Измельчение растительного сырья и готового продукта
Подготовка растительного сырья к экстракции сводится обычно к его измельчению. Наиболее удобная для экстракции фракция сырья бывает 3—5 мм с минимальным количеством растительной пыли. Подобный фракционный состав позволяет экстрагенту проникнуть во все части сырья, не ухудшая его дренажных свойств. Измельчение вскрывает в отдельных видах растений также целевое вещество, заключенное под корой, увеличивает поверхность фазового контакта действующих масс.
В фитохимической технологии применяют многие виды измельчения. В зависимости от крупности исходного сырья и требований к конечному продукту измельчение производят либо в один прием, либо в несколько. К числу дробителей, где измельчение основано на принципе свободного удара, относятся дезинтеграторы и дисмембраторы.
Дезинтегратор (рис. 1) состоит из двух входящих друг в друга барабанов, установленных на станине 1. Каждый барабан имеет собственный приводной вал в подшипниках, смонтированных на одной раме 2 со шкивом 3. Барабан состоит из кожуха 7, диска 8, на котором по концентрическим окружностям укреплены пальцы 9. По мере удаления от центра расстояние между пальцами уменьшается. Диск, в свою очередь, прикреплен к ступице 5, сидящей на приводном валу 4. Ряды пальцев одного барабана находятся между рядами пальцев другого. Барабаны вращаются в противоположных направлениях. Подлежащее измельчению сырье поступает через воронку 6 в центральную часть одного из барабанов и попадает между движущимися навстречу друг другу пальцами. Продвигаясь от центра к периферии барабанов, частицы растения многократно ударяются о пальцы и разрушаются, при этом интенсивность разрушения возрастает, поскольку уменьшается шаг между пальцами, а окружная скорость их повышается. Чем выше скорость вращения барабанов, чем больше рядов и пальцев на дисках, тем выше степень измельчения сырья.
В зависимости от размера дезинтегратора число концентрических рядов пальцев на одном барабане колеблется от 2 до 4 и, следовательно, на двух барабанах — от 4 до 8 рядов. Пальцы барабанов изготавливают из стали, бронзы, дюралюминия или другого материала в зависимости от твердости сырья.
Дисмембратор (рис. 2) состоит из вращающегося диска 5 с укрепленными на нем по коническим кругам пальцами 6, корпуса 1, откидной крышки 2 с пальцами 3 и воронкой 4. Диск посажен на приводной вал 7 и закреплен зажимной гайкой 8.
Подлежащий измельчению материал через воронку 4 поступает в центр дисмембратора, попадает между движущимися 6 и неподвижными 3 пальцами, где и происходит его измельчение. Принцип измельчения в дисмембраторе и характер его работы те же, что и у дезинтегратора.
У дисмембратора только один барабан подвижный и по своей конструкции машина более компактна.
Барабан вращается внутри сменной кольцевой решетки с круглыми или щелеобразными отверстиями. Решетка предназначена для предварительного отбора из измельченного материала целевой фракции. Частицы после столкновения с пальцами последнего ряда ударяются о решетку и дополнительно разрушаются. На степень измельчения влияет и размер отверстий в решетке, поэтому решетки заменяются. Некоторые виды лекарственного сырья необходимо не размалывать, а резать на мелкие части. Растительное сырье режется с помощью машин. Простейшими по устройству являются соломорезки, широко применяемые при измельчении грубых кормов.
В дисковых соломорезках (рис. 3) массивные ножи 2, имеющие криволинейное лезвие, прикреплены к спицам маховика 1. Маховик с ножами приводится во вращательное движение. Растительное сырье, сложенное в пучки, подается под ножи по лотку 3. Степень измельчения в данном случае регулируется скоростью вращения маховика и скоростью подачи сырья.
В барабанных соломорезках (рис. 4) ножи с лезвиями изогнуты и расположены по винтовым линиям с углом подъема до 30°. Растительное сырье подается по лотку транспортера 1, в конце которого установлены питательные валики 2, подающие сырье к ножевому барабану 4. Изрезанное сырье выгружается по лотку 6. Установка смонтирована на станине 7 и приводится в действие от электромотора при помощи шкива 5.
На одном валу со шкивом посажена зубчатка, приводящая в действие большую шестерню 8, вращающую питательные валики. С другой стороны на валу посажен маховик 3 для обеспечения плавности работы соломорезки. Число оборотов ножевого барабана 350—400 об/мин. Производительность — до 500 кг/ч.
Для измельчения полученных субстанций, доведения их до однородной массы иногда применяются в фармпромышленности барабанные или шаровые мельницы и некоторые другие специальные измельчители, например вибромельницы. Шаровые мельницы работают на смешанном принципе удара и истирания.
Шаровые мельницы (рис. 5) — наиболее простые по своему устройству машины для получения однородных порошков — представляют собой барабан, в который загружают материал и дробящие тела-шары. Барабан приводится во вращение, и под действием трения и центробежной силы шары и материал поднимаются до определенной высоты, откуда падают вниз. В результате ударов и истирающего действия при перекатывании шаров материал измельчается (рис. 6). Необходимо иметь в виду, что при вращении барабана поведение шаров будет различно в зависимости от числа оборотов барабана. Так, при медленном вращении шары, прижимаясь к барабану под действием своей массы, силой трения будут увлекаться на небольшую высоту и оттуда сползать по стенке барабана вниз. При быстром же вращении шары настолько сильно прижимаются центробежной силой к стенке барабана, что не могут оторваться от нее и вращаются вместе с барабаном. Дробления при этом не происходит.
Нужно подобрать такую скорость вращения, чтобы под влиянием центробежной силы шары смогли подняться на максимальную высоту, оторваться от стенки и упасть на материал. То число оборотов, при котором прекращается падение шаров, принято называть критическим. Совершенно естественно, что рабочее число оборотов барабана должно быть меньше критического.
Загружать мельницу необходимо шарами одинакового размера, так как шары малого размера мешают работе больших, находясь между ними и измельченным материалом. Размер шаров, загружаемых в мельницу, зависит от механического состава, твердости и вязкости измельчаемого материала. Обычно применяют шары диаметром 50—150 мм.
Одновременно подбирается оптимальное количество шаров, поскольку производительность мельницы зависит от числа и силы их ударов.