球磨新技术解决纳米植物粉体制备难题

　　植物中含有大量的蛋白质、氨基酸、维生素、纤维素、微量元素等有机物，以及数十种人体必需的无机矿物元素及药物成分，但是如果不将其破壁，些成分就不会被充分吸收。通过适宜的物理粉碎技术可将其破壁，从而使其有效成分被充分利用。在物理粉碎技术中，球磨技术以其高效率、低成本而受人青睐。但在纳米粉体制备中，尤其是纳米植物粉体制备方面，球磨技术遇到了新的挑战，颗粒不均匀，污染严重，加工时间过长等不足之处使其一度受到轻视。近年来，国内研究人员对多维摆动式纳米球磨技术和多层次分级纳米球磨技术进行了深入研究，并对其进行了改进，较好地解决了纳米植物粉体制备的技术难题。
　　■罐体夹套循环水冷却降低温度
　　多维摆动式纳米球磨技术和多层次分级纳米球磨技术均属高能球磨，会迅速升温，易使植物粉体焦化、碳化，为保持植物成分不变，保持恒定的低温是首先需要解决的问题。封闭式球磨法虽然可以加液氮冷却，但由于液氮的纯度问题（通常液氮纯度难以控制，植物容易受到污染），生产成本又高，而实践证明，采用罐体夹套循环水冷却，能够有效地控制加工过程的温度。
　　■多种方法控制原料湿度
　　通常植物干品含水量在5%~10%左右，使植物的韧性、弹性增加。为了增加其脆性，需去掉其中的水份，将微米粉体在55℃干燥4~6小时，干燥后再球磨加工，取得较好效果。如采用实验型设备做小样，可将根、茎、皮、叶、花、果捣碎（或小型粉碎机粗粉）直接干燥后装罐。如采用鲜嫩植物，则先用传统粉碎机打浆，再用高能球磨机制备纳米植物浆料，然后喷雾干燥。
　　■湿法浆磨法减弱物料黏韧性
　　一般植物药材中均含糖分，而含糖量过高会产生黏韧性问题，含油过多、含胶质过多也会出现黏韧性问题，如熟地、枸杞、大枣、乳香、没药等，易在球磨中粘球、粘罐、结球成团，不能达到好的粉碎效果。这些品种，如采用深冷冻球磨，则需加液氮会污染植物，冰箱冷冻取出加料会产生回温问题。对此，建议采用湿法浆磨，方法是：传统粉碎后加水搅成浆料，然后用球磨制备成纳米浆料，达到球磨效果后取出，采用喷雾干燥，较好地解决了此问题，保留了原植物的特性。
　　■纳米氧化锆球可减少污染
　　球磨技术，尤其是高能球磨技术污染问题很突出，如果采用钢球，不做冷却降温，物料污染很严重。在采用水冷却降温后，将钢球换成纳米氧化锆球，将罐体也换成氧化锆内衬，使物料的污染降到最低。如果是粉碎植物，半年才换一次磨球，可见污染相当低。加之锆元素也是人体牙齿与骨骼所需求的微量元素，在食品、保健品中有极微量的锆元素存在，有益无害。
　　■利用添加剂提高颗粒分散性
　　植物粉碎到纳米尺寸，其比表面积很大，表面能很高，表面电荷很多，加之其中为亲水性物质，极易吸水产生团聚现象，团聚的纳米植物粉体用水冲时很难分散，易产生沉淀，影响感观效果，口感也不佳。克服此缺点的方法一直是人们关注的焦点。近年，国内研究人员摸索出两套行之有效的方法：是磨前将微米级物料中加入分散剂，在球磨过程中进行表面改性，清除表面能，消除表面静电，提高其分散性；另一种是在球磨前在微米级物料中加入表面改性剂，通过球磨过程的研磨分散，对纳米植物颗粒表面进行改性处理，提高其分散性，可以长时间不出现沉淀。
　　■粒度控制在120~180纳米为宜
　　在药用植物粉体加工中，纳米植物粉体的平均粒径不应小于100纳米，在120~180纳米之间最好，因为此区间植物不但破壁，其内的细胞也已经打碎，其物理细化过程已经完成，可达到营养及药物成分的充分吸收作用（用于研究病毒的植物除外）。如果一味追求过小粒径，使其达到100纳米以下，则会增加其改性、变性及产生毒副作用的风险。纳米植物加工目的是为了提高其高吸收度，而以其生产新的改性材料，则言之尚早。
　　均匀度分布愈集中，则表示颗粒愈均匀。球磨制备纳米粉体的均匀度不佳，所以用来制备金属等严格地纳米改性材料很不理想。但用来制备纳米植物粉体则很适用，因为纳米植物物理加工是为了“保性”而不是改性。
　　颗粒控制大部分在60~180纳米。控制要点为最大程度地降低球磨时间。一般采用三步法：先经传统粉碎，再经气流粉碎（气流粉碎是物料之间的撞击，并不增加铁的污染），然后将微米级物料进行高能球磨制备成纳米粉体，大大地缩短球磨时间，减少污染。经过前两步的控制（如粉碎、过筛、气流粉碎、再过筛）使球磨颗粒不均匀的问题能在很大程度上得到解决，从而达到预期均匀度。