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沸腾干燥机在制药行业应用的改进建议

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     摘要:从沸腾干燥机的工作原理等入手,对目前该设备普遍存在的一些问题作了简要分析,并提出了一些改进建议。
  关键词:沸腾干燥;制药;存在问题;改进
  在固体制剂的生产工艺中,沸腾干燥机是经常被选用的设备。沸腾干燥具有传热效果良好、生产能力大、温度分布均匀、操作形式多样、物料停留时间可调、投资费用低廉和维修工作量较小等优点。在国内经过30多年的使用与改进,已显示出其在干燥领域的独特地位,目前在制药、化工、食品等方面越来越体现出它的重要作用。
  1沸腾干燥机的工作原理、流程与特点
  1.1工作原理
  沸腾干燥又称流化床干燥,它利用热空气流使湿颗粒悬浮,流态化的沸腾使物料进行热交换,通过热空气把蒸发的水分或有机溶媒带走,其采用热风流动对物料进行气—固二相悬浮接触的质热传递方式,达到湿颗粒干燥的目的[1]。流化床干燥技术涉及传热和传质两个相互过程。在对流干燥过程中,热空气通过与湿物料接触将热能传至物料表面,再由表面传至物料内部,这是一个传热过程;而湿物料受热后,表面水分首先气化,而内部水分以液态或气态扩散到物料表面,并不断气化到空气中,使物料的水分逐渐降低,完成干燥,这是一个传质过程。
  1.2工作流程
  物料通过料车运送到沸腾床,在气缸顶升作用下通过密封圈与沸腾床密封。然后,空气在引风机动力作用下,经过滤装置净化、散热器加热后,再经气流分布板(筛网)分配进入沸腾床(干燥室)。料斗内的物料在热风和搅拌作用下形成沸腾状态(即流态化),在大面积气、固两相接触中,物料内部的水分(或溶剂)在较短的时间内蒸发并随排出空气带走,物料被干燥。
  1.3技术特点
  (1)传热效果良好,床层内温度比较均匀,具有很高的热容量系数(或体积传热系数),生产能力大;
  (2)由于流化床内温度分布均匀,可避免产品的任何局部过热,所以特别适用于某些热敏物料的干燥(如磨芋、聚丙烯酰胺等);
  (3)在同一设备内可以进行连续操作,也可进行间歇操作;
  (4)物料在干燥器内的停留时间可以按需要进行调整,所以产品含水率稳定;
  (5)独立电气柜和PLC人机交互操作控制,集成了所有干燥参数设置,操作安全方便;
  (6)干燥装置机械传动部件少,设备的投资费用低廉,维修工作量较小。
  2对沸腾干燥机的改进建议
  经过长期的应用和发展,沸腾干燥机在结构、性能方面都有了明显的改善,质量也在不断提高,但还存在着一些问题,下面结合生产实践提出改进建议:
  2.1对热能利用不充分的改进建议
  沸腾干燥机从形式上来说是一种空气对流干燥设备,与传导型干燥设备相比,能耗确实要大一些,但如果采取一些措施,则可以达到很好的节能效果。建议:(1)加强设备的密封效果。目前大多数沸腾干燥机料斗与设备本体采用平面法兰连接,密封效果较差,建议设计时改用凹凸面法兰连接;(2)干燥器不少都采用钢管缠绕翅片进行换热,钢管虽可节约材料成本,但换热效果不好,建议改用铜管;(3)增加保温措施。对热交换器的外壳添加保温层,减少热能损失。
  2.2对捕集除尘装置的改进建议
  能够顺利进行流化工艺操作的基本条件是物料具有良好的流化状态,高效率的过滤除尘器使这种状态得以延续。过滤除尘器的除尘效率很大程度上决定了沸腾效果。目前使用的除尘方式主要有抖袋除尘和脉冲反吹除尘两种。
  2.2.1抖袋除尘
  通过气缸的往复运动实现捕集袋的摇振而达到除尘效果,其布袋采用防静电、无纤维脱落布制作,捕集袋采用整体吊装的形式。问题是布袋过滤器拆装不方便,吊筋选材不太合理容易引起变形,导致密封不严,也会引起跑粉和风量的变化,既污染了环境,又降低了产品收率。建议:过滤袋采用卡箍连接方式进行连接,吊筋选用不易变形的刚性材料,同时定期检查更换布袋。
  2.2.2脉冲反吹除尘
  随着国产电磁阀技术的进一步提高与价位的进一步降低,脉冲反吹除尘逐渐成为捕集装置的主流。目前采用的滤芯主要有布袋和不锈钢烧结网两种。其中,不锈钢烧结网滤芯是唯一对任何物料收率均能保证达到99%以上的产品。由于现在清洗技术的难题已基本解决,不锈钢烧结网滤芯在收率和使用寿命方面的优势逐步显现,药厂使用也越来越多。
  另外,随着环境保护的要求越来越高,建议完善除尘系统,增加二次除尘装置。
  2.3关于气流分布板(筛网)的改进建议
  沸腾干燥机中的气流分布板有两个作用,一是支承物料层,二是使气体分布均匀。分布板开孔的大小、形状、分布态势、开孔率等都对流体的分布起着至关重要的影响。气体分布不均匀,会使床层中出现“环流”,其趋于极端易使床层中某些部位出现“沟流”,而其余部位则是死床,这时大部分气体顺着床层中的某些通道以“沟流”的形式短路通过床层离去,使气固接触大为恶化,这是应该着力避免的。良好的分布板设计,应能抑制床层中出现不均匀性,即当床层中某些部位由于压降降低、气流速度增高时,分布板所产生的阻力应能抑制气流的增加,从而抑制流化的恶化。
  目前大部分沸腾干燥机使用的气流分布板形式单一,多采用垂直的打孔板或席形网板,物料在流化过程中很容易出现流化不均或产生死角等问题,不能确保颗粒中药品的均匀度,同时单一的开孔形式也不能满足不同药品的生产工艺要求。另一方面,为了减少药品的漏料损失,目前普遍采用多层网结构,气流分布板和沸腾床体多采用大量螺栓固定,拆卸不方便,不易清洗干净而产生残留引起交叉污染等问题。建议:利用计算机流体动力学模型、传热与传质模型,在气流分布板设计时对孔距、孔径、开孔率等参数进行空气动力学、热力学仿真计算并验证,以满足不同物料的生产工艺要求。在安装方式上,连接方式制成可拆卸式,以确保实现快装和彻底、完全的清洗。
  2.4对完善进风空气处理的建议
  热空气的采风口一般设置在辅机房,和加热装置、消音器安装在一起,辅机房与洁净区不设置直通的门窗,辅机房的空气洁净级别往往比较低,会影响药用热空气的质量,这就要求设备本身有良好的净化装置,否则未净化的空气会污染药品,难以达到GMP要求。
  目前国内许多设备对空气处理单元的配置为:初效过滤器—中效过滤器—蒸汽加热(或电加热)—(亚)高效过滤器。空气处理系统虽然配置了初、中、高效过滤器,但随着运行时间的不断增加,高效过滤器会出现堵塞或者破损,目前只能从外观上来鉴别判断是否需要更换,缺乏理论依据。提早更换会增加成本,推迟更换又会带来空气质量下降的风险,从而影响产品的质量。建议:在高效过滤器前后增加压差显示装置,当压差到达一定的数值后报警提示更换。
  此外,大多设备没有除湿装置,空气除湿问题始终存在,特别是在春末和夏季,空气湿度很大,如果不进行除湿会对物料的干燥产生很大影响。建议:增加除湿装置。
  许多沸腾干燥机设备的引风机与风阀不联动,这可能会导致在风机停机和蝶阀关闭之间引起空气倒流的现象。建议:风机的启停与风阀的开关联动起来,当风机启动时风阀同时打开,而当风机停止运行时,风阀同步关闭,以保证不会发生空气倒流。

  闪蒸干燥机主要广泛应用于化工业,食品业以及医疗业等大型的企业当中,闪蒸干燥机是在干燥设备市场上占最高的位置上,它不但是广大群众中最关心,最信用的一种干燥机型,更加是市场当中最有实际派用性,以及波动性的一种机型.它的具有的特点是:快速,时间短,价格低,消耗量低热风循环烘箱空气循环系统采用风机循环送风方式,风循环均匀高效。风源由循环送风电机(采用无触点开关)带动风轮经由加热器,而将热风送出,再经由风道 至烘箱内室,再将使用后的空气吸入风道成为风源再度循环,加热使用。确保室内温度均匀性。当因开关门动作引起温度值发生摆动时,送真空冷冻干燥技术,简称冻干,是将含水物料预先冻结,然后使之在真空状态下升华的一种方法。经冷冻干燥的物品,原有的生物化学特性基本不变,易于长期保存,加水后能恢复到冻干前的形态,并且能保持其原有生化特性,因此真空冷冻干燥技术在化学工业、生物制品等领域得到广泛应用。  喷雾干燥机由于具有很多的优势,所以在众多的干燥设备中,是应用较广泛的干燥设备之一,尤其是在小型造纸机械行业较为突出,为什么这么说呢?主要是它可以处理溶液、悬浮液或泥浆状物料,它可以让液体直接干燥成粉体,这是喷雾干燥设备的优点,喷雾干燥机技术之所以能在各个行业广泛使用,是因为机器在结构上有许实验室离心喷雾干燥机是一种可以同时完成干燥和造粒的装置。按工艺要求可以调节料液泵的压力、流量、喷孔的大小,得到所需的按一定大小比例的球形颗粒。离心喷雾干燥机为连续式常压干燥器的一种。用特殊设备将液料喷成雾状,使其与热空气接触而被干燥。离心喷雾干燥机用于干燥有些热敏性的液体、悬浮液和粘滞液体,如牛奶、

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