矿物药超高压射流粉碎可行性研究

程芬等

摘要：利用超高压射流技术对自然铜、滑石、龙骨、龙齿进行粉碎，测定超细粉平均粒径、比表面积、分布宽度（ＳＰＡＮ）、分散稳定性、休止角及松密度。与常规粉比较发现超细粉平均粒径减小了８９．１５％～９３．７２％，松密度减小了28.57%～40.40%，比表面积增大了4．２８２～１1．１６０倍，休止角增大了0.072～0.458倍，滑石超细粉在羧甲基纤维素钠（ＣＭＣ－Ｎａ）中的分散性较好。利用超高压射流技术粉碎矿物药是可行的，为该技术在粉碎领域的应用提供了依据。

关键词：超高压射流；粉碎；矿物药；粉体表征

中图分类号：Ｒ２８２．７６；ＴＢ４４文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０12）04－0804-03

超细粉碎是指利用机械或流体将物料粉碎至粒径小于１０ μｍ的过程。随着现代工业技术和医药科学的迅速发展及学科间的相互渗透，超细粉碎技术在传统中药加工中的应用也引起了人们的关注［１］。中药超细化后，具有粉体颗粒小，比表面积大，难溶性有效成分易于溶出等优势。矿物药作为祖国传统中药的一部分，对其进行超细粉碎研究，具有实用价值。

应用ＤＰＳＢ６－１８３０型超高压撞击流设备对自然铜、滑石、龙骨、龙齿进行超高压射流粉碎，通过表征超细粉平均粒径、比表面积、分布宽度（ＳＰＡＮ）、分散稳定性、休止角及松密度，考察超高压撞击流设备进行超细粉碎的可行性，为矿物药炮制加工提供理论依据。

１材料与方法

１．１材料

１．１．１药材自然铜、滑石、龙骨、龙齿购于成都市新荷花池中药材市场，经王盛民鉴定符合２０１０版药典规定。

１．１．２试剂羧甲基纤维素钠（ＣＭＣ－Ｎａ）、十二烷基硫酸钠（ＳＬＳ）、十二烷基磺酸钠（ＳＤＳ）、Ｔｗｅｅｎ ８０、二甲基甲酰胺（ＤＭＦ），以上试剂均为分析纯；分散剂Ａ，四川省轻工业研究院粉体测试中心自制。

１．１．３仪器与设备ＤＰＳＢ６－１８３０型超高压撞击流设备（南京大地水刀股份有限公司）；ＦＷ８０－１型高速万能粉碎机（天津市泰斯特仪器有限公司）；ＪＬ－１１７７型激光粒度分布测试仪（成都精新粉体测试设备有限公司）；ＤＺＦ－６０５０型真空干燥箱（上海精宏实验设备有限公司）；电子天平（北京赛多利斯仪器系统有限公司）；ＫＱ５２００ＤＥ型超声清洗仪（昆山市超声仪器有限公司）。

１．２方法

１．２．１粉体制备的方法常规粉：矿物药经ＦＷ８０－１型高速万能粉碎机粉碎，过８０目筛，得常规粉备用。超细粉：取自然铜、滑石、龙骨、龙齿常规粉适量，加少量水配制成混悬液，备用；参照文献［２］、［３］，选取压力为３００ ＭＰａ，从加料口加入，在喷嘴处收集样品，再从加料口加入，形成循环粉碎过程，重复操作１０次，收集产物于６０ ℃减压干燥，得超细粉备用。

１．２．２粒径、比表面积、ＳＰＡＮ的测定方法取自然铜、滑石、龙骨、龙齿微粉适量，加水制成一定浓度混悬液，取混悬液３～５滴，加几滴分散剂Ａ，用ＪＬ－１１７７型激光粒度分布测试仪进行测试。

１．２．３分散稳定性的测定方法取各超细粉１．５ ｇ，置于１５ ｍＬ具塞直筒刻度试管中，分别加入质量分数为１％的分散剂ＣＭＣ－Ｎａ、ＳＬＳ、ＳＤＳ、ＤＭＦ和Ｔｗｅｅｎ ８０，搅拌均匀后，加去离子水至刻度，超声分散１ ｈ，室温静置７ ｄ，观察沉降变化情况；另取等量超细粉，不加分散剂作对照试验。沉降系数计算公式：沉降系数＝沉降体积／混悬溶液体积。

１．２．４休止角及松密度的测定方法休止角采用固定漏斗法测定，将漏斗固定于水平放置的绘图纸上方，漏斗下口距绘图纸高为Ｈ，倒入微粉，至漏斗下形成圆锥体的尖端触到漏斗下口为止，圆锥体的直径为２Ｒ，休止角（θ）由公式ｔｇθ＝Ｈ／Ｒ求出。反复５次，按公式ｔｇθ＝Ｈ／Ｒ计算，取平均值。松密度采用量筒法测定，反复３次，按公式ρｂ＝Ｗ／Ｖｂ（Ｗ为样品质量，Ｖｂ为样品的最后容积）计算，取平均值。

２结果与分析

２．１粒径、比表面积、ＳＰＡＮ的测定结果

结果见表１、表２。由表１可知，经超高压射流粉碎的自然铜、滑石、龙骨、龙齿的超细粉，平均粒径较常规粉减小了８９．１５％～９３．７２％；比表面积增大了４．２８２～１１．１６０倍。从表２可以看出，与常规粉相比，自然铜、滑石、龙骨、龙齿超细粉Ｄ１０、Ｄ５０、Ｄ９０（Ｄ１０、Ｄ５０、Ｄ９０分别是指在累计百分率曲线上占颗粒总量为９０％、５０％、１０％所对应的粒子直径）显著降低，ＳＰＡＮ明显增加，其中龙骨增加最多，增加了约２．２２４倍。

２．２分散稳定性的测定结果

分散剂可以增强颗粒间的相互排斥作用，表面活性剂作为分散剂，主要作用为对颗粒表面湿润性的调整。由图１可以看出，在不同分散剂体系中，ＣＭＣ－Ｎａ对滑石超细粉的沉降系数都最低，说明它较其他分散劑效果好，其对滑石超细粉的分散稳定性最为理想。

２．３休止角及松密度的测定结果

由表３可以看出，与常规粉相比，自然铜、滑石、龙骨、龙齿超细粉的休止角增大了0.072~0.458倍；松密度减小了28.57%~40.40%。

３小结与讨论

１）由试验结果可以看出，矿物药经超高压射流粉碎后，平均粒径显著降低，比表面积明显增加，有利于有效成分释放，提高生物利用度，减小服用剂量［４］。矿物药经射流粉碎后，Ｄ１０、Ｄ５０、Ｄ９０显著减小，Ｄ５０小于５ μｍ，Ｄ９０小于１０μｍ，达到了超细粉的要求。粉体分布宽度（ＳＰＡＮ）说明粉体颗粒的均匀性，ＳＰＡＮ越大，说明其粒度分布范围越宽。超细粉的ＳＰＡＮ与常规粉相比，数值变大，说明其均匀性不如常规粉，原因可能是超细粉颗粒间分子作用力较大而产生团聚［５］。这说明要通过进一步研究确定粉碎最适粒度。

２）滑石超细粉在ＣＭＣ－Ｎａ中的沉降系数小于其他分散剂，稳定性较好，与文献［６］的报道一致。ＣＭＣ－Ｎａ可以在颗粒表面形成吸附层，产生并强化位阻效应，降低颗粒表面能，提高颗粒稳定性；可以改变颗粒表面润湿性，提高颗粒对水的润湿接触角，降低颗粒间分子作用力，促进颗粒在液体中分散［７］。其他分散剂效果不理想，可能与分散剂加入量及体系的pＨ等有关［８］，有待进一步研究证实。

３）休止角大小可以检验粉体流动性。超细粉的休止角均大于常规粉，说明微粉化对粉体的流动性有不利影响，在制剂生产中应注意并调整生产工艺。

４）松密度主要取决于颗粒大小的分布、形状及彼此间粘附的趋势。矿物药超高压射流粉碎后，松密度明显变小，说明射流粉碎使粉体颗粒减小，孔隙率增加。

超高压射流技术属于冷加工技术，粉碎效率高，操作环境整洁，无污染［２］。自然铜、滑石、龙骨、龙齿经超高压射流粉碎后，粉体平均粒径更小且分布均匀，松密度降低，孔隙率增加，比表面积增大，有利于有效成分的吸收，说明超高压射流技术粉碎矿物药有一定的应用前景。

参考文献：

［１］ 方邦江，陈浩，郭全，等． 中药超微粉的优势及应用前景［Ｊ］． 中国中医药现代过程教育，２０1０，３２（１８）：２０８－２０９．

［２］ 吴贞贞，王盛民，陈波，等． 超高压水射流超微粉碎朱砂的实验研究［Ｊ］． 时珍国医国药，２００９，２０（９）：２２６１－２２６２．

［３］ 申圣丹，王盛民，詹源文，等． 超高压撞击流粉碎珍珠的实验研究［Ｊ］． 现代食品科技，２０１０，２６（１１）：１２２０－１２２２．

［４］ 付廷明，袁红宇，郭立玮，等． 珍珠、牛黄超细粉体的表征［Ｊ］． 南京中医药大学学报（自然科学版），２００3，１９（４）：２１５－２１６．

［５］ 刘永，付廷明，郭立玮，等．紫河车超细粉体的表征技术研究［Ｊ］． 中华中医药学刊，２００７，２５（４）：８３３－８３４．

［６］ 潘高产，卢毅屏，冯其明，等． 羧甲基纤维素钠对滑石可浮性及分散性的影响［Ｊ］． 金属矿山，２０１０（６）：９６－１００．

［７］ 张宇，刘家祥．颗粒分散［Ｊ］．材料导报，２００３，１７（９）：１５８－１６１．

［８］ 黄应钦，成晓玲，白晓军，等．表面活性剂在超细粉体制备和分散中的应用［Ｊ］．日用化学工业，２００６，36（1）：３０－３３．