实验室用粉碎机未来的发展路线

 

　　在国家政策的鼓励和支持下，全国各地都在为促进药机制造业转型升级做着巨大的努力。中国经济已经发展到重要的转型时期，而制药机械设备行业则是国家战略转型中一枚关键的棋子。

 

　　业内人士分析认为实验室用粉碎机行业的投资前景十分广阔。药机行业未来替代进口趋势明显。从过往行业经验上看，药机行业的低端领域基本已经实现了国产化，中领域中的内资企业正凭借成本、渠道、服务上的比较优势逐步替代进口，并且有望走出加入到市场的竞争中。

 

　　实验室用粉碎机是近20年来间发展起来的新技术。所谓超微粉碎，是指利用机械或流体动力的方法克服固体内部凝聚力使之破碎，从而将3毫米以上的物料颗粒粉碎至10-25微米，操作技术，是20世纪70年代以后，为适应现代高新技术的发展而产生的一种物料加工高新技术。超微细粉末是超微粉碎的终产品，具有一般颗粒所没有的特殊理化性质，如良好的溶解性、分散性、吸附性、化学反应活性等。因此超微细粉末已广泛应用于食品、化工、医药、化妆品、农药、染料、涂料、电子及航空航天等许多领域上。

 

　　一、技术特点

 

　　速度快可低温粉碎：超微粉碎技术是采用超音速气流粉碎、冷浆粉碎等方法，实验室用粉碎机与以往的纯机械粉碎方法*不同。在粉碎过程中不会产生局部过热现象，甚至可在低温状态下进行粉碎，速度快，瞬间即可完成，因而大限度地保留粉体的生物活性成分，以利于制成所需的高质量产品。

 

　　粒径细且分布均匀；由于采用超音速气流粉碎，其在原料上力的分布相当均匀。分级系统的设置，既严格限制了大颗粒，有避免出现过碎，得到粒径分布均匀的超细粉，同时很大程度上增加了微粉的比表面积，使吸附性、溶解性等亦相应增大。

 

　　节省原料 提高利用率：物体经超微粉碎后，近纳米细粒径的超细粉一般可直接用于制剂生产，而常规粉碎的产物仍需要一些中间环节，才能达到直接用与生产的要求，这样很可能造成原料浪费。因此，该技术尤其适合珍贵原料的粉碎。

 

　　减少污染：超微粉碎是在封闭系统下进行，既避免了微粉污染周围环境，又可防止空气中的灰尘污染产品。故在食品及医疗保健品中运用该技术，微生物含量及灰尘得以有效控制。

 

　　二、粉碎方法

 

　　磨介式粉碎：磨介式粉碎是借助与运动的研磨介质（磨介）所产生的中击以及非中击式的弯折、挤压和剪切等作用力，达到物料颗粒粉碎的过程。磨介式粉碎过程主要为研磨和摩擦，即挤压和剪切。其效果取决于磨介的大小、形状、配比、运动方式、物料的填充率、物料的粉碎力学特性等。磨介式粉碎的典型设备有球磨机、搅拌磨和振动磨3种。

 

　　球磨机是用于超微粉碎的传统设备，产品粒度可达20-40微米。当要求产品粒度在20微米以下，则效率低、耗能大、加工时间长。搅拌磨是在球磨机的基础上发展起来，主要由研磨容器搅拌器、分散器、分离器和输料泵等组成。工作时在分散器高速旋转产生的离心力作用下，研磨介质和颗粒浆料；产生中击性的剪切、摩擦和挤压等作用，将颗粒粉碎。搅拌磨能达到产品颗粒的超微化和均匀化，成品的平均粒度小可达到数微米。振动磨是利用磨介高频振动产生的；中击性剪切、摩擦和挤压等作用将颗粒粉碎的，所得到的成品平均粒度可达2-3微米以下而且粉碎效率比球磨机高得多，处理量是同容量球磨机的10倍以上。

 

　　气流式超微粉碎：气流磨可用于超微粉碎，是以压缩空气或过热蒸汽，通过喷嘴产生的超音速高湍流气流作为颗粒的载体，颗粒与颗粒之间或颗粒与固定板之间发生冲击性积压、磨擦和剪切等作用，从而达到粉碎的目的。自20世纪40年代美国台工业气流不锈钢粉碎机诞生以来，现已有圆盘式、循环管式、靶式、对撞式、旋转冲击式、流化床式6大类气流不锈钢粉碎机。与普通机械式超微不锈钢粉碎机相比，气流不锈钢粉碎机可将产品粉碎得很细（粉品细度可达2~40微米），粒度分布范围更窄，即粒度更均匀。又因为气体在喷嘴处膨胀可降温，粉碎过程没有伴生热量，所以粉碎温升很低。这一特性对于低熔点和热敏性物料的超微粉碎特别重要。但是气流粉碎能耗大，能量利用率只有2%左右，一般认为要高出其他粉碎方法数倍。

 

　　值得指出的是，一般认为产品粒度与喂料速度成正比，即喂料速度愈大，产品粒度也愈大这种理解不全面。当喂料速度或不锈钢粉碎机内颗粒浓度达到一定值后，这个说法是合理的。因为喂料速度增大，不锈钢粉碎机内颗粒浓度也增加，发生颗粒拥挤现象，甚至颗粒流动像柱塞一样，只有在"柱塞"前沿的颗粒，才有发生有效碰撞的可能，在后面的颗粒只有相互之间低速的碰撞和摩擦、发热。但是，这并不是说颗粒浓度愈小，产品粒度愈小，或者粉碎效率愈高。恰恰相反，当颗粒浓度低到一定程度，颗粒之间将缺少碰撞机会而降低粉碎效率。

 

　　不同的物料具有不同的粉碎特性，往往需要不同的粉碎方法，在食品加工中的超微粉碎设备一般为气流不锈钢粉碎机和胶磨机，气流粉碎是目前较为先进的超微粉碎设备。在加工过程中温升低，特别适合于热敏性食品的加工，但能耗大。胶磨机普遍用于食品超微粉碎工序，实验室用粉碎机是一种较为传统的方法。根据文献，机械粉碎有95-99%的粉碎能变成热量，故物料温升不可避免。热敏食品易因此而发生变质、熔解、粘糊，同时机器粉碎能力也会降低。为此，可在粉碎前或粉碎时使用适当的冷却方法。对于同一种食品物料也往往需要多种粉碎方式的结合才能被有效地粉碎；每一种粉碎设备，往往兼具多种粉碎方式；粉碎过程中因颗粒粉碎、表面积增大所需要的能量远比实际总输入能量低，说明不锈钢粉碎机的实际输入能量可能远远超过有效能耗，换句话说不锈钢粉碎机的节能还大有潜力可挖。

 

　　实验室用粉碎机在食品加工中的应用具有两个方面的重要意义，一是提高食品的口感，且有利于营养物质的吸收；二是开发新食品，原来不能充分吸收或利用的原料被重新利用，配制和深加工成各种功能食品，增加了新食品品种，提高了资源利用率。