探討雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機干燥技術
摘要：從雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機的經(jīng)典性入手，通過對雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機干燥速度、結(jié)構以及對提高思路幾方面探討了其產(chǎn)品的提高，同時介紹了其優(yōu)化組合產(chǎn)品。
雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機是集混合干燥于一體的新型干燥機。將冷凝器，真空泵與干燥機配套，組成真空干燥裝置。( 如不需回收容劑，冷凝器可不用)本機設計先進，內(nèi)部結(jié)構簡單，清掃容易，物料能全部排出，操作簡便。能降低勞動強度改善工作環(huán)境。同時因容器本身回轉(zhuǎn)時物料亦轉(zhuǎn)動且器壁上不積料，故傳熱系數(shù)較高，干燥速率大、不僅節(jié)約能源，而且物料干燥均勻充分，質(zhì)量好�？蓮V泛應用于制藥、化工、食品、染料等行業(yè)物料的干燥。符合藥品管理規(guī)范“GMP”的要求。
國內(nèi)制造雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機的廠商很多，但總體設計和制造水平相對較低，對這一經(jīng)典實用設備沒有實質(zhì)性的提高，更談不上對此類產(chǎn)品的優(yōu)化組合，筆者僅了解到國內(nèi)只有極少產(chǎn)商對此進行優(yōu)化組合。然而，造成雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機發(fā)展緩慢的真正原因是沒能結(jié)合理論去研究雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機的性能與應用。筆者以真空干燥理論為依據(jù)，對國內(nèi)雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機的提高作必要的思考性探討，并提出一些建議性的設想，同時也介紹一下此類設備優(yōu)化組合的產(chǎn)品。
1、雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機的經(jīng)典性
雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機是原料藥生產(chǎn)應用較為廣泛的設備，這是由于在真空干燥的過程中，筒體內(nèi)的壓力始終低于大氣壓力，氣體分子數(shù)少，密度低，含氧量低，因而能干燥容易氧化性變化的藥品生產(chǎn)，能減少物料染菌的機會。也由于水在汽化過程中，其溫度與蒸汽壓力成正比，故真空干燥時物料中的水分在低溫下就能汽化，達到低溫干燥，特別適用于藥品中有熱敏性物料的生產(chǎn)。同時，真空干燥可消除常壓熱風干燥易產(chǎn)生表面硬化現(xiàn)象，這是真空干燥物料內(nèi)和表面之間壓差大，在壓力梯度作用下，水分很快移向表面，不會出現(xiàn)表面硬化。此外真空干燥時，物料內(nèi)部和外部之間溫度梯度小，由逆滲透作用使得溶媒能夠獨自移動并收集，有效克服熱風干燥所產(chǎn)生的溶媒失散現(xiàn)象。
從功能上看，雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機是集混合、真空干燥于一體的干燥設備，它以簡潔、方便和雙效特點被人們作為經(jīng)典設備來應用，其有著實用性和經(jīng)濟性的一面，是其它設備難以替代的。
2、對雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機提高思路的探討
雖然，雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機被人們看作經(jīng)典，但近幾年來卻又被藥廠所淡化了，其根本原因是由于制造商缺乏對其的研究和結(jié)構的改進所致，其主要表現(xiàn)在結(jié)構上難以CIP/SIP和干燥性能優(yōu)化上，故有必要對其提高思路作一探討。
2.1、對雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機的干燥速度的探討
2.1.1、真空干燥速度的概念
文獻1認為：物料的干燥過程，首先是物料表面的水分受熱汽化并被真空設備排除，物料表面的水分因汽化而逐漸減少，并在物料內(nèi)部與表面之間形成溫度差。內(nèi)部的水分在溫度差的作用下，不斷向表面擴散，并在到達表面后汽化。另外，在真空干燥過程中，同時存在著壓力差，使得被汽化的水分子加速向真空空間移動。在真空干燥過程中，人們總是希望加快干燥速度，縮短干燥時間，但是影響干燥速度因素1有以下幾點：
(1)被干燥物料的狀況（如物料形狀、大小尺寸、堆置方法），物料本身的含濕量、密度、粘度等性能。一般，物料顆粒細而均勻、堆放松散、厚度薄，則內(nèi)部水分容易擴散。若提高物料的初溫、經(jīng)真空過濾前處理、降低物料含濕量等，均能提高真空干燥速度。
(2)真空度越高，越利于水分在較低溫度下汽化，但真空度過高不利熱傳導，會影響對物料的加熱效果。為提高物料干燥速度，應根據(jù)物料的特性綜合考慮真空度。通常，真空度應不低于1×104Pa。
2.1.2、影響雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機干燥速度的因素
文獻1把雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機干燥過程作試驗，分別以真空度、干燥溫度、蒸汽壓力與干燥時間為參數(shù)，試驗所作的曲線表明：雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機干燥過程可分為一升溫、一恒溫、第二升溫、第二恒溫和降溫五個階級。其中：(1)一升溫是加熱物料，使其升溫的預熱階段。該階段中，物料中水分汽化量很少；(2)一恒溫是恒速干燥階段，在該階段中，物料的自由水、表面水和毛細管水等大量汽化。因此，溫度和真空呈恒定狀態(tài)，且真空度與該干燥溫度下水的飽和蒸汽壓力近似相等；(3)第二升溫是加熱物料遷移內(nèi)部水分至物料表面的過程，由于汽化的水分很少，導致物料溫度升高和真正度也隨之提高；(4)第二恒溫是汽化物料包裹水和部分結(jié)晶水階段，由干水分遷移率與汽化率相定，故溫度和真空呈平穩(wěn)狀態(tài)；(5)降溫階段開始時，關閉加熱蒸汽，通以冷卻水至筒體夾套，冷卻筒體使其內(nèi)部物料溫度下降，以便卸出干燥制品。
現(xiàn)在此把某一產(chǎn)品的平均干燥工藝參數(shù)(如表1所示)列出。從表1中可看到：雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機干燥過程的不同階段所具備的性質(zhì)也不同，故應該根據(jù)其不同階段而設定不同的操作參數(shù)，這樣能更有效地利用設備的功能。然而，現(xiàn)實的雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機的許多操作參數(shù)是常量不變（如旋轉(zhuǎn)速度）或自動控制（如工作真空度、干燥溫度等），以下就干燥不同階段過程的操作參數(shù)對真空干燥速度的影響展開討論，并提出建議性的改進意見。
2.1.3、雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機旋轉(zhuǎn)速度對真空干燥速度的影響及探討
雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機筒體的旋轉(zhuǎn)速度越快，干燥速度越高。但在干燥后期，隨著物料濕含量的下降，干燥速度也降低，此時提高轉(zhuǎn)速對干燥速度的提高均無益。另外，在干燥初期，較快的旋轉(zhuǎn)速度，會導致濕分汽化過快而產(chǎn)生物料粘結(jié)成團的現(xiàn)象。因此，應在干燥初期采用較低的轉(zhuǎn)速，待物料表面較干以及不結(jié)團時再提高轉(zhuǎn)速，以便加快干燥速度、縮短干燥時間。
對此點，建議可選用變頻電機，使筒體的旋轉(zhuǎn)速度在運行時能變動，并有菜單可設定不同時間段所選用的不同的筒體旋轉(zhuǎn)速度（0~10rpm內(nèi)無級調(diào)速），即要有時間—速度關系的設定。
2.1.4、雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機加熱與冷卻對真空干燥速度的影響及探討
雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機夾套內(nèi)對流換熱需分別提供熱量和冷量，故夾套內(nèi)將經(jīng)歷以熱蒸汽方法的升溫或以冷卻水方法的降溫。文獻1認為，提高熱介質(zhì)溫度可加快升溫速度，縮短干燥時間。對粘性大的物料，熱介質(zhì)溫度高容易產(chǎn)生結(jié)團現(xiàn)象。降低冷卻水溫度可加快降溫速度，也可縮短工作周期。隨著物料的性質(zhì)不同，可選擇適當?shù)臏囟�，常以變溫干燥法為佳，即在干燥初期溫度低，逐漸提高溫度以增大干燥速度。
對此點，建議可選用溫度傳感元件，使雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機夾套內(nèi)熱量或冷量控制能在運行時變動，并有菜單可設定不同時間段所選用的溫度，即要有時間—溫度關系的設定。
2.1.5、雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機真空度對真空干燥速度的影響及探討
通常雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機選用1×103-1×104Pa真空度，真空度高，物料中濕分汽化溫度低，干燥速度快。但真空度過高，會導致抽氣系統(tǒng)成本增加，干燥后物料價格增高，經(jīng)濟上不合算。但表1可知，在降溫階段的真空度值很小，故應分段來控制真空度的壓力。
對此點，建議可選用壓力傳感元件，使雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機筒體內(nèi)真空度控制能在運行時變動，并有菜單可設定不同時間段所選用的真空度，即要有時間—真空度關系的設定。
2.1.6、雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機錐體角度及充填量對真空干燥速度的影響
雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機筒體堆放顆粒狀或粉末狀物料時，當物料堆斜面與底面間夾角增大到某個角度時，將發(fā)生側(cè)面物料下滑落的現(xiàn)象。此時發(fā)生物料滑落的斜面與底部的夾角稱該物料的滑移角（滑移角與物料組成、濕含量、粒度和粘度有關）。故雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機的設計和選擇時，應根據(jù)物料的滑移角而選擇錐體的角度1。
文獻1也認為，實際裝料容積與干燥筒體容積之比為充填率。雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機的充填率通常為30%~50%之間，其與物料的堆密度也有關。
從上可知，雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機筒體錐體的角度太大或太小都會影響翻動混合效果，而其形成的物料干燥表面較終影響了干燥速度。同樣，實際裝料容積充填率過高也會影響翻動混合效果，影響了干燥速度。
2.2、對雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機的結(jié)構的探討
雖然雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機有著許多實用性優(yōu)點，但結(jié)構上的不完善阻礙了其應用和發(fā)展。特別對應用于無菌原料藥生產(chǎn)來說，尚未改進設備所存的不完善之處表現(xiàn)為：(1)抽真空管空套回轉(zhuǎn)軸的動靜密封件泄漏與清洗問題；(2)筒體結(jié)構的清洗或滅菌問題；(3)進料/出料結(jié)構的易出料與清洗問題。
2.2.1、抽真空管空套回轉(zhuǎn)軸的動靜密封件泄漏與清洗的探討
在部分雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機的抽真空管空套回轉(zhuǎn)軸裝置中，其采用雙骨架軸密封結(jié)構，由于此結(jié)構密封的不可靠，在筒體抽真空的作用下極易造成泄漏，有時會出現(xiàn)所謂的“漏油”現(xiàn)象。同時，也由于密封的不可靠會在干燥時結(jié)存粉，此處的結(jié)存粉用普通的旋轉(zhuǎn)動態(tài)水洗方法是難以洗凈的，這樣會引起換批時的交叉污染。
近期國內(nèi)有制造商對此作了一定的改進，有的采用特殊密封（如特殊的機械密封、磁流體密封等）。也有的制造商2在抽真結(jié)構上作了改進，使抽真空部分不伸進筒體內(nèi)部，僅在旋轉(zhuǎn)筒體外面與其接觸，采用金屬燒結(jié)網(wǎng)做過濾器，容易清洗，容易消毒滅菌，并配有用高純氮氣反吹的系統(tǒng)，防止粉塵物料堵塞過濾網(wǎng)孔，確保真空暢通。
2.2.2、筒體結(jié)構的清洗和滅菌問題的探討
在部分雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機筒體的清洗中，有的靠切換真空管路，放入清洗水旋轉(zhuǎn)筒體再放凈，這樣動態(tài)清洗法是無法徹底洗凈的，至少在動靜接觸面和結(jié)料處是不能洗凈。
其次是部分制造商沒有把筒體當作壓力容器來設計及制造，很難做到切換真空管路通入蒸汽來滅菌，故談不上蒸汽的在位滅菌。這里當然涉及到進料/出料結(jié)構與密封結(jié)構，其形式和承壓性能也與蒸汽滅菌有關。而在無菌環(huán)境使用設備的至關重要要求就是清洗后的滅菌，通常滅菌的方法中較有效和直接的方法是濕熱和干熱滅菌，基于該設備筒體結(jié)構是不可拆的，不能采用干熱滅菌，只能采用濕熱（蒸汽）滅菌。
對此，說白了就是設法方便清洗和滅菌，也只要能圍繞此專題所展開即可。近期國內(nèi)有制造商對作了一定的改進，在清洗方面，采用靠切換真空管路，放入加壓的清洗水旋轉(zhuǎn)筒體，再放凈的方法，雖然有所提高，但實效也不是十分理想。在滅菌方面，有的制造商在制造筒體和料閥方面考慮到承壓性，其可采用切換真空管路而通入蒸汽也完成SIP。
2.2.3、進料/出料結(jié)構的易出料與清洗性的探討
此問題雖說是上述問題的延伸，但進料/出料的特殊要求是易放凈、易操作、易清洗/滅毒。國內(nèi)部分制造商采用蝶閥或可拆卸結(jié)構，也取得了一定成效，但對照GMP和相應工藝要求，這里可展開的研發(fā)是大有文章可做。
2.3、雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機提高的一點思路
至于雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機要提高的話，可以研發(fā)的思路很多，筆者感到還可嘗試以下幾個思路，這里僅為思考性及建議性的設想。
2.3.1、拓廣雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機的功能，以適應更大的應用
(1)增加攪拌和造粒功能�？稍陔p錐回轉(zhuǎn)真空干燥機的抽真空管中穿入一個帶噴嘴的管（能噴粘合劑），同時真空管進入筒體內(nèi)部處增設一個固定攪拌葉片。當筒體轉(zhuǎn)動過程中，固定在抽真空管上攪拌葉片迫使物料從其兩側(cè)面流過，這樣在物料沿筒壁滑動的同時，又增加了徑向運動。因此，能有效地提高了混合和攪拌物料的效果，加快了濕分汽化，提高了干燥速度。爾后在粉體物料工藝結(jié)束時，可由穿入帶噴嘴（能噴粘合劑的管）噴出相應粘合劑，將粉末狀干物料制成顆粒狀制品。
(2)增加攪拌和粉碎功能。國內(nèi)有的制造商采用破碎裝置2，該裝置的刀具為四把組合整體結(jié)構，采用十字交叉排列，由短到長，依次焊接，刀具采用不同的長度，不同的角度。確保旋轉(zhuǎn)時能與物料充分接觸，保證破碎效果。這樣物料在雙錐回轉(zhuǎn)筒體內(nèi)不停地翻動，并與筒壁進行熱交換（筒壁外面半剖盤管用熱水進行循環(huán)加熱）。在雙錐筒體旋轉(zhuǎn)時破碎刀同時轉(zhuǎn)動，每當筒體旋轉(zhuǎn)一圈，物料與破碎刀接觸一次。由于破碎刀的轉(zhuǎn)速較快（較高為250rpm），而筒體的轉(zhuǎn)速較慢（一般為3rpm），故每當物料與刀具接觸時，破碎效果十分明顯，筒體內(nèi)系統(tǒng)在真空下運行。
2.3.2、構筑雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機系統(tǒng)設計的概念，以適應生產(chǎn)率的提高
雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機能在生產(chǎn)中有效應用的話，必然是一個系統(tǒng)的概念，其中有機溶劑收回系統(tǒng)是一個關鍵的過程。制造商在供應雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機設備時，不能只提供單機，而是應提供系統(tǒng)，應考慮有機溶劑的回收，由于溶劑的沸點較低，故采用冷凍水進行冷凝冷卻，確保溶劑能回收利用，避免被真空泵抽走后污染大氣。
2.3.3、研發(fā)CIP/SIP結(jié)構，以適應無菌級的生產(chǎn)
關于雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機的CIP/SIP結(jié)構應該換個思路去研發(fā)其結(jié)構，除上所談及的思路外，還能通過快開式外接噴淋清洗裝置，當停機時接入筒體，并形成清洗環(huán)路系統(tǒng)。也可設想整個雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機的筒體能拆卸（如夾持式方錐形混合機結(jié)構），這樣整個筒體能進入清洗站內(nèi)完成清洗及滅菌，當然此設想的難度太大。而此點也是雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機能升級換代的基礎，使其能適應無菌級的生產(chǎn)。
3、雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機的優(yōu)化組合
國內(nèi)某一產(chǎn)商的雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機的優(yōu)化組合，其示意如圖1所示，其由抽真空接口1、進料快開接口2、防爆箱3、噴淋裝置4、燒結(jié)網(wǎng)抽真空濾棒5、內(nèi)膽、夾套和保溫材料6、單抽濾用快開閥7、抽濾用燒結(jié)網(wǎng)8、熱水進口9、熱水出口10、防爆控制面板11、防爆電機12、減速機13、壓力表14、攪拌葉15、罐體16、主軸17和底座支架18等組成。
雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機優(yōu)化組合設備利用是罐體旋轉(zhuǎn)、不同位置的靜止，再配以攪拌葉、燒結(jié)網(wǎng)抽真空濾棒和抽濾用燒結(jié)網(wǎng)等裝置，進行不同的組合來達到完成傳統(tǒng)反應、結(jié)晶、濃縮、抽濾、洗滌與干燥設備基本功能。
設備廣泛應用范圍
制藥工業(yè)中的造粒：片劑顆粒、沖劑顆粒、膠囊劑顆粒。
食品工業(yè)的造粒：可可、咖啡、奶粉、顆粒果汁、調(diào)味品等。
其它行業(yè)的造粒：農(nóng)藥、飼料、化肥、顏料、染料化工等。
粉狀或顆粒狀濕物料的干燥。
包衣：顆粒、丸劑保護層、備色、緩釋、薄膜、腸溶包衣等。
4、總結(jié)
本文從理論上對雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機的真空干燥速度作了討論，同時分析了國內(nèi)有的雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機結(jié)構的不完善之處，提出了以真空干燥理論為依據(jù)，對其進行提高的研發(fā)，總體上提高雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機研發(fā)和應用的水平，使這一經(jīng)典實用產(chǎn)品換發(fā)出新的生命力。然而，本文僅為其升級提出一些思考性或建議性的設想，以饋有志之士參考，使雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機的制造和應用日趨臻美。同時，介紹了一個屬雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機優(yōu)化組合的產(chǎn)品。
以上的總結(jié)探討是有本公司為大家總結(jié)的一些工作經(jīng)驗和總結(jié)為有志之士參考，希望對該設備的發(fā)展起到作用！如有疑問可以發(fā)郵件來咨詢！ 近年來，各原料藥進口國對我國制藥企業(yè)的生產(chǎn)過程提出了更高的要求，因此各種認證迅速在制藥行業(yè)展開。對原料藥來說，這些認證的重點都集中在精、干、包崗位，所以干燥器的合理選擇顯得尤為重要。干燥設備選用時要根據(jù)藥品特性、成品要達到的理想狀態(tài)而定，尤其要考慮無菌原料藥干燥設備的材質(zhì)和無菌保證。旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機的工作原理 熱空氣切線進入干燥器底部，在攪拌器帶動下形成強有力的旋轉(zhuǎn)風場。膏狀物料由螺旋加料器進入干燥器內(nèi)，在高速旋轉(zhuǎn)攪拌槳的強烈作用下，物料受撞擊、磨擦及剪切力的作用下得到分散，塊狀物料迅速粉碎，與熱空氣充分接觸、受熱、干燥。脫水后的干物料隨熱氣流上升，分級環(huán)將大顆粒截留，小顆粒從 干燥設備在原料藥生產(chǎn)中的應用
干燥設備在很多行業(yè)都有應用，像食品行業(yè)，制藥行業(yè)，工業(yè)行業(yè)等等，但各行業(yè)之間的干燥設備差距很大，就像制藥行業(yè)，因其生產(chǎn)藥品的特殊性，對設備的材質(zhì)，質(zhì)量及衛(wèi)生標準都要求很高，下面日宏佳爾特粉體設備公司就為大家加一下制 旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機具有熱效率高，干燥時間短，節(jié)能效果好的優(yōu)點。對膏糊狀物料可直接干燥制成粉狀干燥產(chǎn)品，節(jié)省了干燥前預處理，干燥后粉碎、篩分等工序；由于干燥速度快，物料受熱時間短，不易破壞干燥物料的組分，特別有利于對熱敏性物料的干燥；干燥過程全封閉，無雜質(zhì)混入，成品質(zhì)量高，操作環(huán)境好。目前，沸騰床干燥機會導致非均勻床材料密度,導致干燥不均勻的材料,減少設備生產(chǎn)。床(顆粒流化煙囪高度)和床直徑(水平沸騰干燥機水力直徑)的比率的名字是大,大粒徑和小粒徑之間的差距,這兩個很容易產(chǎn)生蒸汽。例子:當粒子的平均直徑為0.1毫米,氣體速度大于0.3米/秒,床和床上高于10多個,他們?nèi)菀渍羝?所以沸騰
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