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常用真空干燥设备的特点及在制药工业中的应用(一)

发布时间: 2019-02-18 10:49

常用真空干燥设备大致有真空箱式、真空耙式、滚筒式、双锥回转式、真空转鼓式、真空圆盘刮板式、真空转鼓式、圆筒搅拌式、真空振动流动式与真空带式等,在此主要介绍制药工业较常应用的真空设备。

1、双锥回转真空干燥机

1.1 结构与原理

双锥回转真空干燥机如图1 所示。系统由主机、冷凝器、除尘器、真空抽气系统、加热系统、净化系统与控制系统等组成。以主机而言,由回转筒体、真空抽气管路、左右回转轴、传动装置与机架等组成。

工作原理:在回转筒体的密闭夹套中通入热能源(如热水、低压蒸汽或导热油),热量经筒体内壁传给被干燥物料。同时,在动力驱动下,回转筒体作缓慢旋转,筒体内物料不断混合,从而达到强化干燥的目的。工作时,物料处于真空状态,通过蒸汽压的下降作用使物料表面的水分(或溶剂)达到饱和状态而蒸发,并由真空泵抽气及时排出回收。在干燥过程中,物料内部的水分(或溶剂)不断地向表面渗透、蒸发与排出,这三个过程是不断进行的,物料能在很短时间内达到干燥目的。

结构图

1.2 设备的应用

双锥回转真空干燥机适用于制药、食品等行业生产中含粉状、粒状及纤维的浓缩或混合物料的干燥,特别是需低温干燥的物料(如原料药、生化制品等),更适用于易氧化、易挥发、热敏性、强烈刺激、有毒性物料和不允许破坏结晶体物料的干燥。

1.3 干燥的影响因素

在双锥回转真空干燥机干燥过程中,影响干燥速度的因素:

1)真空度越高,越利于水分在较低温度下汽化,但真空度过高不利热传导,会影响物料加热效果。为提高物料干燥速度,应根据物料的特性综合考虑真空度,通常真空度应不低于1×104 Pa

2)被干燥物料的状况(如物料形状、大小尺寸、堆置方法)、物料本身的含湿量、密度、粘度等性能。一般物料颗粒细而均匀、堆放松散、厚度薄,则内部水分容易扩散;

3)提高物料的初温、经真空过滤前处理、降低物料含湿量等,均能提高真空干燥速度。

1.4 双锥回转真空干燥机的选用注意点

1.4.1 物料的特性

1)物料的粘度,粘度随湿分而变化,并可使物料团聚成块、且易粘在筒体壁上,干燥后则易粘附在除尘器和管通上;

2)物料的容许温度(即物料所能承受的最高温度),超过该温度将导致物料效价改变、分解破坏或变色,一般热敏性药品的容许温度可采用60 ℃左右;

3)物料的堆密度(指单位体积的物料质量),由于物料是绝干物料与湿分的混合物,绝干物料又往往为颗粒状或粉末状,随着物料中湿分不同而导致绝干物料颗粒间的间隙也不同,故在原料制备时尤为注意;

4)物料的滑移角,当物料堆斜面与底面间夹角增大到某个角度时,将发生侧面物料下滑落的现象,故应根据物料的滑移角而选择锥体的角度。

1.4.2 干燥温度

随着物料的性质不同,可选择适当的温度,常以变温干燥法为佳,即在干燥初期温度低,逐渐提高温度以增大干燥速度。

1.4.3 工作真空度

通常选用1×1031×104 Pa 真空度,真空度高,物料中湿分汽化温度低,干燥速度快,但真空度过高,导致抽气系统成本增加。

1.4.4 充填率(实际装料容积与干燥筒体容积之比)

双锥回转真空干燥机的充填率通常为30%50%之间。

1.5 公司产品简介

SZG 型双锥真空干燥机是新一代开发的干燥装置,其特点:

1)具备皮带、链条两级弹性联接方式,因而运行平稳;

2)特别设计的工装,能确保左右回转轴的同心度良好;

3)热媒及真空系统均采用可靠的美国技术的旋转接头;

4)当需干燥粘性物料时,还可在回转筒内特别设计“抄板”结构或设置滚珠;

5)加热系统可有多种菜单选择,即热媒介质可在高温导热油、中温蒸汽及低温热水中选择。在此基础上,公司还开发了SZG-A 型,其既可无级调速,又能进行恒温控制。


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2、箱式真空干燥机

2.1 结构与原理

箱式真空干燥机如图2 所示,系统由箱体主机、加热系统、冷却系统、抽气系统、测量系统、控制系统及冷凝回收系统等组成。以主机而言,由干燥箱体、加热搁板、加热介质进入阀/ 排出阀、冷却水进入阀/ 排出阀、

物料托盘与控制仪表等组成。

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被干燥的物料均匀地散放在托盘中,再将托盘置于搁板上。待加热介质进入搁板后,物料靠传热接受热量,升温且其湿分汽化。干燥过程中汽化的湿分蒸发,由于真空室的抽气作用,通过干燥箱抽气阀被排出,当物料中湿分降到一定值时就完成干燥过程。

2.2 设备的特点与应用箱式真空干燥机的特点:(1)被干燥物料处于静止状态,形状不易损坏;(2)干燥过程中不会发生绝干物料被抽走而损失的现象,也无粉尘产生;(3)真空下物料溶液的沸点降低,使蒸发器的传热推动力增大,当传热量一定时可相应节省蒸发器的传热面积;(4)蒸发操作的热源

可采用低压蒸汽或发热蒸汽;(5)搁板层数多,加热面积大,热损失少,容易实现规模生产;(6)在干燥前可进行消毒处理。

其缺点:装料和出料都是手工操作,较费力,生产效率较低。同时,装出料所引起多次转序,只能靠操作规程的严格控制,才能消除交叉污染的发生。

由于箱式真空干燥机的这些特点,因而十分适宜在高温下分解、聚合和变质的热敏性物料进行低温干燥,故被广泛地采用在制药、化工、食品等行业的生产中,但近期在制药工业中的应用还多在初上项目、中小规模以及非连续式生产方式上。

2.3 箱式真空干燥机的影响因素与选择的注意点

用箱式真空干燥机进行物料干燥时,其影响干燥因素除与物料有关外,还与结构与制造相关。

1)搁板(即蒸发器),其功能为:上表面对物料传导加热,下表面对物料辐射加热以及支撑物料和托盘质量。搁板的材质、结构、表面平整度和粗糙度等方面将决定其温度、温度均匀性和辐射率,而温度、温度均匀性和辐射率三项指标将决定于物料干燥速度、均匀性,也是确保干燥质量的至关指标。

2)箱体,其作为负压密封容器,漏气率低、放气率小和稳定性好是考察产品质量的三大技术指标,也是设备运行、效率与能耗的具体表现,特别是漏气率是由设计与制造所决定的。

3)托盘,其是盛放物料并将其置于搁板上进行真空干燥的重要构件。托盘的材质、结构、表面平整度和粗糙度等方面也将决定其热传导性能,同时托盘容积的大小将决定其装料量和生产量。

4)若采用冷凝器,则物料中的溶剂可通过冷凝器加以回收;又若采用SK 系列水环真空泵,可不用冷凝器,能节省能源的投资。

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