对沸腾干燥机进行适当改进满足制药行业的生产-常州市至尊机械设备有限公司

对沸腾干燥机进行适当改进满足制药行业的生产

发布日期：2012/5/14 13:53:05

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。
　　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：
　　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)加强沸腾干燥机的密封效果。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。
　　2.1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。
　　3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。
　　4对控制系统的改进建议
　　目前，流化床类设备的操作参数一般以操作人员的经验设定为主，但其完全可以实现智能化，对工艺参数也可以实现追溯，这就对流化床类设备的电气控制系统提出了较高要求。在电气控制系统中，需要有检测温度、湿度、压力、压差、风速、操作时间、粉尘浓度等一系列装置并得到基础数据，然后通过变送器输送和存储到触摸屏中，由触摸屏对数据进行储存分析，然后制定一个合适的工艺路线，即可实现智能化控制。
　　5对设备与生产工艺结合不够的改进建议
　　干燥工艺流程与设备设计不合理，会导致能量损失很大。为彻底解决这些问题，必须对产品的干燥特性进行系统的研究，以确定最佳的干燥工艺参数，如对被干燥物料的性质进行研究。物料本身的性质是影响干燥的最主要因素，物料的形状、大小、堆积厚度、水分的结合方式、化学特性等都会影响干燥速率。国内除少数企业外，大部分设备制造企业缺乏对制剂工艺技术的了解和进行工艺试验的必要条件，对各种物料的使用条件了解也不是很充分，故导致研发不足，很难进行新品种开发。
　　6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。
　　6.1温度控制
　　常用热风加热控制方式采用简单的“开”、“关”模式，当温度达到设定值时停止通汽，但换热器仍然有余热使空气温度继续上升，反之亦然，这样会造成温度波动过大，影响设备的干燥质量。建议：通过控制蒸汽流量的大小来保持进风温度的高低，开始升温时蒸汽流量较大，使进风温度尽快接近设定值，然后自动调节蒸汽量使其缓缓接近设定值，最后保持稳定的蒸汽量使进风温度保持稳定。
　　6.2进风量控制
　　大多的风量控制设备采用变频调速控制，但没有安装风量测量元件，生产过程中只能根据物料的流化状态随时通过人工进行风量大小的调节，因此不能保证风量的稳定和风量的相对恒定，而物料的变化、过滤袋阻力的变化等因素都会对风量的稳定造成影响，风量的变化又可影响干燥速度。建议：在进风管安装风量测量元件，实现自动控制，根据风量大小自动调节频率，从而保持生产过程中风量的基本恒定。
　　6.3在线湿度检测
　　增加在线湿度检测装置。方便用户根据实际情况调整参数，提高干燥的效率。
　　6.4沸腾干燥工艺的重复性和可追溯性
　　在实际生产中，操作人员对每次生产的设备工艺参数都要重新进行设定和修改，不能保证同样的产品采用同样的设备工艺参数进行生产，也就谈不上追溯性。根据GMP，要求设备能够储存一定量的生产工艺参数，确保生产的重复性和可追溯性，各个用户根据品种的多少来设定。沸腾干燥设备一般要求能够存储50种生产工艺，而目前国产设备大多做不到这一点。建议对PLC控制系统、机械执行机构进行改进和扩展，使功能更完善。如具有足够的内存，能够储存多种生产工艺，提供现场打印参数、数据保存、进行数据与数据PC连接功能等。
　　结语
　　本文从流化床式沸腾干燥机的工作原理等入手，结合工艺操作参总结了生产过程中的一些问题，并简要提出了该类设备改进的建议，希望设备生产厂家今后能研发出更多的能满足制药生产过程工艺要求、性能参数指标先进、可操作性强、环保、节能及经济技术指标先进的制药干燥设备。

由于其特殊的性能，许多产品对温度特别敏感。高温干燥会损害产品的原始性能，因此不合适。真空干燥可使水分和溶剂在低温下蒸发，而不会影响产品。与其他类型的干燥机相比，真空干燥机具有一些决定性的优势：*降低能源/运营成本*循环/干燥时间短*干燥过程可保护物料*干燥与几何形状无关*较大程度的干燥和品质*排除腐随着工业的快速发展，干燥设备已成为前所未有的不可缺少的设备。越来越多的物料需要在干燥状态下储存，市场反应表明，随着技术的进步，干燥工业将得到更广泛的发展。技术在工业干燥设备开发中起着越来越重要的作用。目前，越来越多的干燥设备应用于不同的行业，给企业带来更多的利益。干燥设备非常广泛地用于农业和化工行业干燥是工业部门各种化工过程中必不可少的单元操作。食品、制药、化工、塑料、木材、造纸等行业，在产品加工过程中使用干燥设备来消除水分。大多数干燥设备被分类为直接干燥机，其中使用热空气（接近大气压）提供热量以从产品中蒸发出水或其他溶剂。另一个重要的干燥机类别是真空干燥机，它涉及到在产品周围使用减压空气。由目前，已经开发出多种真空干燥机。它们具有许多优点，因此真空干燥机的应用日益广泛。下面我们一起来了解一下真空干燥机的优点吧。真空干燥机的优点1.干燥速度快，效率高，干燥周期短，能耗降低。2.由于微波加热，从内到外对物料进行同时加热，所以物料的内外温差小，干燥均匀。3.易于控制，可实现自动化生产。4.产真空干燥设备种类繁多，应用广泛，发展迅速。真空干燥机具有许多优点，下面就和小编一起来简单了解一下吧。真空干燥机的优点如下：1、低压氧含量低，可防止干燥物料氧化变质，干燥易燃易爆危险品。可以在低温下蒸发物料中的水分，易干燥热敏性物料；2、可以回收干燥物料中有价值的有用成分；3、防止干燥物料排放有毒有害