目前，造粒技術(shù)已在醫(yī)藥、食品、建材、化工、冶金等各行各業(yè)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，同時(shí)造粒技術(shù)本身也在應(yīng)用的過(guò)程中不斷地創(chuàng)新、發(fā)展和提高，并創(chuàng)造出了多種不同的造粒方法。由于各行業(yè)對(duì)顆粒產(chǎn)品的需求不同，所使用的造粒方法也各有不同，同時(shí)造粒裝置也得到了快速發(fā)展。

造粒粉

為什么要造粒？

廣義上造粒是指將粉狀、塊狀、溶液、熔融液等狀態(tài)的物料進(jìn)行加工，制備具有一定形狀與大小的固態(tài)顆粒，而狹義上造粒是指將粉末狀物料聚結(jié)，制成具有一定形狀與大小顆粒的操作。

造粒的目的主要有以下幾點(diǎn)：

（1）將填料制成理想的結(jié)構(gòu)和形狀；

（2）防止環(huán)境污染與原料損失；

（3）有效防止固體混合物各成分的離析；

（4）防止某些固相物生產(chǎn)過(guò)程中的結(jié)塊現(xiàn)象；

（5）增加粉料的單位體積質(zhì)量，便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸；

（6）降低有毒和腐蝕性物料處理作業(yè)過(guò)程中的危險(xiǎn)性；

（7）改善熱傳遞效果和幫助燃燒；

（8）改善粉粒狀原料的流動(dòng)特性，有利于粉體的連續(xù)化、自動(dòng)化操作的順利進(jìn)行。

造粒技術(shù)類(lèi)型及設(shè)備

目前，根據(jù)機(jī)理不同，造粒方法可以分為團(tuán)聚造粒法、流化造粒法、擠壓造粒法、擠出造粒法、破碎造粒法、熔融造粒法和噴霧造粒法等。根據(jù)這些方法，行業(yè)內(nèi)設(shè)計(jì)了相應(yīng)的造粒設(shè)備。

1.團(tuán)聚造粒法

團(tuán)聚造粒法是對(duì)物料表層噴射霧化的黏結(jié)劑而使物料發(fā)生團(tuán)聚，團(tuán)聚形成的微核在振動(dòng)、攪拌等工序的作用下逐漸成長(zhǎng)，最終形成所需的球形顆粒。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，常用的團(tuán)聚造粒設(shè)備可分為回轉(zhuǎn)滾筒型、回轉(zhuǎn)盤(pán)型、振動(dòng)造粒型和離心造粒型。

（1）回轉(zhuǎn)滾筒型造粒機(jī)

回轉(zhuǎn)滾筒造粒機(jī)的外壁固定設(shè)置有大齒輪和滾帶，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，兩端分別設(shè)置有進(jìn)料口和出料口，筒內(nèi)設(shè)置有攪拌軸，裝置內(nèi)通常具有內(nèi)分級(jí)、內(nèi)篩分、內(nèi)返料及內(nèi)破碎功能。物料從進(jìn)料端加入，在轉(zhuǎn)動(dòng)、震動(dòng)、攪拌等的作用下，使處于運(yùn)動(dòng)中的粉狀物料通過(guò)噴淋裝置濕潤(rùn)發(fā)生凝聚，將其制成顆粒，然后經(jīng)出料口流出。由于物料的不斷進(jìn)入，滾筒造粒機(jī)的不斷旋轉(zhuǎn)，可實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。

回轉(zhuǎn)滾筒型造粒機(jī)

（2）回轉(zhuǎn)盤(pán)型造粒機(jī)

回轉(zhuǎn)盤(pán)型造粒是將粉料加入造粒機(jī)中，粉料在離心力、摩擦力和重力的共同作用下進(jìn)行類(lèi)拋物線運(yùn)動(dòng)。圓盤(pán)造粒機(jī)是常見(jiàn)的回轉(zhuǎn)型設(shè)備，主要由圓盤(pán)、主軸、電機(jī)、刮刀及機(jī)架等組成，其中圓盤(pán)具有角度和轉(zhuǎn)速可調(diào)功能，影響圓盤(pán)造粒效果的主要因素是圓盤(pán)的旋轉(zhuǎn)速度、傾斜角和噴嘴孔直徑。

回轉(zhuǎn)盤(pán)型造粒機(jī)

（3）振動(dòng)型造粒機(jī)

振動(dòng)造粒是通過(guò)振動(dòng)作用使粉料做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到造粒的目的。常用的裝置有水平振動(dòng)盤(pán)式造粒機(jī)、振動(dòng)攪拌型造粒機(jī)和振動(dòng)輸出型造粒機(jī)。

振動(dòng)型造粒機(jī)

（4）離心型造粒機(jī)

離心造粒是向造粒機(jī)中加入定量的粉料，粉料在離心力、摩擦力和擋板的共同作用下，逐漸形成球狀顆粒。離心造粒法具有自動(dòng)化程度高、成本低、操作靈活等優(yōu)點(diǎn)，該方法也是目前較為常用的方法，離心造粒機(jī)通常由離心轉(zhuǎn)盤(pán)、離心腔及鼓風(fēng)機(jī)組成。

離心型造粒機(jī)

小結(jié)：

團(tuán)聚造粒法的設(shè)備種類(lèi)較多，不同的設(shè)備生產(chǎn)得到的顆粒性質(zhì)也不同，如密實(shí)度、球形度、粒度、成粒率等都各不相同，總體上顆粒的強(qiáng)度較高，斷面為多心圓，但由于顆粒都是在團(tuán)聚作用下形成的，因此致密度不高，表面也較粗糙。

影響團(tuán)聚造粒的因素有很多，包括水分、黏結(jié)劑、物料尺寸和凝集狀態(tài)等。水分對(duì)顆粒間液橋的形成起決定性作用，造粒前可以用水進(jìn)行預(yù)濕潤(rùn)，從而提高造粒的質(zhì)量；加入黏結(jié)劑則可以提高成粒率和顆粒強(qiáng)度，可根據(jù)需求來(lái)加入合適的量；物料尺寸是影響顆粒強(qiáng)度的重要因素，物料直徑越大，顆粒強(qiáng)度就越小。

2.流化造粒法

流化造粒是將熱風(fēng)通過(guò)床板吹入床體內(nèi)，使粉體在高速氣流中與空氣混合形成氣 -固混合流體，再向流化的粉體上噴灑霧狀黏結(jié)劑使其凝聚。

流化造粒法的常用裝置是流化床。

流化床造粒機(jī)

流化床設(shè)備可以進(jìn)行混合、造粒、干燥，甚至是包衣等工序，該設(shè)備操作時(shí)間短，可以進(jìn)行連續(xù)操作，降低了各工序間的物料轉(zhuǎn)移造成的損失。但通過(guò)該方法制得的顆粒較不規(guī)則、球形度差、密度小、粒子強(qiáng)度小、粒度分布較廣。影響流化造粒的因素有很多，如空氣溫度、黏合劑濃度、流化氣速率等。

3.擠壓造粒法

擠壓造粒是將混合料加入具有特定形狀的封閉壓模中，在外部壓力的作用下，粉體顆粒之間的空隙逐漸減小，直至粉體團(tuán)聚成型。

這種方法的常用設(shè)備有輥壓機(jī)、模壓機(jī)和壓片機(jī)。輥壓機(jī)常用于加工大量物料，但其制品粒度不夠均勻；模壓機(jī)主要用在對(duì)成品質(zhì)量、厚度、硬度和外觀有嚴(yán)

格規(guī)定的場(chǎng)合；壓片機(jī)一般用于生產(chǎn)均勻片劑，特別是用于粉末冶金和塑料成型。

擠壓造粒設(shè)備

輥壓型擠壓造粒機(jī)

擠壓造粒是較為常用的造粒方法，該方法制得的產(chǎn)品具有顆粒粒徑統(tǒng)一、外形較為美觀、密度大、無(wú)需干燥處理等優(yōu)點(diǎn)；其缺點(diǎn)是生產(chǎn)能力弱，容易黏渣，清理困難，對(duì)模具的磨損較大，需要施加巨大的機(jī)械力，較難制備粒徑為3 mm以下的顆粒。影響擠壓造粒的因素有很多，如原粉的粒度分布、造粒黏結(jié)劑、操作溫度和機(jī)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)等。

4.擠出造粒法

擠出造粒是將物料粉末與黏結(jié)劑在容器內(nèi)混合并制成軟材，隨后投入具有特定孔徑的孔板或篩網(wǎng)（板），在擠壓力的作用下使其通過(guò)篩孔，最后再經(jīng)適當(dāng)?shù)恼喂に嚨玫骄鶆蝾w粒。

常用的擠出造粒設(shè)備有螺旋擠出造粒機(jī)、旋轉(zhuǎn)擠出造粒機(jī)和搖擺擠出造粒機(jī)。其中，螺旋擠出機(jī)較為常用，軟材在螺旋桿旋轉(zhuǎn)的作用下從多孔摸具的另一側(cè)排出，得到圓柱狀顆粒，模具的孔徑和開(kāi)孔率對(duì)擠出造粒的效果影響較大。

擠出式造粒機(jī)

螺旋擠出造粒機(jī)

擠出造粒法生產(chǎn)得到的顆粒密度高，顆粒粒度可根據(jù)篩網(wǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且制得的顆粒機(jī)械強(qiáng)度高，內(nèi)部均勻，耐壓性好，但顆粒球形度不好，需進(jìn)行整形，并且造粒產(chǎn)品含水量較高，需要進(jìn)行干燥處理。

5.破碎造粒法

破碎造粒是將塊狀材料粉碎成大小合適的物料，通常可分為干法造粒和濕法造粒。

干法破碎造粒是將粉料在高壓下壓成大的坯塊，然后再經(jīng)高速粉碎機(jī)破碎成所需的粒度，這種方法成粒率不高，只有50%左右，且制品顆粒形狀各異，具有銳邊棱角，流動(dòng)性不佳。其優(yōu)點(diǎn)為所得顆粒受壓均勻，顆粒完整，密度很高，而且只需使用少量黏結(jié)劑。

對(duì)輥擠壓干法造粒機(jī)

濕式破碎造粒則是先將干粉狀物料加水形成混合料，通過(guò)高速攪拌使其破碎，然后經(jīng)過(guò)干燥、篩分得到所需的粒度，這種方法也被稱為攪拌混合造粒。常見(jiàn)的濕式破碎造粒設(shè)備為攪拌混合造粒機(jī)，該設(shè)備主要由容器、攪拌槳、切割刀等組成。造粒過(guò)程中，混合、捏合和造粒工序在一個(gè)容器中完成，與傳統(tǒng)的擠出造粒相比，具有節(jié)約時(shí)間、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)該方法制得的顆粒密度大、強(qiáng)度高，但顆粒的粒度均勻性及球形度不好。

攪拌混合造粒機(jī)

6.熔融造粒法

熔融造粒法是將熔融液體冷卻硬化后造粒，這種方法具有設(shè)備自動(dòng)化程度高、精度高、占地面積小、冷卻性能好等優(yōu)點(diǎn)，所生產(chǎn)的顆粒粒度易于保持，但由于這種方法能耗大、成本高，因此僅適用于低熔點(diǎn)的粉料。

熔融造粒設(shè)備大體可分為噴射型、噴動(dòng)床型、帶式冷凝型和轉(zhuǎn)鼓型。

熔融造粒設(shè)備

帶式冷凝型熔融造粒機(jī)

影響熔融造粒的因素有很多，如溫度、添加劑等。溫度會(huì)影響熔融液的表面張力和黏度，而成粒的關(guān)鍵在于控制熔融液的溫度；添加劑的作用是提高熔融液的表面張力，加快熔融液的成粒速率，因此選擇合適的添加劑十分關(guān)鍵。

7.噴霧造粒法

噴霧造粒法是一種將溶液制備成顆粒的技術(shù)。溶液（或漿液、混懸液）在噴嘴或離心轉(zhuǎn)盤(pán)的作用下成為微小液滴，液滴在高溫?zé)犸L(fēng)作用下形成干燥顆粒。噴霧造粒法具有可將液體直接變?yōu)楣腆w、干燥速度快和粒度范圍分布廣等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥及催化劑等行業(yè)。

噴霧造粒設(shè)備中最重要的部件是霧化器，它是噴霧造粒干燥機(jī)的“心臟”。目前常用的霧化器有3種，即氣流式霧化器、壓力式霧化器和旋轉(zhuǎn)式霧化器。

3種霧化器的區(qū)別為液體霧化的方式不同，氣流式霧化器是將壓縮空氣或蒸汽以高速噴出，氣體和液體之間的速度差會(huì)產(chǎn)生摩擦力，帶動(dòng)液體霧化噴出；壓力式霧化器是通過(guò)高壓泵使液體在高壓狀態(tài)下噴出而霧化；旋轉(zhuǎn)式霧化器通過(guò)高速轉(zhuǎn)盤(pán)使液體在離心力的作用下甩出，從而使其霧化。

不同類(lèi)型的霧化器

噴霧造粒設(shè)備

影響噴霧造粒的因素有很多，如噴霧壓力、造粒溫度、噴嘴、流化氣速和黏合劑濃度等。

幾種造粒方法的對(duì)比

下表是幾種上造粒方法相關(guān)特征的對(duì)比情況。

造粒方法的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

從表中可以發(fā)現(xiàn)，流化造粒、團(tuán)聚造粒方法不能滿足顆粒密度的要求；擠出造粒、擠壓造粒法所得到的顆粒整體上性能都較好；擠出造粒、攪拌破碎造粒所得到的顆粒球形度較差，且攪拌造粒污染大、效率低；熔融造粒的能耗大、成本高，且對(duì)于原料的熔點(diǎn)有一定要求；噴霧造粒法只適用于原料為溶液。

參考來(lái)源：

1.造粒方法及設(shè)備的研究進(jìn)展，謝曙釗、胥會(huì)祥、區(qū)漢東、王寧、白旭晶、胡志新（化工裝備技術(shù)）；

2.造粒方法簡(jiǎn)述，喬維克（制藥網(wǎng)）；

3.部分造粒設(shè)備企業(yè)產(chǎn)品原理描述。

粉體圈小吉

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