一种新型ⅵ联多功能实验型滴丸机的研发(附件)
摘要 目的：本设计在目前已有实验型滴丸机设备优缺点的基础上，对原有优点进行保留以及对缺点进行改进和创新，研制了出一种新型实验型滴丸机。方法： 针对目前实验型滴丸设备的种类和应用的局限性，依据滴丸机设计理论，对一种新的实验型滴丸机进行研制，将采用Ⅵ组独立系统滴制的方式制备滴丸，结合决定滴丸平均粒径、粒径偏差、圆整度等特性指标的因素进行设计。结果：根据设计思路，本设计设计出了一种生产能力在50粒/min，滴丸粒径范围在2~10 mm，丸重范围在60~600 mg，能同时满足多人使用的新型Ⅵ联多功能实验型滴丸机。并完成了新型实验型滴丸机的设计图。结论：本设计通过一系列的改进和创新，设计出的滴丸机具有独特的性能和优点，为实验型滴丸机提供了独特的设计思路。关键词 滴丸机，滴丸，九宫格，系统目 录
1 引言 1
1.1 研究背景 1
1.2 发展概况 1
2 滴丸机设计原理 2
2.1 滴丸机设备构造原理 2
2.2 滴丸机的理论依据 3
3 新型Ⅵ联多功能实验型滴丸机的设计 4
3.1 滴丸制备方法 4
3.2 设计思路 4
3.3 滴丸机设计参数 5
4 新型Ⅵ联多功能实验型滴丸机的设计值 5
4.1 恒流泵的理论流速和化料罐的体积 5
4.2 水浴锅的能量衡算 6
4.3 搅拌器搅拌功率的确定 6
4.4 冷却循环系统的能量及物料衡算 6
5 新型Ⅵ联多功能实验型滴丸机的系统设计 7
5.1 新型Ⅵ联多功能实验型滴丸机的整体设计 7
5.2 滴制系统 10
5.3 均质保温系统 11
5.4 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
收丸系统及冷却循环系统 14
6 新型Ⅵ联多功能实验型滴丸机的选材 15
6.1新型Ⅵ联多功能实验型滴丸机整体结构材料的选择 15
6.2 滴制系统的选材 16
6.3 冷却循环系统的选材 17
7新型Ⅵ联多功能实验型滴丸机的维护保养 18
结 论 19
致 谢 20
参 考 文 献 21
1 引言
1.1 研究背景
滴丸的制备原理是基于固体分散法。采用一种熔点较低的脂肪性基质或水溶基质将主药溶解或混悬后，立即滴入一种不相混溶的冷凝液中，由于熔融物表面张力的作用面收缩成球形丸粒；药物以微细结晶、无定型微粒或分子形式高度分散在基质中，有利于药物从制剂中释放。滴丸剂具有三效（速效、高效、长效）、生物利用度高、副作用小等特点；是将液体药物制成固体丸剂，有利于服用和运输；增加了药物稳定性；滴丸制剂的生产设备简单、易于操作，重量差异小，成本低；根据需要可制成内服、外用、控缓释或局部治疗等多种类型滴丸剂；还可以通过滴丸技术有效解决难溶性药物的溶出度问题。因此，滴丸剂正逐渐引人注目，具有良好的发展前景。
根据滴丸剂的特点，国内已研制出了用于生产的的生产设备，这些设备性能得到了很大改进，然而用于实验的滴丸设备发展却不甚理想。近些年也有许多设备厂家在专门用于实验和科研用的滴丸机研究与开发方面投入了大量的研究工作，取得了一系列可喜的成绩，促进了实验型滴丸机的发展，然而，这些研究还存在一些不足，不能完全满足教学和科研需求。因此，研究一种新型的滴丸机设备具有良好的发展前景。
1.2 发展概况
目前国内也有个别的机械厂家生产了一些用于实验的滴丸机，但是技术还不是很成熟。例如，烟台百药泰中药科技有限公司生产的DWJ-2000S-DP多功能滴丸实验机，该机由触摸屏、PLC、制冷机组、循环油泵、冷却柱、滴罐（含药液加热、温控、滴制控制和搅拌系统）、油箱、大滴丸制备和在线调整控制装置、出粒装置等组成，如图1(a)所示。再如，烟台博鑫制药机械有限公司生产的DWJSY-Ⅰ型实验滴丸机，该机体积小，喷塑外壳，数字显示，温度自动控制，参数任意设定，操作方便，可透过双层玻璃门观察滴制情况，如图1(b)所示。
可以看出这些设备都只有一组滴头，无法同时制备多种型号规格的滴丸，使得制备时间较长、拆卸组装麻烦，其滴灌容积较小影响实验效率，增加了设备运行停留时间，各系统不可拆卸使学习者无法直观滴丸机的内部构造，亦不能深入了解滴丸制备的原理及过程。整机封闭设计，有外部控制的专用液位控制装置，自动化程度过高，导致操作简单，拆卸麻烦，该种仪器用于工业化生产还行，但用于高校培养学生的动手能力和理解能力没有实际意义。
(a) (b)
图1 实验型滴丸机
2 滴丸机设计原理
2.1 滴丸机设备构造原理
根据滴丸制备原理，滴丸机的基本构造通常包括保温系统、均质系统、滴制系统、冷却系统和分离系统等五部分组成。保温系统包括加热棒、导热油、保温层，均质系统包括储液罐。在设计上这两部分密不可分，可以合称为保温储液罐。滴制系统包括滴盘和滴头及相关配套保温设备。
2.1.1 保温系统
由于滴丸的制备首先需要将药物（固体或液体）通过溶解、混悬或熔化，分散于熔融的基质中，为保证生产过程中产品指标的稳定，在滴制过程中应该保持恒定的温度，防止生产过程中因为温度的变化而影响滴丸的质量，因此需要将分散体置于相应的保温系统中。温度根据物料的不同性质进行调节，一般控制在70~150℃范围内。
2.1.2 均质系统
最早的滴丸生产采用的是将物料溶解于基质中，能否制成滴丸常以物料在机制中的溶解与否作为前提，但随着滴丸品种的不断扩大、滴丸制剂技术的进步，以固-液、液-液分离体等π采用相应的均质措施。通常是在保温系统中安装相应的调速搅拌设备。
2.1.3 滴制系统
该系统将分散体根据所需药物的规格按剂量进行制备。根据表面张力的原理，一般情况下滴头的大小和药液的性质决定了滴丸的大小。如公式（1）：
理论丸重=2πrγ （1）
式中：r为滴出口的半径；γ为药液的表面张力。
2.1.4 冷却系统
分散体经滴头分离以后，滴入相应的冷凝液中冷却，根据物料及基质的性质，冷凝液需保持一定的冷却温度。早期的冷却系统一般保持一定恒定的温度，常见的冷凝液温度一般控制在10~20℃。随着制剂的需要，不同的药物冷却状态会由于温度的变化而产生不同的变化，因此，目前梯度冷却也已经得到广泛的应用。
2.1.5 分离系统
该系统是将冷却后的滴丸与冷凝液分离，并将冷凝液回流至冷凝系统中。
2.2 滴丸机的理论依据
2.2.1 能量衡算
本课题所涉及的能量问题主要是比热容，主要运用于均质保温系统部分。一定质量的一物质，在温度升高时，所吸收的热量与该物质的质量和升高的温度乘积之比，称做这种物质的比热容(比热)，用符号c表示。其国际单位制中的单位是焦耳每千克开尔文[J /(kgK) ]或焦耳每千克摄氏度[J /(kg℃)]。J是指焦耳，K是指热力学温标，即令1千克的物质的温度上升（或下降）1开尔文所需的能量。根据此定理，便可得出公式（2）：
1 引言 1
1.1 研究背景 1
1.2 发展概况 1
2 滴丸机设计原理 2
2.1 滴丸机设备构造原理 2
2.2 滴丸机的理论依据 3
3 新型Ⅵ联多功能实验型滴丸机的设计 4
3.1 滴丸制备方法 4
3.2 设计思路 4
3.3 滴丸机设计参数 5
4 新型Ⅵ联多功能实验型滴丸机的设计值 5
4.1 恒流泵的理论流速和化料罐的体积 5
4.2 水浴锅的能量衡算 6
4.3 搅拌器搅拌功率的确定 6
4.4 冷却循环系统的能量及物料衡算 6
5 新型Ⅵ联多功能实验型滴丸机的系统设计 7
5.1 新型Ⅵ联多功能实验型滴丸机的整体设计 7
5.2 滴制系统 10
5.3 均质保温系统 11
5.4 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
收丸系统及冷却循环系统 14
6 新型Ⅵ联多功能实验型滴丸机的选材 15
6.1新型Ⅵ联多功能实验型滴丸机整体结构材料的选择 15
6.2 滴制系统的选材 16
6.3 冷却循环系统的选材 17
7新型Ⅵ联多功能实验型滴丸机的维护保养 18
结 论 19
致 谢 20
参 考 文 献 21
1 引言
1.1 研究背景
滴丸的制备原理是基于固体分散法。采用一种熔点较低的脂肪性基质或水溶基质将主药溶解或混悬后，立即滴入一种不相混溶的冷凝液中，由于熔融物表面张力的作用面收缩成球形丸粒；药物以微细结晶、无定型微粒或分子形式高度分散在基质中，有利于药物从制剂中释放。滴丸剂具有三效（速效、高效、长效）、生物利用度高、副作用小等特点；是将液体药物制成固体丸剂，有利于服用和运输；增加了药物稳定性；滴丸制剂的生产设备简单、易于操作，重量差异小，成本低；根据需要可制成内服、外用、控缓释或局部治疗等多种类型滴丸剂；还可以通过滴丸技术有效解决难溶性药物的溶出度问题。因此，滴丸剂正逐渐引人注目，具有良好的发展前景。
根据滴丸剂的特点，国内已研制出了用于生产的的生产设备，这些设备性能得到了很大改进，然而用于实验的滴丸设备发展却不甚理想。近些年也有许多设备厂家在专门用于实验和科研用的滴丸机研究与开发方面投入了大量的研究工作，取得了一系列可喜的成绩，促进了实验型滴丸机的发展，然而，这些研究还存在一些不足，不能完全满足教学和科研需求。因此，研究一种新型的滴丸机设备具有良好的发展前景。
1.2 发展概况
目前国内也有个别的机械厂家生产了一些用于实验的滴丸机，但是技术还不是很成熟。例如，烟台百药泰中药科技有限公司生产的DWJ-2000S-DP多功能滴丸实验机，该机由触摸屏、PLC、制冷机组、循环油泵、冷却柱、滴罐（含药液加热、温控、滴制控制和搅拌系统）、油箱、大滴丸制备和在线调整控制装置、出粒装置等组成，如图1(a)所示。再如，烟台博鑫制药机械有限公司生产的DWJSY-Ⅰ型实验滴丸机，该机体积小，喷塑外壳，数字显示，温度自动控制，参数任意设定，操作方便，可透过双层玻璃门观察滴制情况，如图1(b)所示。
可以看出这些设备都只有一组滴头，无法同时制备多种型号规格的滴丸，使得制备时间较长、拆卸组装麻烦，其滴灌容积较小影响实验效率，增加了设备运行停留时间，各系统不可拆卸使学习者无法直观滴丸机的内部构造，亦不能深入了解滴丸制备的原理及过程。整机封闭设计，有外部控制的专用液位控制装置，自动化程度过高，导致操作简单，拆卸麻烦，该种仪器用于工业化生产还行，但用于高校培养学生的动手能力和理解能力没有实际意义。
(a) (b)
图1 实验型滴丸机
2 滴丸机设计原理
2.1 滴丸机设备构造原理
根据滴丸制备原理，滴丸机的基本构造通常包括保温系统、均质系统、滴制系统、冷却系统和分离系统等五部分组成。保温系统包括加热棒、导热油、保温层，均质系统包括储液罐。在设计上这两部分密不可分，可以合称为保温储液罐。滴制系统包括滴盘和滴头及相关配套保温设备。
2.1.1 保温系统
由于滴丸的制备首先需要将药物（固体或液体）通过溶解、混悬或熔化，分散于熔融的基质中，为保证生产过程中产品指标的稳定，在滴制过程中应该保持恒定的温度，防止生产过程中因为温度的变化而影响滴丸的质量，因此需要将分散体置于相应的保温系统中。温度根据物料的不同性质进行调节，一般控制在70~150℃范围内。
2.1.2 均质系统
最早的滴丸生产采用的是将物料溶解于基质中，能否制成滴丸常以物料在机制中的溶解与否作为前提，但随着滴丸品种的不断扩大、滴丸制剂技术的进步，以固-液、液-液分离体等π采用相应的均质措施。通常是在保温系统中安装相应的调速搅拌设备。
2.1.3 滴制系统
该系统将分散体根据所需药物的规格按剂量进行制备。根据表面张力的原理，一般情况下滴头的大小和药液的性质决定了滴丸的大小。如公式（1）：
理论丸重=2πrγ （1）
式中：r为滴出口的半径；γ为药液的表面张力。
2.1.4 冷却系统
分散体经滴头分离以后，滴入相应的冷凝液中冷却，根据物料及基质的性质，冷凝液需保持一定的冷却温度。早期的冷却系统一般保持一定恒定的温度，常见的冷凝液温度一般控制在10~20℃。随着制剂的需要，不同的药物冷却状态会由于温度的变化而产生不同的变化，因此，目前梯度冷却也已经得到广泛的应用。
2.1.5 分离系统
该系统是将冷却后的滴丸与冷凝液分离，并将冷凝液回流至冷凝系统中。
2.2 滴丸机的理论依据
2.2.1 能量衡算
本课题所涉及的能量问题主要是比热容，主要运用于均质保温系统部分。一定质量的一物质，在温度升高时，所吸收的热量与该物质的质量和升高的温度乘积之比，称做这种物质的比热容(比热)，用符号c表示。其国际单位制中的单位是焦耳每千克开尔文[J /(kgK) ]或焦耳每千克摄氏度[J /(kg℃)]。J是指焦耳，K是指热力学温标，即令1千克的物质的温度上升（或下降）1开尔文所需的能量。根据此定理，便可得出公式（2）：
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