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對沸騰干燥機進行適當改進滿足制藥行業的生產 |
| 發布日期：2012/5/14 13:53:05 |
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在固體制劑的生產工藝中，沸騰干燥機是經常被選用的設備。沸騰干燥具有傳熱效果良好、生產能力大、溫度分布均勻、操作形式多樣、物料停留時間可調、投資費用低廉和維修工作量較小等優點。在國內經過30多年的使用與改進，已顯示出其在干燥領域的獨特地位，目前在制藥、化工、食品等方面越來越體現出它的重要作用。
經過長期的應用和發展，沸騰干燥機在結構、性能方面都有了明顯的改善，質量也在不斷提高，但還存在著一些問題，下面結合生產實踐提出改進建議：
1對熱能利用不充分的改進建議
沸騰干燥機從形式上來說是一種空氣對流干燥設備，與傳導型干燥設備相比，能耗確實要大一些，但如果采取一些措施，則可以達到很好的節能效果。建議：(1)加強沸騰干燥機的密封效果。目前大多數沸騰干燥機料斗與設備本體采用平面法蘭連接，密封效果較差，建議設計時改用凹凸面法蘭連接；(2)干燥器不少都采用鋼管纏繞翅片進行換熱，鋼管雖可節約材料成本，但換熱效果不好，建議改用銅管；(3)增加保溫措施。對熱交換器的外殼添加保溫層，減少熱能損失。
2對捕集除塵裝置的改進建議
能夠順利進行流化工藝操作的基本條件是物料具有良好的流化狀態，高效率的過濾除塵器使這種狀態得以延續。過濾除塵器的除塵效率很大程度上決定了沸騰效果。目前使用的除塵方式主要有抖袋除塵和脈沖反吹除塵兩種。
2.1抖袋除塵
通過氣缸的往復運動實現捕集袋的搖振而達到除塵效果，其布袋采用防靜電、無纖維脫落布制作，捕集袋采用整體吊裝的形式。問題是布袋過濾器拆裝不方便，吊筋選材不太合理容易引起變形，導致密封不嚴，也會引起跑粉和風量的變化，既污染了環境，又降低了產品收率。建議：過濾袋采用卡箍連接方式進行連接，吊筋選用不易變形的剛性材料，同時定期檢查更換布袋。
2.2脈沖反吹除塵
隨著國產電磁閥技術的進一步提高與價位的進一步降低，脈沖反吹除塵逐漸成為捕集裝置的主流。目前采用的濾芯主要有布袋和不銹鋼燒結網兩種。其中，不銹鋼燒結網濾芯是唯一對任何物料收率均能保證達到99％以上的產品。由于現在清洗技術的難題已基本解決，不銹鋼燒結網濾芯在收率和使用壽命方面的優勢逐步顯現，藥廠使用也越來越多。
另外，隨著環境保護的要求越來越高，建議完善除塵系統，增加二次除塵裝置。
3對完善進風空氣處理的建議
熱空氣的采風口一般設置在輔機房，和加熱裝置、消音器安裝在一起，輔機房與潔凈區不設置直通的門窗，輔機房的空氣潔凈級別往往比較低，會影響藥用熱空氣的質量，這就要求設備本身有良好的凈化裝置，否則未凈化的空氣會污染藥品，難以達到GMP要求。
目前國內許多設備對空氣處理單元的配置為：初效過濾器—中效過濾器—蒸汽加熱（或電加熱）—（亞）高效過濾器。空氣處理系統雖然配置了初、中、高效過濾器，但隨著運行時間的不斷增加，高效過濾器會出現堵塞或者破損，目前只能從外觀上來鑒別判斷是否需要更換，缺乏理論依據。提早更換會增加成本，推遲更換又會帶來空氣質量下降的風險，從而影響產品的質量。建議：在高效過濾器前后增加壓差顯示裝置，當壓差到達一定的數值后報警提示更換。
此外，大多設備沒有除濕裝置，空氣除濕問題始終存在，特別是在春末和夏季，空氣濕度很大，如果不進行除濕會對物料的干燥產生很大影響。建議：增加除濕裝置。
許多設備的引風機與風閥不聯動，這可能會導致在風機停機和蝶閥關閉之間引起空氣倒流的現象。建議：風機的啟停與風閥的開關聯動起來，當風機啟動時風閥同時打開，而當風機停止運行時，風閥同步關閉，以保證不會發生空氣倒流。
4對控制系統的改進建議
目前，流化床類設備的操作參數一般以操作人員的經驗設定為主，但其完全可以實現智能化，對工藝參數也可以實現追溯，這就對流化床類設備的電氣控制系統提出了較高要求。在電氣控制系統中，需要有檢測溫度、濕度、壓力、壓差、風速、操作時間、粉塵濃度等一系列裝置并得到基礎數據，然后通過變送器輸送和存儲到觸摸屏中，由觸摸屏對數據進行儲存分析，然后制定一個合適的工藝路線，即可實現智能化控制。
5對設備與生產工藝結合不夠的改進建議
干燥工藝流程與設備設計不合理，會導致能量損失很大。為徹底解決這些問題，必須對產品的干燥特性進行系統的研究，以確定最佳的干燥工藝參數，如對被干燥物料的性質進行研究。物料本身的性質是影響干燥的最主要因素，物料的形狀、大小、堆積厚度、水分的結合方式、化學特性等都會影響干燥速率。國內除少數企業外，大部分設備制造企業缺乏對制劑工藝技術的了解和進行工藝試驗的必要條件，對各種物料的使用條件了解也不是很充分，故導致研發不足，很難進行新品種開發。
6關于氣流分布板（篩網）的改進建議
沸騰干燥機中的氣流分布板有兩個作用，一是支承物料層，二是使氣體分布均勻。分布板開孔的大小、形狀、分布態勢、開孔率等都對流體的分布起著至關重要的影響。氣體分布不均勻，會使床層中出現“環流”，其趨于極端易使床層中某些部位出現“溝流”，而其余部位則是死床，這時大部分氣體順著床層中的某些通道以“溝流”的形式短路通過床層離去，使氣固接觸大為惡化，這是應該著力避免的。良好的分布板設計，應能抑制床層中出現不均勻性，即當床層中某些部位由于壓降降低、氣流速度增高時，分布板所產生的阻力應能抑制氣流的增加，從而抑制流化的惡化。
目前大部分沸騰干燥機使用的氣流分布板形式單一，多采用垂直的打孔板或席形網板，物料在流化過程中很容易出現流化不均或產生死角等問題，不能確保顆粒中藥品的均勻度，同時單一的開孔形式也不能滿足不同藥品的生產工藝要求。另一方面，為了減少藥品的漏料損失，目前普遍采用多層網結構，氣流分布板和沸騰床體多采用大量螺栓固定，拆卸不方便，不易清洗干凈而產生殘留引起交叉污染等問題。建議：利用計算機流體動力學模型、傳熱與傳質模型，在氣流分布板設計時對孔距、孔徑、開孔率等參數進行空氣動力學、熱力學仿真計算并驗證，以滿足不同物料的生產工藝要求。在安裝方式上，連接方式制成可拆卸式，以確保實現快裝和徹底、完全的清洗。
6.1溫度控制
常用熱風加熱控制方式采用簡單的“開”、“關”模式，當溫度達到設定值時停止通汽，但換熱器仍然有余熱使空氣溫度繼續上升，反之亦然，這樣會造成溫度波動過大，影響設備的干燥質量。建議：通過控制蒸汽流量的大小來保持進風溫度的高低，開始升溫時蒸汽流量較大，使進風溫度盡快接近設定值，然后自動調節蒸汽量使其緩緩接近設定值，最后保持穩定的蒸汽量使進風溫度保持穩定。
6.2進風量控制
大多的風量控制設備采用變頻調速控制，但沒有安裝風量測量元件，生產過程中只能根據物料的流化狀態隨時通過人工進行風量大小的調節，因此不能保證風量的穩定和風量的相對恒定，而物料的變化、過濾袋阻力的變化等因素都會對風量的穩定造成影響，風量的變化又可影響干燥速度。建議：在進風管安裝風量測量元件，實現自動控制，根據風量大小自動調節頻率，從而保持生產過程中風量的基本恒定。
6.3在線濕度檢測
增加在線濕度檢測裝置。方便用戶根據實際情況調整參數，提高干燥的效率。
6.4沸騰干燥工藝的重復性和可追溯性
在實際生產中，操作人員對每次生產的設備工藝參數都要重新進行設定和修改，不能保證同樣的產品采用同樣的設備工藝參數進行生產，也就談不上追溯性。根據GMP，要求設備能夠儲存一定量的生產工藝參數，確保生產的重復性和可追溯性，各個用戶根據品種的多少來設定。沸騰干燥設備一般要求能夠存儲50種生產工藝，而目前國產設備大多做不到這一點。建議對PLC控制系統、機械執行機構進行改進和擴展，使功能更完善。如具有足夠的內存，能夠儲存多種生產工藝，提供現場打印參數、數據保存、進行數據與數據PC連接功能等。
結語
本文從流化床式沸騰干燥機的工作原理等入手，結合工藝操作參總結了生產過程中的一些問題，并簡要提出了該類設備改進的建議，希望設備生產廠家今后能研發出更多的能滿足制藥生產過程工藝要求、性能參數指標先進、可操作性強、環保、節能及經濟技術指標先進的制藥干燥設備。 |
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因為科技的發展，和市場的需求使得化工設備呈多樣性的發展，生產出來了許多的像高溫烘箱、冷凍干燥設備等這些新型的化工設備，來不斷的滿足我們的生活和生產的需求。每個化工設備可以說它們都擁有自己的獨特的工作原理，因工作原理的不同，而使它們的特性不經相同，從而產生不同的化工設備，而我們了解這些化工設備的工作原真空干燥特性進行了研究。干燥實驗在2.5,5和10千帕的真空室壓力下進行，并且干燥溫度從30至50℃。干燥的壓力和溫度的干燥速度和樣品的干燥收縮的影響進行了評價。用于說明真空干燥過程中合適的模型被選擇擬合四種常用烘干模式和建議的多項式模型的實驗數據;有效水分擴散系數和活化能用菲克擴散方程的無窮級數解低溫連續真空設備的各項工藝指標正好介于上述兩種設備之間，它能使干燥制品內部形成多孔疏松狀，保留產品的原有物料性質，外觀良好，由于是真空低溫干燥，因此可以滿足極大部分熱敏性物料的加工要求。低溫連續真空干燥機突破了真空狀態下的連續進出料的技術難題，使靜態干燥成功轉化為動態干燥。在大幅度提高了干燥制品產量這通常是用熱來完成，以減少空氣的濕度，但在一個真空干燥器中，溫度并不需要那么高，干燥是常快。它也可以實現非常高的水平干的，這可能是在某些情況下期望的。使用鉻酐專用雙錐回轉真空干燥機也減少了風險的工人。與其他類型的干燥設備，還有通風煙霧和顆粒，可以使人們生病或迫使人們穿防護服。用鉻酐專用雙錐回轉真空干真空干燥是在其中材料在減壓環境，從而降低所需的快速干燥的加熱干燥的方法。它不發生在一個真正的真空，盡管名稱。干燥包括減少在一個對象中的水分，并且其中空氣比被干燥的對象，這鼓勵水分蒸發出來干燥器中的環境中完成的。用于此過程的設備被稱為真空干燥機，并能規模從設計適合在廚房柜臺到被用來處理之類的東西木材產
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