У працэсе вытворчасці цвёрдых лекавых формаў часта выбіраюць сушылкі з кіпячым пластом. Сушылкі з кіпячым пластом прапануюць такія перавагі, як выдатны цеплаабмен, высокая вытворчая магутнасць, раўнамернае размеркаванне тэмпературы, розныя рэжымы працы, рэгуляваны час знаходжання матэрыялу, нізкія інвестыцыйныя выдаткі і мінімальнае абслугоўванне.
Пасля больш чым 30 гадоў выкарыстання і ўдасканалення ў Кітаі яны прадэманстравалі унікальнае становішча ў галіне сушкі, і іх важная роля становіцца ўсё больш відавочнай у фармацэўтычнай, хімічнай і харчовай прамысловасці.
1. Прынцып працы, працэс і характарыстыкі сушылак з кіпячым слоем
1.1 Прынцып працы Сушылкі з кіпячым пластом, таксама вядомыя як сушка з кіпячым пластом, выкарыстоўваюць адфільтраванае чыстае паветра. За кошт канвектыўнага цеплаабмену ў цеплаабменніку тэмпература паветра павышаецца да пэўнага значэння перад уваходам у галоўны размеркавальны паветравод. Затым паветра размяркоўваецца клапанамі ў сушылку з кіпячым пластом, а вільготны матэрыял паступае з сілкавальніка. З-за ціску паветра матэрыял пераходзіць у стан кіпення ў сушылцы, забяспечваючы дастатковы кантакт паміж гарачым паветрам і матэрыялам, узмацняючы працэс цепла- і масаабмену, а таксама спрыяючы выпарэнню і аддзяленню вільгаці ў матэрыяле за кароткі час. Пасля высыхання матэрыял выводзіцца з разгрузнага порта, а выхлапныя газы - з верхняй часткі псевдоожиженного пласта. Перад выкідам у атмасферу цвёрды парашок убіраецца цыклонным пылазборнікам і рукаўным фільтрам.
1.2 Працоўны ход: Матэрыял транспартуецца ў псевдоожиженный пласт з дапамогай каляскі для матэрыялаў і ўшчыльняецца да пласта ўшчыльняльным кольцам пад дзеяннем механізму пад'ёму цыліндра. Затым паветра, якое прыводзіцца ў рух вентылятарам, ачышчаецца фільтрам, награваецца радыятарам, а затым размяркоўваецца ў псевдоожиженном слоі (сушыльнай камеры) праз пласціну размеркавання паветранага патоку (экран). Матэрыял у бункеры ўтварае псевдоожиженное стан (г.зн. псевдоожиженный пласт) пад дзеяннем гарачага паветра і мяшання. Пры двухфазным кантакце газ-цвёрдае рэчыва вялікай плошчы вільгаць (або растваральнік) унутры матэрыялу выпараецца за кароткі час і выносіцца разам з адпрацаваным паветрам, такім чынам высушваючы матэрыял.
1.3 Тэхнічныя характарыстыкі (1) Выдатны эфект цеплааддачы, адносна аднастайная тэмпература ў пласты, высокі каэфіцыент цеплаёмістасці (або аб'ёмны каэфіцыент цеплааддачы) і вялікая вытворчая магутнасць; (2) Дзякуючы раўнамернаму размеркаванню тэмпературы ў кіпячым слоі можна пазбегнуць лакальнага перагрэву прадукту, што робіць яго асабліва прыдатным для сушкі пэўных тэрмаадчувальных матэрыялаў (такіх як канжак, поліакрыламід і г.д.); (3) У адным і тым жа абсталяванні можна выконваць бесперапынную або перыядычную працу; (4) Час знаходжання матэрыялу ў сушылцы можна рэгуляваць па меры неабходнасці, што прыводзіць да стабільнага ўтрымання вільгаці ў прадукце; (5) Незалежны электрычны шафа і кіраванне інтэрфейсам чалавек-машына PLC, інтэгруючы ўсе налады параметраў сушкі, забяспечваючы бяспечную і зручную працу; (6) Меншая колькасць кампанентаў механічнай трансмісіі ў сушыльнай прыладзе, што прыводзіць да нізкіх інвестыцыйных выдаткаў на абсталяванне і мінімальнай нагрузкі на тэхнічнае абслугоўванне.
2. Прапановы па ўдасканаленні сушылак з кіпячым пластом Пасля працяглага прымянення і развіцця сушылкі з кіпячым пластом істотна палепшыліся ў структуры і прадукцыйнасці, і іх якасць пастаянна паляпшаецца. Аднак некаторыя праблемы ўсё ж існуюць. Зыходзячы з вытворчай практыкі, прапаноўваюцца наступныя прапановы па ўдасканаленні:
2.1 Прапановы па паляпшэнні недастатковага выкарыстання цяпла Сушылкі з кіпячым пластом, па сутнасці, з'яўляюцца канвекцыйным сушыльным абсталяваннем. У параўнанні з кандуктыўным сушыльным абсталяваннем іх энергаспажыванне сапраўды вышэй. Аднак пры пэўных мерах можна дасягнуць значнай эканоміі энергіі. Прапановы: (1) Павысіць эфект герметызацыі абсталявання. У цяперашні час большасць бункераў сушылак з кіпячым пластом злучаны з корпусам абсталявання з дапамогай плоскіх фланцаў, што прыводзіць да дрэннай герметычнасці. Рэкамендуецца выкарыстоўваць у канструкцыі рэльефныя тарцовыя фланцы. У многіх імпартных помпавых сушылках для цеплаабмену выкарыстоўваюцца сталёвыя трубы, накручаныя на рэбры. У той час як сталёвыя трубы могуць зэканоміць выдаткі на матэрыялы, іх эфект цеплаабмену дрэнны. Замест іх рэкамендуецца выкарыстоўваць медныя трубы. (2) Узмацніць меры ізаляцыі. Дадайце ізаляцыйны пласт на знешнюю абалонку цеплаабменніка, каб паменшыць страты цяпла. 2.2 Прапановы па ўдасканаленні прылады збору пылу
Асноўнай умовай паспяховай працы з кіпячым пластом з'яўляецца тое, што матэрыял мае добры стан флюідызацыі, які падтрымліваецца высокаэфектыўным пылазборнікам фільтра. Эфектыўнасць флюідызацыі ў значнай ступені вызначае эфектыўнасць выдалення пылу пылазборніка фільтра. У цяперашні час асноўнымі метадамі выдалення пылу з'яўляюцца збор пылу мяшком устрэсвання і збор пылу імпульснай бруёй.
Прапанова: выкарыстоўвайце заціскныя злучэнні для фільтруючых пакетаў, выбірайце цвёрдыя матэрыялы, якія цяжка дэфармуюцца для падвесных стрыжняў, і рэгулярна правярайце і замяняйце фільтруючыя пакеты.
2.3 Прапановы па паляпшэнні пласціны размеркавання паветранага патоку (экрана)
Пласціна размеркавання паветранага патоку ў сушылцы з кіпячым пластом выконвае дзве функцыі: падтрымлівае пласт матэрыялу і забяспечвае раўнамернае размеркаванне газу. Памер, форма, малюнак размеркавання і суадносіны адтулін у размеркавальнай пласціне аказваюць вырашальны ўплыў на размеркаванне вадкасці. Нераўнамернае размеркаванне газу можа выклікаць "цыркуляцыю" ўнутры кіпячага пласта. У крайніх выпадках гэта можа прывесці да "каналізавання" ў некаторых раёнах, у той час як іншыя застаюцца ў стагнацыі. У гэтай сітуацыі большая частка газу замыкаецца праз пэўныя каналы ў пласце, значна пагаршаючы кантакт газу і цвёрдага рэчыва - сітуацыі, якой варта пазбягаць. Добра прадуманая размеркавальная пласціна павінна ліквідаваць няроўнасці ўнутры ложка. Гэта значыць, калі падзенне ціску памяншаецца і хуткасць паветранага патоку павялічваецца ў пэўных участках пласта, супраціўленне, якое ствараецца размеркавальнай пласцінай, павінна быць у стане здушыць павелічэнне паветранага патоку, тым самым прадухіляючы пагаршэнне флюідызацыі.
У цяперашні час большасць сушылак з кіпячым пластом выкарыстоўваюць адзін тып размеркавальнай пласціны паветранага патоку, часта вертыкальную перфараваную пласціну або тканую сеткаватую пласціну. Гэта лёгка прыводзіць да нераўнамернага флюідызацыі або мёртвых зон падчас флюідызацыі матэрыялу, не забяспечваючы аднастайнасці прэпарата ўнутры часціц. Акрамя таго, адна канструкцыя перфарацыі не можа адпавядаць патрабаванням працэсу вытворчасці розных лекаў. З іншага боку, каб паменшыць уцечку лекаў, звычайна выкарыстоўваюцца шматслаёвыя сеткаватыя структуры. Пласціна размеркавання паветранага патоку і псевдоожиженный пласт часта фіксуюцца шматлікімі нітамі, што робіць разборку нязручнай, чыстку складанай і схільнай да назапашвання рэшткаў, што прыводзіць да перакрыжаванага забруджвання. Рэкамендацыя: выкарыстоўвайце аўтаматызаваныя мадэлі дынамікі вадкасці і мадэлі цепла- і масаабмену для выканання аэрадынамічных і тэрмадынамічных разлікаў мадэлявання і праверкі такіх параметраў, як адлегласць паміж адтулінамі, дыяметр адтулін і каэфіцыент адкрытай плошчы падчас распрацоўкі пласціны размеркавання паветранага патоку, каб адпавядаць патрабаванням вытворчага працэсу розных матэрыялаў. Што тычыцца ўстаноўкі, спосаб злучэння павінен быць здымным, каб забяспечыць хуткую ўстаноўку і дбайную ачыстку.
2.4 Рэкамендацыі па паляпшэнні ачысткі паветра на ўваходзе
Гарачае паветразаборнікі звычайна размяшчаюцца ў памяшканні дапаможнага абсталявання, усталёўваюцца разам з ацяпляльнымі прыборамі і глушыцелямі. Пакой дапаможнага абсталявання і чыстая зона не маюць прамых дзвярэй і вокнаў. Узровень чысціні паветра ў пакоі дапаможнага абсталявання часта адносна нізкі, што ўплывае на якасць фармацэўтычнага гарачага паветра. Гэта патрабуе, каб само абсталяванне мела добрае прылада ачысткі; у адваротным выпадку неачышчанае паветра будзе забруджваць лекі, што ўскладняе выкананне патрабаванняў GMP.
У цяперашні час многія бытавыя сістэмы абсталявання канфігуруюць свае агрэгаты апрацоўкі паветра наступным чынам: папярэдні фільтр—фільтр сярэдняй эфектыўнасці—паравое ацяпленне (або электрычнае ацяпленне)—фільтр (суб)высокай эфектыўнасці. Хоць сістэма апрацоўкі паветра абсталявана папярэднімі фільтрамі, сярэднімі фільтрамі і высокаэфектыўнымі фільтрамі, з часам высокаэфектыўныя фільтры могуць забівацца або пашкоджвацца. У цяперашні час неабходнасць замены можна вызначыць толькі візуальна, без тэарэтычнай базы. Заўчасная замена павялічвае выдаткі, у той час як адкладзеная замена рызыкуе пагоршыць якасць паветра, што ўплывае на якасць прадукцыі. Рэкамендацыя: дадайце дысплеі дыферэнцыяльнага ціску да і пасля высокаэфектыўных фільтраў, уключыўшы сігнал трывогі для хуткай замены, калі перапад ціску дасягне пэўнага значэння.
Акрамя таго, у большасці абсталявання адсутнічаюць прылады асушэння, што прыводзіць да пастаянных праблем з асушаннем паветра, асабліва позняй вясной і летам, калі вільготнасць высокая. Адсутнасць асушэння можа істотна паўплываць на высыханне матэрыялу. Рэкамендацыя: дадайце прылады асушэння.
У многіх прыладах адсутнічае скаардынаваная сістэма паміж вентылятарам з цягай і засланкай, што можа выклікаць зваротны паток паветра паміж выключэннем вентылятара і закрыццём засланкі. Рэкамендацыя: звязаць пуск/выключэнне вентылятара з адкрыццём і закрыццём засланкі. Засланка павінна адкрывацца адначасова, калі вентылятар запускаецца, і сінхронна закрывацца, калі вентылятар спыняецца, каб прадухіліць зваротны паток паветра. 2.5 Прапановы па паляпшэнні інтэграцыі абсталявання і вытворчага працэсу
Неабгрунтаваны ход працэсу сушкі і канструкцыя абсталявання могуць прывесці да значных страт энергіі. Для дбайнага вырашэння гэтых праблем неабходна сістэматычнае вывучэнне характарыстык сушкі прадукту для вызначэння аптымальных параметраў працэсу сушкі, напрыклад вывучэнне ўласцівасцей высушваемага матэрыялу. Найбольш важным фактарам, якія ўплываюць на сушку, з'яўляюцца ўласцівасці самога матэрыялу; форма матэрыялу, памер, таўшчыня ўпакоўкі, метад звязвання вільгаці і хімічныя ўласцівасці - усё гэта ўплывае на хуткасць высыхання. За выключэннем некалькіх айчынных кампаній, большасць вытворцаў абсталявання не маюць разумення тэхналогіі працэсу распрацоўкі і неабходных умоў для правядзення тэхналагічных эксперыментаў. Іх разуменне ўмоў выкарыстання розных матэрыялаў таксама недастатковае, што прыводзіць да недастатковых даследаванняў і распрацовак і цяжкасцей у распрацоўцы новых прадуктаў.
2.6. Прапановы па ўдасканаленні сістэмы кантролю
У цяперашні час працоўныя параметры абсталявання з кіпячым пластом звычайна ўсталёўваюцца на аснове вопыту аператара. Тым не менш, цалкам магчыма дасягнуць інтэлектуальнага кантролю і адсочвання параметраў працэсу. Гэта прад'яўляе павышаныя патрабаванні да электрычнай сістэмы кіравання абсталяваннем з кіпячым пластом. У электрычных сістэмах кіравання неабходны шэраг прылад для вызначэння тэмпературы, вільготнасці, ціску, перападу ціску, хуткасці ветру, часу працы, канцэнтрацыі пылу і г.д., а таксама атрымання асноўных даных. Затым гэтыя дадзеныя перадаюцца і захоўваюцца на сэнсарным экране з дапамогай перадатчыкаў. Сэнсарны экран захоўвае і аналізуе дадзеныя, а затым фармулюе прыдатны працэс для дасягнення інтэлектуальнага кіравання.
2.6.1 Кантроль тэмпературы
Агульныя метады кіравання ацяпленнем гарачым паветрам выкарыстоўваюць простыя рэжымы «ўключэння» і «выключэння». Калі тэмпература дасягае зададзенага значэння, падача пары спыняецца, але ў цеплаабменніку застаецца рэшткавае цяпло, у выніку чаго тэмпература паветра працягвае расці, і наадварот. Гэта прыводзіць да празмерных ваганняў тэмпературы, што ўплывае на якасць сушкі абсталявання. Рэкамендацыя: падтрымлівайце тэмпературу паветра на ўваходзе, кантралюючы расход пары. Першапачаткова расход пара павінен быць вышэй, каб хутка наблізіць тэмпературу паветра на ўваходзе да зададзенага значэння. Затым хуткасць патоку пары павінна быць аўтаматычна адрэгулявана для паступовага набліжэння да зададзенага значэння, і, нарэшце, павінна падтрымлівацца стабільная хуткасць патоку пары, каб падтрымліваць стабільную тэмпературу паветра на ўваходзе. 2.6.2 Кантроль паветранага патоку
Большасць абсталявання для кантролю паветранага патоку выкарыстоўвае рэгуляванне хуткасці пераўтварэння частоты, але не мае элементаў вымярэння паветранага патоку. Падчас вытворчасці паток паветра можна рэгуляваць толькі ўручную ў залежнасці ад стану флюідызацыі матэрыялу, што не можа гарантаваць стабільны і адносна пастаянны паток паветра. Змены ў складзе матэрыялу і ўстойлівасці фільтравальнага пакета могуць паўплываць на стабільнасць паветранага патоку, што, у сваю чаргу, уплывае на хуткасць сушкі. Рэкамендацыя: усталюйце элементы вымярэння паветранага патоку ў канале паветразаборніка для аўтаматычнага кантролю, аўтаматычнага рэгулявання частаты ў залежнасці ад аб'ёму паветранага патоку для падтрымання адносна пастаяннага паветранага патоку падчас вытворчасці.
2.6.3 Інтэрнэт-вызначэнне вільготнасці
Дадайце онлайн-прыладу для вызначэння вільготнасці. Гэта дазваляе карыстальнікам наладжваць параметры ў адпаведнасці з рэальнымі ўмовамі, паляпшаючы эфектыўнасць сушкі.
2.6.4 Паўтараемасць і прасочвальнасць працэсу сушкі ў кіпячым слоі
У рэальным вытворчасці аператары павінны скінуць і змяніць параметры працэсу абсталявання для кожнага вытворчага цыклу. Гэта робіць немагчымым гарантыю таго, што адзін і той жа прадукт вырабляецца з выкарыстаннем аднолькавых параметраў працэсу абсталявання, што парушае магчымасць адсочвання. Згодна з GMP, неабходна абсталяванне для захоўвання пэўнай колькасці параметраў вытворчага працэсу, каб забяспечыць паўтаральнасць і прасочвальнасць вытворчасці. Кожны карыстальнік усталёўвае гэта ў залежнасці ад колькасці гатункаў прадукту. Сушылкі з кіпячым пластом звычайна патрабуюць магчымасці захоўваць 50 вытворчых працэсаў, але большасць айчыннага абсталявання ў цяперашні час не можа дасягнуць гэтага. Рэкамендуецца палепшыць і пашырыць сістэму кіравання PLC і механічныя прывады, каб зрабіць функцыі больш поўнымі. Напрыклад, павінна быць дастаткова памяці для захоўвання некалькіх вытворчых працэсаў, прапаноўваючы друк параметраў на месцы, захаванне даных і падключэнне да ПК.
3. Заключэнне
Гэты артыкул пачынаецца з прынцыпу працы сушылак з кіпячым пластом, абагульняе некаторыя праблемы вытворчага працэсу на аснове параметраў працэсу і коратка прапануе прапановы па ўдасканаленні гэтага тыпу абсталявання. Ёсць надзея, што вытворцы абсталявання змогуць распрацаваць больш фармацэўтычнага сушыльнага абсталявання, якое адпавядае тэхналагічным патрабаванням фармацэўтычнай вытворчасці, мае пашыраныя параметры прадукцыйнасці, з'яўляецца вельмі працаздольным, экалагічна чыстым, энергазберагальным і мае перадавыя эканамічныя і тэхнічныя паказчыкі.
