第一章 液体药剂制备及机械

1.1 液体药剂的分类及制备方法

1.2 液体药剂制备机械

本章内容 :

• 液体药剂系指以液体形态应用于各种治疗的所有药剂剂型，其临床应用非常广泛。

• 液体药剂主要由药物、分散剂和附加剂三部分组成。

• 对液体药剂的一般要求是：1. 真溶液型药剂应澄清透明 ; 混悬型和乳浊型药剂的分

散要小而均匀，易分散。 2. 分散剂最好是水，其次是稀乙醇或乙醇，以及其他毒

副作用小的有机分散剂。3. 有效成分的浓度应准确、稳定。4. 内复制剂应适口、无刺激性。5. 包装容器应严密且便于使用。6. 制剂应具有一定的防腐能力，并符合国家规定的药品

卫生标准。

概述

1.1 液体药剂的分类及制备方法

介绍 :

1.1.1 液体药剂的分类

1.1.2 液体药剂的制备方法

1. 按分散系统分类

2. 按给药途径和应用方法分类

本节内容 :

1.1.1 液体药剂的分类

将液体药剂作为一个分散系统，根据其分散质子大小的不同，可分为真溶液型、胶体溶液型、乳浊型和混悬型四大类，其分类特点列于表 1-1 。

1. 按分散系统分类

真溶液型分散相为分子或离子，胶体溶液型分散相为高分子或溶胶等胶体粒子，乳浊型分散相为液滴，混悬型分散相为固体颗粒。在后两类药剂中颗粒与分散剂的界面用肉眼可以观察出来，制备时都需要加稳定剂。 各种分散体系的关系可归纳如下：

2. 按给药途径和应用方法分类 根据给药途径和应用方法，液体药剂可划分为内服和外用两大类 . 如：内服的合剂、芳香水剂、糖浆剂、和外用的洗剂、搽剂、滴剂、口

腔含漱剂，湿敷剂等等。

1. 真溶液型药剂的制备2. 胶体溶液型药剂的制备3. 混悬液型药剂的制备4. 乳浊液型药剂的制备

本节内容 :

1.1.2 液体药剂的制备方法

1. 真溶液型药剂的制备

（1） 溶液剂的制备

（2） 糖浆剂的制备

（3）其他真溶液型液体药剂的制备方法

内容：

溶液剂系指不挥发的化学药剂的澄清透明溶液，其制备方法有三种，即溶解法、稀释法和化学反应法。

（ 1 ）溶解法系指将固体药物直接溶于溶剂的方法。其操作较为简便，适用于较稳定的化学药物。制备过程为：称重、溶解、过滤、包装、质检等。 （ 2 ）稀释法系指将高浓度溶液或易溶性药物的浓储备液稀释至治疗浓度范围内的方法。 （ 3 ）化学反应法系指利用化学反应制备溶液的方法，适用于原料药物缺乏或质量不符合要求的情况。

（ 1 ） 溶液剂的制备

糖浆剂系指含有药物或药物提取物的浓者糖水溶液，目的是利用蔗糖甜味以掩盖药物的不适嗅味，容易服用，对儿童尤其适用。

糖浆剂的制备方法有两种：溶解法和混合法。 （ 1 ）溶解法系指将蔗糖加入一定量的沸水中，加热溶解后

再加入各种药物，搅拌溶解、过滤，然后加水至全量，此法又称“热溶法”。

糖浆剂加热过久可使产品色度加深，且高温不利于热敏性药物，因此对于含有机酸或热敏性药物的糖浆剂用“冷溶法”制备，即在室温下将蔗糖溶于冷的蒸馏水中或含药物的溶液中，经过滤即得。此法还适用于寒易挥发成分糖浆的制备。

（ 2 ）混合法系指将药物与单糖浆（单纯糖浆近饱和的水溶液）直接混合而成。此法操作简便，应用较广。

（ 2 ）糖浆剂的制备

（ 1 ）芳香水剂系指芳香挥发性药物的饱和或近饱和的水溶液，其制备常采用溶解法、稀释法、蒸馏法等。 （ 2 ）甘油剂系指以甘油为分散剂的药剂，其制备多采用溶解法、化学反应法等

（ 3 ）其他真溶液型液体药剂的制备方法

2. 胶体溶液型药剂的制备

内容： （ 1 ）亲水性胶体溶液型药剂的制备

（ 2 ）疏水性胶体溶液型药剂的制备

胶体型液体药剂所用的分散剂多为水，也有用乙醇、乙醚、丙酮等有机溶剂的。按胶体粒子与分散剂之间亲和力的不同分为亲液胶体和疏液胶体。

（ 1 ）亲水性胶体溶液型药剂的制备制备亲水性胶体溶液型药剂常采用溶解法，即直接将亲水胶体药物放入水中便自动溶胀分散。亲水胶体药物溶解初期，只有水分子单向进入胶体物分子之间的空隙中，与亲水基团发生水合作用，使胶体体积膨胀变大。其后，由于水分子降低了胶体分子间的吸引力，胶体分子向水中的扩散加剧，交替的体积迅速增大，直至完全溶解。此溶解过程中应注意不同的亲水胶体的溶胀速度及难易程度，适时适量的加入水和胶体药物，而且不能一开始就搅拌，以防止胶体药物表面因遇水溶胀个而粘连成团，致使粘度增高，反而妨碍水分子向胶块中心的渗透而影响继续溶胀，造成胶液不均匀。在胶体溶解后期施加搅拌或加热才对加快溶胀速度有利。

疏水性胶体分子以疏水基团占优势，它与水的亲和作用很弱，不能形成水合物。制备疏水性胶体溶液需进行特殊处理。常用的方法有分散法和凝聚法。 A. 分散法 用机械分散法、超声波分散法等，把粗大的几条要闻分散成 1~500nm 的胶体微粒。

在药剂的大工业生产中大多采用机械分散法，如用胶体磨进行分散。

超声波分散是将超声波发生器发出的超声波直接送入分散系中，用不同频率疏密交替的振动来产生极大的撕碎力，使粗粒子分散细化成胶粒。 B.凝聚法 是指利用氧化、还原、水解、复分解等化学及物理方法该善溶解条件，将分子或离子相互聚集成胶体微粒。

用凝聚法制备胶体溶液时，关键在于控制胶粒成长的大小，防止进一步凝聚形成粗粒沉淀。

（ 2 ）疏水性胶体溶液型药剂的制备

混悬液型药剂是指难溶的固体药物粉末分散在液体分散剂 中所制成的液体药剂、亦称为混悬剂。混悬液在药剂上应用较广，与许多剂型有关，在口服、外用、注射、滴眼、气雾以及控制释放等剂型中均有应用。

3. 混悬液型药剂的制备

影响混悬剂稳定性的主要因素 : 一个是混悬微粒本身的性 质，包括微粒的粒径、密度及 Zeta电位等； 另一个是分散剂的性质，如密度、粘度等。良好的混悬状态应该是颗粒细腻、均匀，下沉缓慢，沉寂的颗粒不结块，易摇匀且不粘瓶壁，便于倾倒，色、香、味适宜，储存期内粒径不变、不霉变、不分解。

1. 分散法 系指利用研磨器械将不溶性固体药物研成细粉颗粒并分散在溶液中的加液研磨方法。

通常干研磨只能得到 5~500um 粒径的粉粒，而加液研磨得到的微粒粒径可达到 0.1~0.5um, 其分散效果较为理想。

对于亲水性固体药物，因其易被水润湿，故可直接加液研磨分散；

对于疏水性固体药物，因其不易被水润湿，所以加液研磨时必须先加入表面活性剂和助悬剂等与之共研。

混悬剂小量制备时可在乳钵中进行，大量生产时可应用乳匀机或胶体磨。

混悬液的制备方法可分为分散法和凝聚法两种。

2.凝聚法 系指将两种或两种以上的化合物经化学反应生成不溶性药物微粒，并混悬于溶液之中的过程称为化学凝聚法。

此时应注意反应需在稀溶液中和低温条件下进行，同时急速搅拌，才能得到较细的不溶性微粒并形成分散均匀的混悬液。

另有微粒结晶凝聚法是将药物先用溶解度较大的溶剂溶解，并制成热的饱和溶液，然后将该溶液缓缓滴加到急速搅拌下的药物溶解度小的冷溶剂中，使之快速析晶，从而得到比较细微的结晶。

凝聚法中强力搅拌的目的是使晶核生成速度远远大于结晶生长速度，这样有利于细化晶粒，达到良好的分散混悬效果。

凝聚法常用的设备是立式搅拌反应釜。

4. 乳浊液型药剂的制备 乳浊液型液体药剂简称乳剂，是由两种互不相溶的液体（水

相和油相），经过乳化形成的非均相分散系，其中一种液体以小液滴分散在另一液相之中，前者称分散相，又称为内相或不连续相；后者称为分散剂，又称外相或连续相。

乳浊液分散相的液滴直径一般都超过 0.1um ，多半在 0.25~25um之间。为防止分散相液滴的重新复合，常需加入阿拉伯胶等稳定剂（又称乳化剂）。

乳浊液型液体药剂广泛的用于内服、外用，注射等多种剂型。

乳剂的制备方法很多，根据油水量相混合次序及乳化剂的加入方法不同，其通常分为下列几种。

1.干胶法即先将胶粉（作乳化剂用）与油相混合研磨均匀，加入一定量的水制成初乳，再逐渐加水稀释至全量。例：鱼肝油乳剂、松节油搽剂可用此法制备。

2. 湿胶法即先将乳化剂胶粉溶于水相中，再加入油相，研磨成乳，最后加水至全量。例 :鱼肝油乳剂的制备亦可用本法。过量水有利于形成水包油型的乳剂。

3.新生皂法即当油相为植物油时，其内含有少量脂肪酸，与相应量的碱如氢氧化钠或氢氧化钙的水溶液和混合搅拌，发生皂化反应成肥皂（脂肪酸的钠盐或钙盐），以肥皂作乳化剂来制备乳剂。例：石灰搽剂是由新生钙皂乳化而成的；复方苯氧乙醇乳是由硬脂酸与三乙醇胺皂化生成的有机安皂乳化制成的乳剂。

4. 直接匀化法即应用表面活性剂 (除肥皂）作乳化剂时，由于表面活性剂乳化力较强，一般可将油相、水相、乳化剂加在一起直接振摇或用匀化器械乳化制备。

5.交替加液法即将油相和水相分次少量地交替加入乳化剂中制备乳剂。

常有的乳化机械有：乳钵（用于小批量生产），高速搅拌器，胶体磨，乳匀机及超声波发生器等。

1.2 液体药剂制备机械

1.2.1 溶解、反应设备

1.2.2 蒸馏设备

1.2.3 液体制剂用其他设备

介绍 :

溶解、反应设备广泛地用于溶解、稀释等多种传递过程或化学反应过程。为了使分散想在连续相中很好的分散，保持均匀的悬浮或乳化，加快溶解，强化相间的传质、传热等，设备上设有搅拌装置及热装置（如夹套、盘管等）。

典型的溶解、反应器以立式搅拌釜为列，其总体结构如图 1-1搅拌反应器主要由搅拌装置，轴封和搅拌罐三大部分组成。

1.2.1 溶解、反应设备

1.2.1 溶解、反应设备

介绍： （一）搅拌反应器的安装类型

（二）搅拌反应器的结构

（一）搅拌反应器的安装类型

图 1-1立式搅拌釜结构图

1- 搅拌器； 2-罐体； 3-夹套； 4- 搅拌轴； 5-压出管； 6-支座； 7-人孔；8-轴封； 9-传动装置。

图 1-1 所示即为立式中心搅拌反应器，将搅拌装置在立式设备顶部的中心线上，是最为普遍的一种。

搅拌反应器根据容器的形状分为立式和卧式两种；按照搅拌装置的安装位子不同又可分为中心搅拌反应器、偏心搅拌反应器、倾斜式搅拌反应器，底搅拌反应器以及旁入式搅拌反应器等等。

其电机功率可从 0.1KW到数百 KW ，常有的为 0.2~22KW 。搅拌轴转速小于 100r/min 的为低速，100~400r/min 的为中速，大于 400r/min 的为高速。中、小型立式容器中心搅拌反应器在国外已标准化，国内也有转速为 30~360r/min 的系列产品可供选用，点击功率多在 0.4~15kW 范围。由于大型搅拌反应器的搅拌器直径大，所传递的扭矩很大，整个传动装置、轴封等制造复杂，目前暂未标准化。

图 1-2 为偏心式搅拌反应器示意图。

图 1-2 为偏心式搅拌反应器示意图。搅拌轴心偏离容器中心，使流体在釜内所处的各点压力不同，因而使液层间的相对运动加剧，搅拌效果明显提高，但偏心式搅拌容易引起振动，一般多用于小型设备。

对于简单圆筒形或方形敞开的立式设备，可将搅拌装置直接安装在器壁的上缘，搅拌轴斜插入筒体内，如图 1-3 所示，也称为倾斜式搅拌反应器。

这类反应器搅拌装置小巧、轻便、结构简单、操作容易、应用广泛。

一般功率为 0.1~2.0kW ，使用一层或两层搅拌浆叶、转速为 36~360r/min 。

适用于药品的稀释、溶解、分散，调和及 PH值的调整等。 图 1-3 为倾斜式搅拌反应器

搅拌装置设在反应器底部的称为低搅拌反应器，图 1-4 所示。

底搅拌反应器的优点是搅拌轴短而细，轴的稳定性好，降低了安装要求，所需安装、检修的空间比较小。

由于把笨重的传动装置安放在地面基础上，从而改善了罐体上封头的受力状态，而且也便于维修。

搅拌装置安装在底部方便了罐体上封头接管的排布与安装，特别是上封头需带夹套时更为有利。

底搅拌有利于底部出料，它可使底部出料处得到充分搅动，使输料畅通。

大型反应器常采用此种搅拌装置。 底搅拌的突出缺点是轴封困难，另外搅拌器下部

至轴封处的轴表面常有固体物料粘积，一旦脱落变成小团物料混入产品中而影响产品的质量，为此常需定量、定温地注入溶剂，以防止颗粒沉积结块，而且检修搅拌反应器及轴封时一般需将釜内物料排净。

图 1-4 为底搅拌反应器

图 1-5 为旁入式搅拌反应器

旁入式搅拌反应器如图1-5 所示，它是将搅拌装置安装在设备筒体的侧壁上，所以轴封困难，在制药机械中较少使用。

图 1-6 为卧式容器搅拌反应器1-壳体； 2-支座； 3-挡板； 4- 搅拌装置

卧式容器搅拌反应器是将多组搅拌装置安装在卧式容器上面，可降低设备的安装高度，提高搅拌设备的抗振性和搅拌效果。搅拌装置可以直立也可倾斜地安装在卧式容器上，可用于搅拌气液非均相的物料，其结构如图 -6 所示

（二）搅拌反应器的结构

1. 搅拌器 是搅拌过程中的工作件，又称搅拌浆或叶轮。它的功能是提供过程所需要的能量和适宜的流动状态，以达到使物料混匀和乳化的目的。

（二）搅拌反应器的结构1. 搅拌器 通过搅拌器自身的旋转把机械能传递给流体，一方面使

搅拌器附近区域的流体造成高湍流的充分混合区；另一方面产生一股高速射流推动全部液体沿一顶途径在罐内循环流动，如图 1-7 所示

图 1-7 搅拌设备中的宏观混合模型1-充分混合区； 2-很少混合的缓慢流动

♦ 当叶片与旋转平面之间夹角 <90° 时，其流体沿搅拌轴平行流动的为轴向流搅拌器；

♦ 凡叶片与旋转平面夹角为 90 ° 时，则液体沿叶片半径和切线方向流动，或液体从叶片径向流出，轴向流入的为径向流搅拌器。

♦ 径向流搅拌适于浅罐体，它可把液体沿径向送得更远，以避免在应用轴向流搅拌器时冲向罐底的流体引起轴振动。

轴向流 径向流

根据各种搅拌器所产生的流型可以分为轴向流和径向流两类搅拌器，见图 1-8 。

图 1-8 为轴向流与径向流示意图

常用的搅拌器桨叶结构分为桨式、框式、锚式、涡轮式及推进式等等。

平直叶桨式 折叶桨式

桨叶分有叶面与旋转平面互相垂直的平直叶及叶面与旋转平面成一倾斜角度（一般 45° 或 60° ）的折叶两种。平直叶主要使物料产生切线方向的流动，釜内壁面加挡板可产生一定的轴向搅拌效果，折叶与平直叶相比轴向分流略多。

图 1-9桨式搅拌器

在料液层比较高的情况下，为了将物料搅拌均匀常装几层桨叶，相邻两层桨叶常交叉成 90°安装。浆式搅拌器的直径约为反应器釜内径的 1/3~2/3 ，这类搅拌桨转速偏低，一般为 1~100r/min ，圆周速度在 1.0~5.0m/s之间。

框式和锚式搅拌器可视为桨式的变形，由水平的桨叶与垂直的桨叶联成一体，成为刚性的框架，结构比较坚固。

当这类搅拌器底部形状和反应器釜体底部封头的形状相似时，常称为锚式搅拌器。

框式 锚式图 1-10框式和锚式搅拌器

为了增大对高粘度物料的搅拌范围以及提高桨叶的刚性，还常常要在框式、锚式搅拌器上加一些立叶和横梁，这将使框式、锚式搅拌器有许多结构的变形。

框式、锚式桨叶地桨宽裕桨径之比通常为 0.07~0.1 ，桨高与桨径之比为 0.5~1.0 ，桨径一般为反应器釜内径的 2/3~9/10 。

这类搅拌器的转速不高，一般为 1~100r/min ，先速度为 1.0~5.0m/s 。多用于高粘性液体药剂的制备。

涡轮式搅拌器形式很多，有开启式和圆盘式，桨叶又分为平直叶、弯叶和折叶。如图 1-11 、 1-12 所示

图 1-11开启涡轮式搅拌器

开启平直叶涡轮式 开启弯叶涡轮式 开启折叶涡轮式

图 1-12圆盘涡轮式搅拌器

圆盘弯叶涡轮式 圆盘平直叶涡轮式

开启涡轮式搅拌器结构较为简单，而圆盘涡轮式搅拌器的结构比开启式复杂。这类搅拌器搅拌速度较快约为 10~300r/min ，平叶的线速度为 4~10m/s ，折叶的线速度为 2~6m/s 。其通用尺寸，桨径 D ：桨叶长 L ：桨叶宽 =20 ： 5 ： 4 ，搅拌器直径 D约取反应器釜体内径的 1/3 ，叶数以 6叶为好。涡轮式搅拌器能使流体均匀地由垂直方向变成水平方向的流动。自涡轮流出的高速液流沿轮缘的切线方向散开，整个釜内液体得到激烈的搅动，这种搅拌器广泛用于高速溶解和乳化操作。

推进式搅拌器也称为旋桨式搅拌器（见图 1-13 ），这种搅拌器多为整体铸造，加工较复杂。

制造时应做静平衡试验。推进式搅拌器的直径 D约取

反应器内径的 1/4 ~1/3 ，转速 100~500r/min ，甚至更高些，切向线速度可达 3~15m/s 。

一般小直径取高转速，大直径取较低转速。 图 1-13 推进式搅拌器

图 1-18 推进式搅拌器的导流筒

推进式搅拌器使物料在反应器内的作用以容积循环为主，剪切作用小，上下翻腾效果好。

当需要有更大的流速和液体循环时，则应安装导流筒。见图 1-18

还有一些其他形式的搅拌器，如螺杆式、螺带式等等。（见图 1-14 所示）。这些属于特殊结构的搅拌器，其结构复杂，制造困难，通常多用于高粘度药液的混合或其他一些特定工艺场合。

螺杆式 螺带式图 1-14 其他形式搅拌器

搅拌器的型式繁多，可参照表 1-2进行选型。

2. 反应器釜内附件 对低粘度液体，当搅拌器转速较高时，容易产生漩涡流

（如图 1-15 所示）或称为“柱状回转区”，即流体内无内部相对运动，而是以近乎一个刚性的圆筒体作回转运动。

它将影响搅拌效果，尤其对多相系统物料的混合或乳化，由于离心力的作用不但达不到混合效果，反而会使系统的物料分离或分层。

另外剧烈旋转的液体结合漩涡作用，对搅拌轴产生冲击作用，从而影响搅拌器的使用寿命。

为此通常在器体内增设挡板（见图 1-15 ）或导流筒（见图1-18 ）以改善釜体内流体的流动状态。

(a)漩涡流况

推进式 涡轮式

(b) 装有挡板后反应器内液体的流动状态

图 1-15 搅拌反应器内流动状态

图 1-18 推进式搅拌器的导流筒

（ 1 ）挡板 反应器内挡板有竖、横两种，其中横挡板多用于物料粘度较高的场合，见图 1-16 ，图 1-17 所示。

竖挡板在湍流状态时能消除器中央的“柱状回转区”，这种挡板是用于径流型桨叶在湍流去操作，而层流状态时这种挡板不能改变流型，

挡板还可以提高桨叶的剪切性能，细化颗粒或液滴并使之均匀，从而增强物料的悬浮或乳化效果。

图 1-16 挡板安装方式 图 1-17 横挡板

导流筒是一个包围着桨叶的圆锥或圆柱筒体（见图 1-18 所示），

它通过筋板固定于釜内壁上，可以使搅动的液体在导流筒于釜内的环隙内形成上下轴向循环流。

应用导流筒可以得到高速湍动并可提高药液在器内的循环速度，导流筒可为流体限定一个流动路线，防止短路，并严格控制流型，也可迫使流体高速流过换热面以利传热，对于混合和分散过程也能起到强化作用。 图 1-18 推进式搅拌器的导流筒

（ 2 ）导流筒 对于推进式、涡轮式及螺带式搅拌器均可用导流筒来达到搅拌要求。

当器体尺寸一定时，导流筒的结构尺寸通常取决于搅拌器的形式和搅拌桨的尺寸，图 1-18 所示为一种推进式搅拌器的导流筒，其结构尺寸为： D=0.3~0.33Di,d′=1.1D,c=1.2D,H （釜液高度）=0.75H1,h2=0.5H2,C1=0.8D,h1=d′ 。

图 1-18 推进式搅拌器的导流筒

3.传动装置及搅拌轴 搅拌反应器的传动装置

包括电机、减速器、联轴器及机座等。典型的传动装置如图 1-19 所示

图 1-19 搅拌反应器的传动装置1-电动机； 2-减速器； 3-联轴器4- 机座； 5-轴封装置； 6-底座7-封头； 8- 搅拌轴

3.传动装置及搅拌轴（ 1 ）电机 搅拌反应器的电机应根据功率、转速，安装形式

以及防爆等要求选用。电机功率的大小取决于搅拌所需的功率、轴封和支承轴承的摩擦损失功率以及传动系统机械功率。

（ 2 ）减速装置 目前我国已颁布的标准釜（器）用立式减速机有摆线针齿行星减速机、两级齿轮减速机、三角皮带减速机和谐波减速机四种。

主要根据功率和转速范围选取。

（ 2 ）减速装置摆线针齿行星减速机 利用少齿差内啮合行星传动，

常用的减速比为 87~9 ，转速为 16~160r/min ，功率为 0.6~30kW 。

其特点是传动效率高，结构紧凑，拆装方便，寿命长，承载能力高，工作平稳，重量轻，体积小，对过载和冲击载荷有较强的承受能力，允许正、反转，可用于防爆场合，与电机直连供应。

（ 2 ）减速装置两级齿轮减速机 为两级（同中心距）斜齿轮减速传动装置。常用的减速比为 11.6~5.63 ，转速为125~250r/min ，功率为 0.6~30kW 。

在相同减速比范围内，它具有传动效率高，制造成本低，结构简单，装配检修方便等特点。

可以反正转，只允许使用在轴向力较小的场合，可达到防爆要求，与电机直连供应。

（ 2 ）减速装置三角皮带减速机 为单级三角皮带传动的减速装置。通常减速比为 4.53~2.9 ，转速为 320~500r/min ，功率为 0.6~5.5kW 。其结构简单，过载时皮带打滑，因此对电机能起到安全保护作用，但不能保持精确的传动比。

可以反正转，但不能用于要求防爆的场合。

（ 2 ）减速装置谐波减速机 为利用行星轮式柔轮的少齿差内啮合

的新型机械传动装置。通常减速比为 359~90 ，转速为 4~16r/min ，功率为 0.6~13kW 。与其他形式啮合传动相比，具有结构简单、体积小，重量轻、承载力高、运转平稳、封闭性好等特点。

这种传动不需多级传动即能达到转速极低的要求，可用于有防爆要求的场合。

搅拌轴一般设计成整体的，当轴较长时，考虑安装、检修、制造等因素，也可将轴分成上下两段。

搅拌轴可以是实心轴，也可以是空心轴。其截面尺寸除了由强度和刚性核算确定外，还要核算其转轴系统的临界转速 nc ，由于轴在靠近临界转速转动时，会发生强烈振动，出现很大的弯曲，造成轴运转不稳定甚至损坏，因此工程上要求轴的旋转速度应避开临界速度。

通常把工作转速 n低于第一临界速度的轴称为刚性轴，要求 n ≤0.7nc；把工作转速大于第一临界转速的轴称为柔性轴，要求 n≥1.3nc 。搅拌器的转速很少有达到第二、第三临界转速的。

（ 3 ）搅拌轴

搅拌轴多是依靠减速机内一对轴承来支承的。 但是，由于搅拌轴往往较长而且悬伸在反应釜内进行搅拌操作，这种支承条件较差。

尤其是当搅拌轴悬臂过长而又很细时，常常会产生较大的弯曲，因此对于长而细的搅拌轴或是搅拌转度较快而密封要求较高时，可考虑安装中间轴承（图 1-20 ）或底轴承（图 1-21 ）。

图 1-20 中间轴承（罐体内径大于 1m ）1-轴； 2-轴套； 3-紧定螺钉； 4-轴瓦； 5-轴承座； 6-螺栓； 7-托

盘；8-拉杆； 9-左右螺纹； 10-设备筒体； 11-拉杆支架

图 1-21 底轴承1-轴； 2-轴套； 3-紧定螺钉； 4-轴瓦； 5-螺栓；

6-轴承座； 7-支架； 8- 下封头

4. 搅拌反应器的轴封

轴封是搅拌反应器的一个重要组成部分。其作用是保证设备内处于正压或真空状态时不泄漏，防止物料逸出或杂质渗入器内。

（ 1 ）填料密封

填料密封结构简单且易于制造，适用于低压、低转速的场合，其结构如图 1-22 所示。

装在搅拌轴和填料函之间环隙中的填料在压盖压力作用下，对搅拌轴表面产生径向压紧力。

由于填料中含有润滑剂，在产生径向压紧力的同时形成一层极薄的液膜，使搅拌轴得到润滑，又可阻止设备内流体逸出或外部流体渗入而达到密封的作用。

(a) (b)

图 1-22填料密封结构(a) 一带衬套铸铁填料箱

1-螺栓； 2-压盖； 3-油杯； 4-填料； 5-箱体； 6-衬套(b) 一带油环铸铁填料箱

1-螺栓； 2-压盖； 3-油杯； 4-填料； 5-箱体； 6-油环

填料中含有的润滑剂在运转中不断消耗，故填料箱上常设置油杯等用以添加润滑油的装置。填料密封的压紧力太大时，会加速轴及填料的磨损，使密封失效加快，能耗增加。从延长密封受命出发，应允许有一定量的泄漏量（ 150~450ml/h ）。运转过程中需及时调整压盖的压紧力，并规定更换填料的周期。当设备内温度高于 100℃或转轴线速度大于 1m/s时，填料密封需有冷却装置。

（ 2 ）机械密封

机械密封是利用垂直于轴的两密封平面贴合（依靠介质压力及弹簧力），并作相对运动达到密封的装置，又称端面密封。

它耗功小，泄漏量低，密封可靠，广泛用于泵、压缩机及搅拌反应器的轴封。

机械密封的结构如图 1-23 所示。它由动环、静环、弹簧加载装置和辅助密封圈等四个部分组成。

图 1-23 机械密封的结构示意图1-弹簧； 2-动环； 3-静环A 、 B 、 D-静密封； C-动密封

当轴旋转时静环不动，动环与轴一起转动，通过弹簧力作用，使动环与静环紧密接触，从而阻止了介质的泄漏。如图示，机械密封有四个密封点。A 点是静环座与设备之间的密封，属静密封，通常采用凹凸密封面和一般的静密封用的垫片。B 点是静环与静环座之间的密封，也是静密封，通常采用具有弹性的辅助密封圈来防止泄漏。C 点是动环和静环有相对旋转的两平面之间的密封，是机械密封的关键部分，属于动密封，依靠弹性元件及介质的压力是两个端面紧密接触，并以端面间形成一层极薄的液膜来保证密封。动密封元件的材质有不锈钢、石墨、硬质合金等，应依据所接触的介质性质、密封环境等来选择和确定。

釜用机械密封种类很多。根据摩擦副（动环和静环）的对数可以分为单端面、双端面及多端面机械密封，端面越多，能承受的密封压力就越大，密封效果越好，其结构也就越复杂且制造拆装困难。也有根据接触面负荷平衡状况来划分的，当动环轴向液压净负荷面积与端面接触面积之比 k＜ 1 时为平衡型， k≥1时为非平衡型，见图 1-24 所示。平衡型机械密封由于其接触面上的净负荷小，因此适用于大多数介质压力较高或压力波动较大的场合。

图 1-24 单端面机械密封

(a) (b) (c)

还可根据预紧弹簧的结构形式，分为采用与轴同心的大弹簧或沿圆周均匀分布的多个小弹簧等两类；也可以根据弹簧元件置于介质内外分为内装式及外装式等等。目前我国釜用机械密封已经标准化，系列化，可以根据介质性质，密封压力及使用环境条件来选用。

蒸馏是指对挥发性液体加热气化，再经冷凝为液体的过程。蒸馏过程可用于分离，以获得挥发性液体，如药物的精制，贵重溶剂的回收，以及稀溶液的浓缩等，往往需通过蒸馏法来完成。蒸馏法常用于含有挥发性药物的溶液型液体药剂的制备。在实际生产中，蒸馏可在常压或减压条件下进行。

1.2.2 蒸馏设备

1.2.2 蒸馏设备蒸馏是指对挥发性液体加热气化，再经冷凝为液体的过程。蒸馏过程可用于分离，以获得挥发性液体，如药物的精制，贵重溶剂的回收，以及稀溶液的浓缩等，往往需通过蒸馏法来完成。蒸馏法常用于含有挥发性药物的溶液性液体药剂的制备。在实际生产中，蒸馏可在常压或减压条件下进行。常压蒸馏时，由于液体表面压力大，必须获得较高的温度才能气化，这对于热敏性药物是不利的。为了降低液体的沸点使其能在低温下气化，即采用减压蒸馏的办法。减压操作的真空度越高，沸点也就降得越低，同时还能增加传热温差，这样即可使有效成分不被破坏，又加快了浓缩过程。

图 1-25 为蒸馏装置示意图，它主要由两大部分组成 ，一个是带有换热夹套的密闭容器（常叫蒸馏釜），用以贮料并使之气化，另一个是冷凝器，它的作用是使蒸发出来的轻组分蒸气与冷却水换热从而得以冷凝。

1.2.2 蒸馏设备

(a) 常压蒸馏装置 (b)减压蒸馏装置

图 1-25 蒸馏装置示意图1-温度计； 2-放气阀； 3- 观察窗； 4-待浓缩液入口； 5-蒸汽入口；

6- 浓缩液出口； 7-夹层水出口； 8-废气出口； 9-气液分离器； 10-冷却水出口；

11-冷凝器； 12-冷却水出口； 13-气液分离器（接真空泵）； 14-收集器

图 1-25 （ a ）是常压蒸馏装置示意图，系统与大气连通，因而釜内总保持在常压状态。减压蒸馏装置的特点是要求密闭（见图 1-25（ b ）），使用时先开真空泵，抽去装置中的部分空气，使系统处于负压。打开釜的进料阀，被蒸馏或蒸发得料液自入口 4被吸入，当继续抽气至规定的真空度时，徐徐开启加热蒸气，保持釜内料液处于沸腾状态。产生的料液蒸气经气液分离器 9进入冷凝器 11冷凝，然后流入收集器 14 中。蒸馏完毕先关闭真空泵，打开放气阀 2 ，浓缩也可经阀门 6排出。

（一）蒸馏釜的加热装置蒸馏釜的加热装置同适应于搅拌反应釜。蒸馏釜的加热方式很多，使用最广泛的以夹套和蛇管结构（见图 1-26 ），此外还有釜外加热器和电加热等方式。

（ a ）夹套传热 （ b ）蛇管传热图 1-26 传热结构形式

1.夹套传热 传热用的夹套一般由普通碳钢制成，它是一个套在釜体外面能形成密封空间的容器（见图 1-26 （ a ）），夹套的上端应高于釜内的液面。

加热蒸汽从夹套上端的接管送入，凝液则从夹套下端排出，为及时排除夹套内的不凝气体，在夹套上还应备有放气管。

图 1-26 （ a ）夹套传热

对于大型釜体，为了得到较好的传热效果，有时在夹套与筒体之间装有螺旋导流板，如图 1-27 所示。

导流板用扁钢呈螺旋状焊接在釜体外壁上。

为了减少载热体走短路，要求导流板与夹套筒体内壁的间隙越小越好。

图 1-27 螺旋导流板

蒸馏釜筒体与夹套的固定方式有可拆和不可拆两种，如图 1-28 和图 1-29 所示。可拆的连接结构常用于釜体与夹套采用异种材料制造而不能用焊接方法连接的情况。不可拆连接采用焊接，这种连接方法结构简单，密封可靠，故应用很普遍。

图 1-28 釜筒体与夹套的可拆连接结构

图 1-29 釜筒体与夹套的不可拆连接结构

当釜体直径较大或采用的传热介质压力较高时，也可采用半圆管夹套，型钢夹套或蜂窝夹套结构（见图 1-30 ）代替整体夹套结构，这样不但能提高传热介质的流速，改善传热效果，而且还能提高釜体的承受能力。

图 1-30 半圆管、型钢和蜂窝夹套结构

2.蛇管传热 当需要的传热面积较大，而夹套传热不能满足要求时，可采用蛇管传热。

它直接沉浸在物料中，热损失少，传热效果好，在搅拌釜中密排的传热蛇管还能起到导流管和挡板的作用。

蛇管不宜太长，因为凝液的积聚积水蒸汽中夹带的惰性气体聚积都会降低传热效率。

如果要求传热面很大时，可做成几个并联的同心圆蛇管组，但这种结构固定及安装都不方便。

当蛇管的盘绕直径较小或圈数不多，重量不大时，可利用进出接管直接固定在釜体上。

当蛇管中心直径较大、较重、尤其是用在带有搅拌得釜中时，需要设支架来固定蛇管。

蛇管常用的固定型式如图 1-31 所示

图 1-31 蛇管的固定型式

蛇管的进出口应尽可能设置在釜的同一侧，以便于配管及装拆，其结构型式如图1-32 所示。

图 1-32 蛇管的进出口结构

图 1-32 （ a ）为不可拆型的，多用于蛇管与封头可以一起抽出的场合； （ b ）、（ c ）为可拆结构，其中（ b ）型在釜内设有连接法兰，因

而适于大容量釜体，另外法兰、垫片及螺栓材质应耐介质腐蚀； （ e ）型管段采用螺纹连接的法兰，蛇管穿过釜体采用填料函密封，拆卸蛇管时需要将管端法兰拆下，由于碳钢螺纹易被腐蚀而拆卸困难，应尽量少用；

（ c ）型结构简单，实用可靠，更换蛇管时刻从设备外短筒节的焊接处割开，不伤及釜体；

（ d ）型为由衬里的蛇管出口结构，为不可拆结构。

图 1-32 蛇管的进出口结构

（二）冷凝设备

蒸馏系统可采用的冷凝设备种类有很多，常用的是蛇管式换热管和管壳式换热器。后者多用在大型工业装置上。

以固定管板式管壳换热器为例（见图 1-33 ），它是在圆筒形壳体中防止了由许多官子组成的管束，管子两端固定在管板上，管子轴线与壳体轴线平行。

为了增加壳程流体的速度以改善传热，载客体内安装了折流板。折流板一般均借助长拉杆采用焊接或定距管来保持板间的距离。 固定管壳式换热器的结构相对简单些，可选用多种结构材料，管

内清洗方便，适应性较强，可用于高温高压场合，但在传热效率、结构紧凑性及单位传热面的耗材等方面尚有待改善。

图 1-33 固定管板式换热器

用于冷凝的管壳式换热器结构上有其特殊之处，而且立式冷凝器和卧式冷凝器结构和使用上也不尽相同。

（ 1 ）对于立式管壳式冷凝器，当管程用于蒸汽冷凝时，换热管下端通常伸出管板并作 45°斜切面（见图 1-34 ），这样便于冷凝液汇流并及时排出，从而防止冷凝管内积液、降低冷凝传热面积。

图 1-34 冷凝管结构

（ 2 ）对于壳程作冷凝的立式管壳冷凝器，从传热观点考虑，可以不设折流板。

但是，由于气体载壳程冷凝时，竖管外的凝液膜在下降过程中随管状而增厚。

为了减薄管壁上的液膜厚度，降低传热阻力，提高传热效率，通常需设拦液板。

其工作原理如图 1-35 所示。

图 1-35 拦液板工作原理图1-换热管； 2-冷凝液膜； 3-拦液板

拦液板结构同折流板，是垂直安装于管束上的薄圆斑，板上的穿管孔尺寸与折流板管孔相同，但没有弓形切缺，拦液板外径小于折流板的外径，因而与壳体构成一个环形通道，以便于凝液和蒸汽通过。

壳程设置拦液板还可以增加换热管的刚度，防止管子振动，兼起管束支持板的作用，其固定方式与折流板的固定形式相同。

（ 3 ）为了强化冷凝传热，立式管壳式冷凝器的换热管还可以采用纵向波纹管，即在于管轴线平行方向将薄壁管拉拔成凹凸的正弦波或锯齿波形，如图 1-36 所示。在冷凝侧由于液膜表面张力的作用，凝液聚积到凹部后依靠重力下流，而使凸部的液膜减薄，传热得以强化。

图 1-36 纵向波纹管

在管另一侧若处于降膜气化时（如氨气化），冷质液膜也会聚积在凹处，由于凝侧凸部受强化传热使液体强烈沸腾，液体飞溅到凸部，从而保证了凸部不断地处于薄膜蒸发状态，见图 1-37 所示。

图 1-37 双面纵向波纹管的运行原理图

（ 4 ）对于卧式管壳式冷凝器，为了强化冷凝侧气相传热，同时考虑到蒸汽介质比较清洁，通常将壳程用于蒸汽冷凝。

另外，随着冷凝的进行，气体量逐渐减小，为了维持壳程气体留宿，冷凝折流板常设成不等距的，由进到出其距离逐渐缩短，而且折流板的形状也不同于一般的管壳式换热器，以单弓形折流板为例（见图 1-38 ），用于冷凝器上的单弓形折流板，其弓形切缺高度 h 较大，而且在折流板的顶部和底部开有 90° 的缺口（图 1-38 （ b ）），高度为 15~20mm ，供排除不凝气和冷凝液之用。

图 1-38 单弓形折流板

在有些冷凝器中需要保留一部分过冷的凝液曾以使凝液泵具有正的吸入压头，这时可采用带堰的折流板（图 1-38 （ c ））。

图 1-38 单弓形折流板

（ 5 ）在冷凝器壳程气体进口处的管束，受高速气流的冲击，容易被冲破或产生振动。故其蒸汽入口管应用带优导流板的扩大管以起缓冲作用（图 1-39 ）。

图 1-39 进口扩大管

也可在壳程气体进口处设防冲挡板，防冲挡板一般固定在定距管上，见图 1-40 所示。

图 1-40 防冲挡板

内容：

1.2.3 液体制剂用其他设备

（一） 胶体磨

（二） 乳均机

（一） 胶体磨胶体磨属于混合、分散机械，它的作用是把较粗大的固体粒子或液滴分散、细化以便于微粒分散体系的形成。

它广泛用于胶体溶液、混悬液、乳浊液等液体药剂的制备过程。

胶体磨的关键部件是研磨器，由不锈钢制成，它是由两个同轴的具有极小间隙并带有斜槽和研齿的锥形转子和定子组成。

转子和定子上的斜槽旋向相同并与其轴线成一定角度（见图 1-41 ）工作时转子以高速旋转（通常转速大于 3000r/min ），当待分散的原料液通过转子与定子之间的吸小间隙时，在高速剪切力、摩擦碰撞、高频振荡等多种复合作用下，其中的粗分散体（固体粒子或液滴）得以粉碎、细化，从而得到良好的乳化、混合效果。

图 1-41 胶体磨的转子、定子结构示意图

1-布料斗； 2- 可调隙定子； 3-转子

也有的胶体磨是使用一对相对转动的砂轮盘作研磨器的，所用的砂轮材质必须符合药用规定（见图 1-42 所示）。

图 1-42 胶体磨剖面示意图

1-粗分散体与分散媒的进口；

2-经高速旋转研磨后的胶体溶液的出口

图 1-43 所示为一台直立式胶体磨，由于研磨过程往往产生高热而影响料液的稳定性，故在研磨器外层设有夹层，以通入冷却水冷却。

研磨器分上下两部分，上研磨器内孔壁上设有凹槽，下研磨的上端面上有五个钢齿凸起，并设有斜沟槽，电机与下研磨器直接并作高速转动，上下研磨器间隙可根据标尺调节，轴封采用机械密封。

图 1-43 直立式胶体磨1-贮液筒； 2-管； 3-阀； 4 ， 8-缷液管；

5-调节盘； 6-冷却水入口； 7-冷却水出口；9-研磨器； 10-上研磨器（定子）； 11-钢

齿；12-斜沟槽； 13- 下研磨器（转子）

原料加入贮液筒 1 ，由分布料斗向下流入研磨面，经磨碎后由缷液管流出。

如果一次磨碎的粒子胶化程度不够，可将阀门 3 关闭，使料液经管 2回入贮液筒 1 反复研磨，可得到更细微的胶体溶液。

图 1-43 直立式胶体磨1-贮液筒； 2-管； 3-阀； 4 ， 8-缷液管；

5-调节盘； 6-冷却水入口； 7-冷却水出口；9-研磨器； 10-上研磨器（定子）； 11-钢

齿；12-斜沟槽； 13- 下研磨器（转子）

胶体磨是高速精密机械，为了达到良好的研磨粉碎效果，研磨器磨齿间隙极小（可根据需要调节），装配精度要求极高。由于转速高，为了防止起动电机电流过大，应采用空载起动后投料，停车谦虚浆膜腔中的物料排净，否则不利于再次空车起动。

（二） 乳均机（又叫均质机）

乳均及时将已配制成的乳剂进一步粉碎分散、均匀细化的器械。

乳均机形式多样，常见的有手摇乳均机、高压乳均机等。

其工作原理是将初步混合的液体或乳剂加压，强迫其由一个极细的小孔中高速喷出，靠高速流体剪切力来达到乳均的目的。

手摇式乳均机如图 1-44 所示，常用于小量乳剂的制备。

大批量生产通常采用高压均化器。它是由一个 3.5~35MPa 的柱塞泵和一个使液体通

过的小孔隙组成的。

图 1-44 手摇式乳均机

两种液体在高压下强迫其混合物通过阀芯与阀座构成的小环隙，冲向由强力弹簧支持的匀化器阀芯上。

当压力增大时，弹簧被压缩，液体在阀芯与阀座间环隙逸出，形成强烈的湍流并产生静压剪切力，在两者作用下使混合液。

转动手柄，调整弹簧的预紧力，可以改变分散压力及阀芯与阀座的间隙，从而达到最适宜的均化效果（见图 1-45 ）

图 1-45 一种均化器的典型示意图

在大批量生产中经常用到一种采用高速旋转叶轮加压的离心实轴刘君之器，其结构见图1-46 所示，在一个导流筒座上安装了一个轴流叶轮，叶轮与电机直连作高速旋转。

使用时将其安装在容器的底部，浸入需要乳化的液中，由于叶轮的高速旋转，不断地将分散液体由均质器底部吸入增压加速后向上高速喷出，利用旋转叶轮的高速剪切力及加压后液体高速流过导流筒座的冲切力产生均化作用。

图 1-46 离心实轴流均质器1-导流筒； 2-叶轮毂；

3-叶片； 4-轴

图 1-47 所示为采用了离心式轴流均质器的真空乳化釜，用于液 - 液两相的分散乳化过程。

均质器 4 装于釜体的底部，叶轮由位于釜体下方的电机（本图为示出）驱动，其转速可达 3500r/min 。

料液有釜底部被吸收均化器，经加压增速后沿轴向向上喷出，从而完成一次均化。

在靠近釜内液面处安装有一个圆盘型的档流板 1 ，其作用是避免液面流体剧烈翻腾造成雾沫夹带，而且兼有除沫消泡作用。

图 1-47 真空乳化釜1-档流板； 2-刮板； 3-框式搅拌桨；4- 均质器； 5- 乳化釜； 6-夹套；7-保温材料； 8- 中间搅拌桨（固定）；9-温度传感器

为了适应乳化过程的特点，此时的搅拌装置设计是很独特的，它是由一个低速转动（ 10~80r/min ）的框式桨 3和两层中间固定的折叶平桨8 组成。

为了防止分散相在釜侧壁和底部积聚，在框桨 3 的周边依照釜体内壁的形状，间断地安装了许多瓜般 2 。

加套 6 的热交换作用可以维持釜内稳定的乳化操作温度。

考虑到医药卫生的要求，凡与原料接触的部分均采用不锈钢制造。

图 1-47 真空乳化釜1-档流板； 2-刮板； 3-框式搅拌桨；4- 均质器； 5- 乳化釜； 6-夹套；7-保温材料； 8- 中间搅拌桨（固定）；9-温度传感器

目前这种乳化设备还是较先进的，它具有乳化效果好，操作方便的特点。

国内有现成的生产厂家，且已形成产品系列，可供直接选用。