,和筛孔相比,颗粒越小,透筛越易,和筛孔尺寸相近的颗粒,透筛就较难,透过筛面下层的大颗粒间隙就更难。
筛分的目的概括起来就是为了获得较均匀的粒子群。即或筛除粗粉取细粉,或筛除细粉取粗粉,或筛除粗、细粉取中粉等。这对药品质量以及制剂生产的顺利进行都有重要的意义。如颗粒剂、散剂等制剂都有药典规定的粒度要求;在混合、制粒、压片等单元操作中对混合度、粒子的流动性、充填性、片重差异、片剂的硬度、裂片等具有显著影响。
二、常用设备及注意问题
筛分设备的筛箱是主要工作部件和承载部件。筛箱是由筛框及固定在它上面的筛面所组成,由于筛箱结构和型式的不同,有时可表现出不同的筛分方法和不同特征的筛分设备,但不论什么样的筛分设备都必须具备一定结构特征的筛面和筛框。
药筛:筛分用的药筛分为两种,冲制筛和编织筛。冲制筛系在金属板上冲出圆形的筛孔而成。其筛孔坚固,不易变形,多用于高速旋转粉碎机的筛板及药丸等粗颗粒的筛分。筛孔有圆形、方形和矩形等多种,筛孔尺寸的表示法是:圆孔用直径;正方孔用边长;长方孔用宽度。板状筛面主要用于粗粒物料(13~100mm)的筛分。应用长方形筛孔时,其长边应与物料运动方向一致或呈一定角度。圆形筛孔一般布置在等边三角形的顶点,方形筛孔可按直角等腰三角形斜向排列。为了防止筛孔堵塞,可使圆形筛孔做成底部扩大的圆锥形(锥角约为7°)。筛孔间的距离应考虑筛面的强度和开孔率大小,板状筛面的开孔率一般为40%左右。编织筛是具有一定机械强度的金属丝(如不锈钢、铜丝、铁丝等),或其他非金属丝(如丝、尼龙丝、绢丝等)编织而成。编织筛的优点是单位面积上的筛孔多、筛分效率高,可用于细粉的筛选。用非金属制成的筛网具有一定弹性,耐用。尼龙丝对一般药物较稳定,在制剂生产中应用较多,但编织筛线易于位移致使筛孔变形,分离效率下降。
药筛的孔径大小用筛号表示。筛子的孔径规格各国有自己的标准,我国有中国药典标准和工业标准。我国工业用标准筛常用“目”数表示筛号,即以每一英寸(25.4mm)长度上的筛孔数目表示,孔径大小,常用微米表示。
医药工业中常用筛分设备的操作要点是将欲分离的物料放在筛网面上,采用几种方法使粒子运动,并与筛网面接触,小于筛孔的粒子漏到筛下,振动筛是常用的筛,可根据运动方式分为摇动筛以及振荡筛等。
1.摇动筛
根据药典规定的筛序,按孔径大小从上到下排列,最上为筛盖,最下为接受器。把物料放入最上部的筛上,盖上盖,固定在摇动台进行摇动和振荡数分钟,即可完成对物料的分级。此种筛可用马达带动,水平旋转的同时定时地在上部锤子的敲打下进行上下振荡运动。处理量少时可用手摇动。常用于测定粒度分布或少量剧毒药、刺激性药物的筛分。
2.振荡筛
在电机的上轴及下轴各装有不平衡重锤,上轴穿过筛网与其相连,筛框以弹簧支撑于底座上,上部重锤使筛网产生水平圆周运动,下部重锤使筛网发生垂直方向运动,故筛网的振荡方向有三维性,物料加在筛网中心部位,筛网上的粗料由上部排出口2排出,筛分的细料由下部的排出口3排出。振荡筛具有分离效率高,单位筛面处理能力大,维修费用低,占地面积小,重量轻等优点,被广泛应用。
还有其他筛分设备,如滚筒筛、多用振动筛等,可参考有关书籍。