隨著我國經(jīng)濟又好又快的發(fā)展,和制藥、生化、精細(xì)化工、生物等行業(yè)的新品開發(fā)、新技術(shù)的研究,對新型干燥技術(shù)的需求量日益遞增,然而就我國目前干燥技術(shù)進(jìn)步而言,總體技術(shù)水平仍處于滯后狀態(tài),很難滿足相關(guān)行業(yè)因經(jīng)濟發(fā)展和產(chǎn)品優(yōu)化結(jié)構(gòu)及新品開發(fā)的需求。據(jù)市場動態(tài)調(diào)研和有關(guān)資料查新表明,我國大部分制藥、生化、精細(xì)化工等行業(yè)對易氧化物料且含有機溶劑的液態(tài)物料的干燥生產(chǎn),仍采用真空夾帶加熱的間隙操作方式生產(chǎn)。以真空干燥、低沸點(在真空度-0.085Mpa的狀態(tài)下,加熱溫度達(dá)到90℃時,濕份即令氣化),和抗氧化性(真空干燥采用夾套加熱的方式,其傳熱氣體不直接與物料接觸,規(guī)避了易氧化物料在干燥過程受氧化破壞而導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量問題)的優(yōu)點。因此,真空干燥技術(shù)至今仍于上述相關(guān)行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。然而真空干燥,是以一次投料量的間隙性生產(chǎn),因此其生產(chǎn)能力則受到極大地限制,同時間隙生產(chǎn)則很難實現(xiàn)對有機溶劑在干燥過程中的回收,因此,造成嚴(yán)重的環(huán)境污染,為此,真空干燥技術(shù)很難滿足當(dāng)代相關(guān)行業(yè)優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和新品研發(fā)及產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)的需要。
隨著干燥技術(shù)的進(jìn)步,目前我國已有噴霧干燥閉路循環(huán)技術(shù)的研究,該技術(shù)的核心技術(shù)是以離心式噴霧的形式,實現(xiàn)對懸浮體液態(tài)物料的干燥生產(chǎn),但基于離心霧化盤徑向運轉(zhuǎn)速度慢(霧化盤運轉(zhuǎn)速度與霧化盤的體積有直接關(guān)系,為此至今較為成熟的離心霧化盤的運轉(zhuǎn)速度為18000r/pm)等技術(shù)因素,因此,離心式噴霧的液態(tài)固含量則限于10~30%范圍內(nèi)。由于霧化固含量較低,不僅影響了生產(chǎn)能力,同時也相應(yīng)增加了干燥生產(chǎn)的能源消耗,其干燥溫度一般在250℃以上,以高溫的加熱方式獲得粉體的成品質(zhì)量(由于霧化固含量低,因此干燥后的成品即為粉體結(jié)構(gòu))。因此,高溫加熱不僅增大了能源消耗,對含有機溶媒的液態(tài)物料干燥而言,則存在極大事故隱患。加之,離心噴霧由于其離心作用,極易造成液滴飛濺粘結(jié)于干燥塔壁,造成焦結(jié)粘壁現(xiàn)象極其嚴(yán)重,以及該技術(shù)不具備溶劑回收功能,仍然存在二次污染的隱患,為此,離心噴霧閉路循環(huán)技術(shù)能否符合高固含量粘狀、稠狀懸浮體液態(tài)物料,且具備有機溶媒的干燥生產(chǎn),則有待于進(jìn)一步的探討。
氣流式噴霧干燥塔為干燥技術(shù)領(lǐng)域,屬熱物理工程范疇,廣泛適用于制藥、生化、精細(xì)化工、生物等行業(yè)具備易氧化,含有機溶媒液態(tài)物料的干燥和溶劑的回收,具有節(jié)能,減排低碳的實用性和使用經(jīng)濟性。該產(chǎn)品創(chuàng)新的應(yīng)用氮氣為傳導(dǎo)傳熱介質(zhì),同時采用閉路循環(huán)技術(shù),結(jié)合氣流噴霧干燥連續(xù)生產(chǎn),zui大限度的解決了含有機溶劑液態(tài)物料,且含易氧化物資干燥難的技術(shù)問題,同時在連續(xù)干燥過程,采用冷凝冷卻技術(shù),實現(xiàn)對有機溶媒的回收利用,在達(dá)到產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)減排的基礎(chǔ)上,展現(xiàn)了資源利用zui大化的循環(huán)經(jīng)濟性。同時采用智能控制及自診斷功能,在達(dá)到提高裝備控制精度的基礎(chǔ)上,又彰顯了機電一氣化自動控制程度,達(dá)到方便、快捷和現(xiàn)代生產(chǎn)的管理水平。項目設(shè)備的實施,為上述行業(yè)的經(jīng)濟發(fā)展提供了節(jié)能減排的基礎(chǔ)設(shè)施,以此優(yōu)化了產(chǎn)品結(jié)構(gòu),調(diào)整經(jīng)濟發(fā)展方式,和新品開發(fā)提供基礎(chǔ)設(shè)備和技術(shù)支撐。
在制藥行業(yè)中對原料藥的干燥尤為重要,其使用的干燥機必須符合GMP要求,保證藥品生產(chǎn)過程的合理、產(chǎn)品均一、無積料、可以滿足在線清洗(CIP)要求等,用于無菌原料藥上的干燥裝置還要滿足在線滅菌(SIP)的要求。
通常,人們把采用熱物理方法去濕的過程稱為“干燥”,其特征是采用加熱、降溫、減壓或其它能量傳遞的方式使物料中的濕分產(chǎn)生揮發(fā)、冷凝、升華等相變過程與物體分離以達(dá)到去濕目的。目前,我國原料藥干燥設(shè)備類型比較多,大致有真空干燥箱、真空回轉(zhuǎn)干燥、三合一設(shè)備、氣流干燥、噴霧干燥、沸騰干燥、流化床干燥等。下面以噴霧干燥為實例,結(jié)合制藥工藝實際和GMP要求,談?wù)勚扑幮袠I(yè)對噴霧干燥的要求。
1.制藥行業(yè)對噴霧干燥塔的要求
1)霧化裝置
噴霧干燥塔的霧化裝置一般有離心式、壓力式以及氣流式。離心式霧化器其離心盤的傳動軸部分處干燥室內(nèi)外,防止軸封之細(xì)粒脫落比較困難;壓力式霧化系統(tǒng)其料液要經(jīng)過高壓泵壓送,運作時活塞與缸體的磨擦及連桿的密封都會影響料液之潔凈。比較之下,氣流霧化因霧化用的空氣以及料液在進(jìn)塔之前均可先經(jīng)潔凈過濾,濾除其所夾帶之顆粒(包括細(xì)菌),故而比較適宜藥品行業(yè)的干燥。
2)料液及霧化用壓縮空氣的過濾
噴干前的料液在引入噴塔之前應(yīng)經(jīng)0.3μm的微孔膜過濾,同時霧化用壓縮空氣在經(jīng)微孔膜過濾之前還應(yīng)將其所夾帶之油、水先行去除。
3)熱空氣
熱空氣源自大氣,所夾帶塵粒等的數(shù)量較多,而且流量大,加熱后溫度要求達(dá)到140℃以上,加熱器在運轉(zhuǎn)中會剝落顆粒。為此,熱空氣過濾系統(tǒng)應(yīng)按照熱空氣溫度要求來考慮,開發(fā)出能耐溫耐久長期運轉(zhuǎn)的空氣過濾器。
4)干燥產(chǎn)品的送出
在干品的排出口周圍要用潔凈空氣保護(hù),以防周圍環(huán)境的塵?;螂s物混入干燥產(chǎn)品。
2.制藥行業(yè)對噴霧干燥塔的期望
從噴霧干燥塔的工作原理可知:噴霧干燥塔的干燥過程類似于氣流干燥,空氣初濾后由加熱器加熱,產(chǎn)生的熱空氣經(jīng)若干級過濾(按藥品等級選用),然后于干燥室頂部蝸殼通道由熱風(fēng)分配器產(chǎn)生均勻旋轉(zhuǎn)的氣流進(jìn)入干燥室內(nèi)。物料經(jīng)過濾通過離心式霧化盤或壓力噴嘴,產(chǎn)生分散、微細(xì)的料霧,料霧與旋流的熱空氣接觸,水分迅速蒸發(fā),在極短的時間內(nèi)物料得到干燥。
當(dāng)然,由于中國制藥機械起步較晚,故目前國內(nèi)使用的噴霧干燥塔與國外同類設(shè)備還存在一定的差距。如果把干燥機比做一個人,控制系統(tǒng)就相當(dāng)于人的神經(jīng),控制水平?jīng)Q定干燥機的反應(yīng)速度。許多經(jīng)干燥過的物料都成為產(chǎn)品,也就是說,干燥往往是生產(chǎn)的zui后一道工序,干燥過程控制的穩(wěn)定性在某種程度上決定產(chǎn)品的質(zhì)量。干燥操作一般有兩種生產(chǎn)方式,一種是連續(xù)生產(chǎn),另一種是間歇式生產(chǎn),不論哪一種生產(chǎn)方式,控制手段對穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量都起十分重要的作用。對于連續(xù)生產(chǎn)過程,各種操作參數(shù)的關(guān)聯(lián)因素,如熱量、風(fēng)量、進(jìn)料量、設(shè)備運行參數(shù)、在線測量儀器之間的連鎖關(guān)系都應(yīng)采用適當(dāng)?shù)目刂剖侄蝸硗瓿?。對于間歇式生產(chǎn)過程,干燥終點的控制也應(yīng)由控制裝置完成。同國外設(shè)備相比,我國生產(chǎn)的干燥設(shè)備主要以手動或半自動控制手段,各參數(shù)間不能相互關(guān)聯(lián),操作中人為因素較多,客觀上也影響產(chǎn)品質(zhì)量。
其次,干燥機涉及到物料的輸送、傳熱、流體運動、甚至粉碎等多種過程,對設(shè)備或機械的加工制造要求較高。多年來,國內(nèi)干燥機的加工手段、加工設(shè)備還采取比較傳統(tǒng)的手工制造,不論是設(shè)備的使用功能、外觀上都受一定影響。不僅如此,手工單件制造使部件的尺寸不能保證具有良好的互換性,對干燥機的維修、易損件的互換帶來諸多不便。國外的干燥機多數(shù)采用自動焊接技術(shù),焊縫拋光處理,設(shè)備表面也采取拋光處理或鈍化處理。要想縮短與國外的差距,我們只有從設(shè)備的智能化、加工手段、加工質(zhì)量等方面著手加以改進(jìn)。
3.結(jié)束語
噴霧干燥塔的未來發(fā)展將在深入研究干燥機理和物料干燥特性,掌握對不同物料的*操作條件下,開發(fā)和改進(jìn)噴霧干燥塔。另外,大型化、高強度、高經(jīng)濟性,以及改進(jìn)對原料的適應(yīng)性和產(chǎn)品質(zhì)量,是噴霧干燥塔發(fā)展的基本趨勢。同時,噴霧干燥塔的發(fā)展還要重視節(jié)能和能量綜合利用,以及發(fā)展干燥機的自動控制技術(shù)、以保證*操作條件的實現(xiàn)。另外,隨著人類對環(huán)保的重視,改進(jìn)噴霧干燥塔的環(huán)境保護(hù)措施以減少粉塵和廢氣的外泄等,也將是需要深入研究的方向。
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