流化床干燥機工作原理 沸騰干燥機頂噴制粒功能及溫度控制研究

 2019-01-14 12:58:27   |    241   |    盛力干燥機   |    
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張大虎1 ?徐普興2 ?苑兆國3 ?劉方偉2 ?王 ?英2

? ? ? ? 摘 ?要:介紹了沸騰干燥機的組成、工作原理及特點,針對原沸騰干燥機缺少制粒功能及溫度控制方面的設計缺陷,結合目前沸騰干燥機的使用現狀,對其進行了相應的改進,增加了頂噴制粒功能,并提高了設備溫控精度。改進后的沸騰干燥機的頂噴制粒效果較好,溫度控制精準,節約了企業投資成本,實現了一機兩用功能。

? ? ? 關鍵詞:沸騰干燥機;流化床;頂噴制粒;溫度控制

? ? ? ?0 ?引言

? ? ? ?沸騰干燥機是口服固體制劑干燥領域中發展最快、應用最廣泛的一種高效的干燥設備,主要適用于濕軟材、濕物料(顆粒)中水分的快速去除,以便制成干粉體、干物料(顆粒)等固體產品。沸騰干燥機在生產過程中,濕物料經送風保持懸浮沸騰狀態后,其與空氣的表面積增大,在熱風干燥氣流中不斷進行熱交換,快速帶走濕物料中的水分。干燥完成時間僅需幾分鐘至幾十分鐘,生產出來的產品具有良好的流動性、分散性和溶解性。由于沸騰干燥機生產出來的產品質量好,操作快捷,省時省力,因此該設備倍受制藥行業的青睞。

? ? ? 但是,常用的沸騰干燥機僅具有干燥功能,只適用于濕物料(軟材、顆粒)的干燥,并不能滿足產品制粒等需求。因此,我們充分考慮目前該設備的使用現狀,利用現有資源,在原設備基礎上對其進行了改進,使得改進后的沸騰干燥機能夠更好地滿足產品的生產需求。

? ? ? ?1 ?沸騰干燥機的組成、工作原理與特點

? ? ? ?1.1 ?組成

? ? ? ?沸騰干燥機由進風過濾系統(初效、中效、高效空氣過濾器)、蒸汽加熱器、主機(物料室、擴展室)、引風機、除塵器、電氣控制系統、操作臺等部件組成。

? ? ? ?1.2 ?工作原理

? ? ? ?沸騰干燥機利用末端引風機的引風作用,將前端的空氣通過過濾器和加熱器引入到送風管道內,再通過物料室底部的氣流分布板,將熱空氣分布均勻地引入物料室和擴展室,由于風壓的作用,濕物料在干燥機內形成沸騰狀態,并與熱空氣的接觸表面積增大,不斷進行廣泛接觸,水分被快速蒸發,從而在較短時間內完成物料的干燥。最后,廢氣由風機通過過濾室和除塵器過濾后排出。

? ? ? ?1.3 ?特點

(1)濕顆粒在熱風的鼓動下,不斷地處于沸騰狀態,運動激烈,熱交換迅速,流態化干燥,干燥速度快、時間短;

(2)操作過程簡單,只要設定好進風溫度,物料由濕變干的過程均在負壓條件下的閉密容器內操作,密封性好,干燥過程不需要翻動物料,無粉塵飛揚,傾翻缷料,方便迅速;

(3)干燥后的物料水分均勻,可通過控制物料在容器內停留的時間長短,使物料干燥至預期水分;

(4)由于物料處于沸騰狀態,容器內溫度高低可控,分布均勻,不存在物料局部過熱的情況,所以也適用于某些對熱敏感物料的干燥;

(5)在制作安慰劑時,如果使用烘箱干燥,物料的色差遷移問題不易解決,而沸騰干燥機可解決物料中所含色素等可能隨水分遷移的問題;

(6)對不同物料的適應性比較好,設備體積小,生產能力強,熱效率高,操作控制方便,顆粒破損率小。

? ? ? ?2 ?沸騰干燥機增加頂噴制粒功能的研究

? ? ? ?2.1 ?沸騰干燥機的設計缺陷

? ? ? ?隨著生產品種的不斷增加,需要越來越多地使用到頂噴制粒工藝,而目前所用的沸騰干燥設備僅具有干燥功能,已無法滿足現有品種的生產需求,不能做到一機多用。

? ? ? ?2.2 ?沸騰干燥機新增功能的改進

? ? ? ?2.2.1 ?增加頂噴制粒的功能性配件

? ? ? ?沸騰干燥機增加頂噴制粒功能所需的配件有:噴槍、50 L配液容器(氣動馬達攪拌)、蠕動泵(帶調速)、移動車、控制系統(包括PLC制??刂?、防爆電機、防爆控制柜、變頻器等,用于頂噴制粒的控制)。改進后的功能性配件如圖1所示。

? ? ? ? 2.2.2 ?改進方法

? ? ? ? 2.2.2 ?改進方法

? ? ? ?根據流化床及制粒干燥原理:黏合劑與壓縮空氣形成霧化效果,首先與物料室內不斷沸騰的粉末形成液體橋,不斷干燥后形成固體橋,然后通過反復噴霧,逐漸變成大顆粒,最后干燥至合格水分即可。

? ? ? 將沸騰干燥機的擴展段拆下,選取操作時擴展段側面位置上、中、下3處,均勻鉆開100 mm的相同圓孔,根據頂噴時所需實際距離在一個圓孔處安裝噴槍,其余兩個圓孔用盲板密封,將壓縮空氣管引至噴槍,連接好蠕動泵,改造完畢。開啟電源,打開蠕動泵與壓縮空氣,開始噴液,證實霧化效果較好。

? ? ? ?3 ?沸騰干燥機的溫度控制

? ? ? ?3.1 ?溫度控制方面的設計缺陷

? ? ? ?沸騰干燥機的加熱控制方法:飽和蒸汽通過加熱室內的列管加熱,在加熱室內的出風口處安裝一個溫度計與控制操作系統相連,控制系統溫度,通過控制加熱室與蒸汽電磁閥的聯動來控制進風的加熱溫度。溫度探頭如圖2所示。

流化床干燥機工作原理 沸騰干燥機頂噴制粒功能及溫度控制研究

當實際溫度達到設定溫度時,蒸汽電磁閥關閉,但加熱列管內仍然有余熱使溫度繼續上升。同理,加熱列管溫度低于設定溫度時,也會出現溫度浮動較大的情況,引起溫度控制范圍落差大和物料室內物料干燥溫度不可控的問題,影響干燥及制粒效果。究其原因是蒸汽壓力大小設置和溫度計安裝位置不合理。

? ? ? ?3.2 ?溫度控制的改進方案

? ? ? ?3.2.1 ?改變溫度計安裝位置

? ? ? ?因沸騰干燥機的原控制溫度探頭位于蒸汽加熱室的出風口處,蒸汽加熱具有時效性,顯示達到設定溫度后,實際溫度有一個上升或下降的過程,影響實際的顯示溫度,且影響范圍較大,進而影響干燥機的使用效果,頻繁控溫,易造成溫度控制紊亂,起不到可靠的控溫效果,因此我們考慮增加緩沖區,增加加熱管距離,避開實際緩沖溫度的影響,在進風段進風口處(圖3)焊接熱電偶接頭。

圖片

? ? ? ?將圖2位置的溫度探頭移至圖3處,用前移的溫度探頭控制沸騰干燥機的設定溫度,從而控制蒸汽電磁閥的開閉,在原圖2位置處安裝一個數顯溫度計,同時觀察加熱室溫度。

? ? ? ? 3.2.2 ?控制蒸汽壓力

? ? ? ? 若蒸汽加熱控溫初始調節有序,可大大減少精確控溫所需的時間。

操作時,先打開沸騰干燥機控制系統,設定好控制溫度,先讓蒸汽電磁閥工作,再慢慢排盡蒸汽冷凝水。初始進風溫度設置不宜過高,蒸汽閥門壓力不宜過大,以不超過0.1 MPa為宜。如果溫度設置過高、壓力過大,進入的蒸汽量就越大,溫度容易過高,相應地就會增加調溫、控溫時間。因此初始控溫以40 ℃為宜,后續以遞增方式提高溫度。

? ? ? ?3.2.3 ?增加物料室溫度計

? ? ? ?在沸騰干燥機的物料段處焊接熱電偶接頭,安裝溫度探頭,可實時顯示物料溫度,通過調節進風溫度來控制物料溫度。物料段的溫度控制如圖4所示。

? ? ? ?4 ?改進后的設備試制

? ? ? ?4.1 ?試制所用設備儀器清單

沸騰干燥機(常州某公司)、電子秤(中山某公司)、快速水分測定儀(Sartorlus Weighing Technology Gmbh)、電子天平(賽多利斯科學儀器(北京)有限公司)、搖擺制粒機、三維混合機(丹東某公司)、高速壓片機(北京某公司)。

? ? ? ?4.2 ?試制所用物料準備

包衣粉(綠色)、乳糖(江蘇道寧藥業有限公司)、交聯羧甲基纖維素鈉(德國瑞登梅爾父子公司)、吐溫-80(南京威爾化工有限公司)、微晶纖維素(湖州展望藥業有限公司)。

? ? ? ?4.3 ?方法與結果

? ? ? ?4.3.1 ?試制方法

? ? ? ?先空白試機,再試制一批真藥(用綠色包衣粉代替原料,方便觀察物料的混合均勻性)。

? ? ? ?具體試制方法:先使用搖擺制粒機分別過篩包衣粉、乳糖、微晶纖維素,再使用電子秤或電子天平按處方量精確稱量后,投入到沸騰干燥機的物料室內,開啟風機使物料在設備內沸騰,預混,預熱;另取交聯羧甲基纖維素鈉、吐溫-80適量,用水溶解,將其作為制粒的黏合劑。待設備進風溫度控制在設定溫度范圍時,先用水調整噴槍霧化大小及流速,將蠕動泵吸管接入到配制好的黏合劑內。開始噴槍,同時觀察物料沸騰和噴槍霧化情況并做適度調整,使物料處于良好的沸騰狀態,不會發生明顯的物料粘連現象。注意對過濾布袋定時“抖袋”。待黏合劑噴完后,提高送風溫度,物料干燥至控制的水分標準后,停機出料,使用搖擺制粒機整粒,混合,壓片。

? ? ? ?4.3.2 ?試制結果

? ? ? ?空白試機及真藥試機預混制粒干燥的動態監控記錄分別如表1、表2所示。

圖片

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? ? ? ?通過空白試機及試制一批真藥,所制出來的顆粒細小均勻、外觀色澤一致,經壓片后的片重穩定、片面光澤,其硬度、脆碎度及溶出結果均符合工藝要求??梢姼倪M后的沸騰干燥機通過前移溫度探頭,從而控制蒸汽電磁閥的頻繁開閉,減少了蒸汽加熱余溫對系統控制溫度的影響,避免了加熱室溫度的巨幅波動,將溫度控制于合理范圍內,使送風溫度落差控制在±5 ℃以內。同時,加熱室溫度也得到了明顯改善。

? ? ? ? 5 ?結語

? ? ? ?本文通過了解沸騰干燥機的干燥功能,考慮目前設備現狀,對比了新型流化床的制粒干燥功能,充分利用現有資源,購買附屬設施,提出了增加頂噴制粒功能和溫度控制的改進方案,在原設備基礎上,增加了噴槍、蠕動泵等配件,實現了頂噴制粒功能,并精確控制了系統溫度,通過上機試驗,證實了設備新增功能的可行性及設備運行、溫度控制的穩定性。在不影響原設備功能和生產能力的情況下,改進后的沸騰干燥機頂噴制粒效果較好,溫度控制精準,減少了企業的資產投入,真正實現了一機兩用功能。

[參考文獻]

[1] 秦學.沸騰干燥機在制藥行業應用的改進建議[J].機電信息,2010(14):29-31.

作者簡介:

張大虎(1985—),男,山東菏澤人,執業藥師

研究方向:

藥物機械及制劑。

拓展閱讀

流化床干燥機電路圖|...---干燥器篇:http://www.kid80.com/news/137.html

流化床反應器工作原理:https://zhidao.baidu.com/question/1927058189808816027.html

相關問答

問:振動流化床干燥機

答:東北大學沈陽一通創業干燥設備公司的振動流化床干燥機處于國內領先水平,在砂糖、精制鹽、化工、食品、醫藥行業廣泛應用,已有近幾百家用戶,在砂糖干燥、精鹽干燥、味精干燥、糖精干燥、氯化鈣干燥、檸檬酸干燥、亞硫酸鈉干燥、硫酸銨干燥等方面具有獨特的優勢。經過多年的工程實踐和理論研究,已經形成了多套行業專業干燥設備。
應用示例:
食品飲料:檸檬酸、味精、茶葉、顆料飲料
化工:硼酸、硼砂、草酸、癸酸、高錳酸鋅、復合肥、硫胺、硝胺、氯化胺、鈣鎂磷肥、聚氯乙烯、纖維素、活性炭、芒硝、塑料白球、MBS、ABS、己二酸、聚丙烯酰胺、丙烯酰胺晶體、聚四氟乙烯、酚醛樹脂、尼龍66、聚丙烯樹脂、滌綸切片、聚氯乙烯。
中西藥:中藥飲片、中藥水丸、阿斯匹林、五味子沖劑、速效感冒膠囊
無機鹽:純堿、食鹽、硝酸銨、碳酸鉀、氯酸鉀、氯化鉀、硝酸鉀、磷酸鉀、硫酸鉀、亞硫酸鈉。
飼料肥料:發酵飼料、膨化顆粒飼料、有機肥等。
環保:酒精糟、白酒糟、抗生素渣、啤酒糟、土霉素藥渣等干燥。

問:振動流化床干燥機的產品特點

答:1、物體受熱均勻,熱交換充分,干燥強度高,比普通干燥機節能 30%-50%;
2、振動源是采用振動電機驅動,運轉平衡、維修方便、噪音低、壽命長;
3、流態化均勻,無死空隙和吹穿現象,可以獲得均勻的干燥、冷卻、增濕的制品;
4、可調性好,適應面寬,料層厚度和在機內移動速度以及全振幅變更均可實現無級調節;
5、對物料表面損傷小,可用于易碎物料的干燥,物料顆粒不規則時亦不影響工作效果;
6、采用全封閉式的結構,有效地防止了物料與外界空氣的交叉感染,作業環境清潔;
7、振動有助于物料分散,如選擇合適振動參數,對普通流化床易團聚或產生溝流的物料可順利流化干燥;
8、由于無激烈的返混,氣流速度較之普通流化床也較低,對物料粒子損傷小。在干燥過程中要求不破壞晶形,或對粒子表面光度有要求的物料最為合適。

用戶評論

來自[平湖]的客戶:2019-02-11 13:13:00
很滿意的一次采購 質量可靠 價格也很合理 合作愉快!

來自[綿陽]的客戶:2019-01-30 00:14:04
外觀挺漂亮的,除濕效果不錯,好評

來自[建德]的客戶:2019-01-28 13:32:57
東西是正品來的,我上次就買到假的了,虧了不少。謝謝這家店子的老板,東西很正不說,而且分量很足的的!發貨的速度也是一流的啊...以后還會再來的!

來自[樂平]的客戶:2019-01-26 21:03:08
很適用

來自[大安]的客戶:2019-01-20 23:42:26
速度一流

來自[沙河]的客戶:2019-01-18 09:59:10
非常滿意,老客戶了,產品一直都非常好

來自[安達]的客戶:2019-01-17 18:30:31
量足,個大很干凈,喝完期待效果,滿意。就是賣我25一斤,不知道為啥,可店里都15一斤。

來自[鐵力]的客戶:2019-01-17 08:11:56
行好

來自[南康]的客戶:2019-01-16 23:30:08
裝空壓機里的,質量和之前得一樣,有保障,而且比我之前買的還要便宜點,效果一點不比那個差,在此感謝,希望長期合作下去

來自[凌源]的客戶:2019-01-15 10:33:34
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發貨速度快,這叫千里江陵一日還。東東不錯,講信譽的店家,贊一個?。?!今后還會再來的

來自[臺山]的客戶:2019-01-15 08:08:46
可以有需要還會再來的

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產品不錯,小車間用,挺滿意的

來自[桐鄉]的客戶:2019-01-15 00:33:16
斷草比較實惠,個頭大,品質不錯,如果空心率再少一點的話就更好啦!

來自[湖北]的客戶:2019-01-14 23:45:01
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來自[揚州]的客戶:2019-01-14 16:07:46
干燥機可以,除水效果好!

來自[英德]的客戶:2019-01-14 14:14:18
非常優質的貨,很滿意.

來自[無錫]的客戶:2019-01-14 13:59:42
真的很好,比我一前買的好很多,和圖片一樣圓圓的,白白的