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真空干燥设备的选择

2020-01-16

真空干燥设备种类很多、用途广泛,合理地选用真空干燥设备.是用户关心的问题。

1、根据物料的性质选择真空干燥设备

物料的性质应该包括以下几点。

①物理特性和化学特性热裂化(允许温度)、热影响(软化、熔化)、比热容、密度、毒性、易燃性、易爆性等。

②物料的状态大小、形状、钻性、流动性、水含量等。

③干燥特性干燥速度、干燥条件(温度、湿度、气体压力)、所含水分的性质(附着水、内部水、

结合水)、
水含量(极限水分)等。通常,黏性物料、膏状物料适合于箱式真空干燥设备、耙式真空干燥设备和圆筒搅拌型真空干操设备。流动性、颗粒性物料适合于振动流动式干燥设备、真空转鼓干燥设备和双锥回转真空干燥设备等。

对物料干燥后的品质要求应该充分重视。干燥后物料含水率的均匀性、色、香、味、营养成分、形状变化等要求严格的场合。特别是干燥后要求保持活性的物料,一定要选用真空冷冻干燥设备。

2、根据产品质量选择真空干燥设备容量

各种真空干燥设备都很难给出单位时间的除水量或单位时间干燥产品的质量。因为这两个参数不单和干燥设备性能有关,还与被干燥物料的传热传质特性等内容有关。但是,所有的真空干燥设备都能给出容积或面积的指标,而干燥产品的产量与干燥设备的容积或面积是成正比的。在确定真空干燥设备容积的同时,还要考察该设备的装料系数(或称填充率),装料系数一般应该在60%-75%之间。

在选好真空干燥设备类型和容量之后,下决心购置设备之前,更好携带物料去干燥设备制造厂或有同类设备的用户去做实验,考察相关的干燥特性、干燥后产品的质量以及设备的性能,直到满意为止。

3、真空干燥设备性能的选择

对于同一种物料。可能会有几种类型的干燥设备都能实现类似的干燥目的。这时,需要对干燥设备的性能进行考核。

(1)经费和安装条件

经费包括购置设备费和设备运转费,运转费又包括人工费、辅助材料费、维修费、折旧费和利率等。不同类型、不同厂家生产的设备要认真分析比较。安装条件包括占地面积、占据空间、对安装环境的要求等,这些内容也都涉及经费问题。

(2)制造质量的选择

同一种类型的真空干燥设备,不同制造厂生产的产品.质量会有较大差别。差别主要体现在所用材料、加工精度、外观质量、振动、噪声、使用寿命、可靠性、可维修性、配件质量、可置换性等内容。还应该考察制造厂和配套厂的可信度。

(3)设备运转形式的选择

干燥工艺选择连续式还是间歇式是很重要的问题。选用连续式干燥设备的情况是:干燥设备的前后工艺为连续式;同一种物料,干燥数量大;材料中水分蒸发均匀,适合于连续装料和卸料。适合于间歇式干燥的情况是:前后工艺不能连续进行;物料品种多,数量少;物料不适于连续供给和取出。还应注意,通常连续式干燥设备价格贵、占地面积大、使用维修较难,而间歇式与之刚好相反。

4、真空冷冻干燥设备的选择

(1)医药用冻干机的选择

医药用冻干机的各项指标一定要符合GMP标准的要求,必须能保证长期、稳定、安全地正常运转。冻干机的容量是按搁板冻干面积计算的,而不按容积计算。用户可根据生产量的需要,通过计算选择冻干机。例如,冻干100kg液体量/批的产品,首先要确定冻干机捕水器的捕水能力不能小干100kg.然后计算出冻干箱搁板的面积。面积的计算与产品的装载方法有关,瓶装和盘装所需面积是有区别的。盘装充分利用了搁板面积,瓶装则因瓶间有空隙不能利用.所需搁板面积较大。假如用盘装,每盘装料高为20mm,则所需冻干面积为:A=V/H=0.lm3/0.02m=5O。如果使用瓶装法,国产20mL青霉素瓶直径为ø22mm,高为50mm,每瓶内装物料5ml,则需要的瓶子数为N= V总/V瓶=100000mL/5mL=20000个,所需冻干面积A应等于每瓶占用面积与总瓶数之乘积。考虑瓶间占用面积.可乘以系数1.1,则所需冻干面积为8.4O。

根据冻干产品的共晶点温度选择搁板和捕水器的更低温度。通常,单级压缩机制冷温度可达-40~-35℃;双级压缩机制冷温度可达-50~-45℃;复叠式制冷压缩机更低温度可达-80~-60℃。根据冻干产品的崩解温度选择搁板的加热温度.一般药用冻干机搁板更高加热温度为70~80℃。搁板温度的均匀性也是选择冻干机的重要指标,因为它直接涉及冻干产品的质量。医药用冻干机搁板温度均匀性应在±1℃左右。冻干箱的降沮速度应在空载时1-2h内达到更低沮度,捕水器应在1h之内达到更低温度。为增加运行的可靠性,大型冻干机应采用两套以上的制冷系统,以保证更多只有一台出故障,不致损坏冻干产品。冻干机的空载极限真空度、漏气率和抽空速度都有标准规定,选择冻干机时除按标准要求检查之外,应注意选择的是真空系统元件的质世。例如,有的真空泵漏油,有的喷油,有的寿命低;有的阀门动作不灵活、不准确.有泄露现象,寿命低等。

冻干机的清洗、压盖、消毒灭菌等功能部件,可以根据冻干产品的需要选择。位得注愈的仍然是加工制造质童.例如,压盖用的活寨杆一定要用不锈钢制造,表面不应带油;带灭菌的冻干机.活塞杆上更好加上不锈钢的波纹管护套等。

冻干机的自动控制系统选择应该认真研究。各制造厂在控制方式的选择和控制器件的选用上有很大差别。有些冻干机带有自动控制系统,兼备手动功能.有些冻干机能自动执行跟踪冻干曲线.其余部分人工操作;有些冻干机仅能自动控制冻干过程,不能控制消毒灭菌等其他过程;有些冻干机使用徽机和可编程控制器,用打印机记录;有些冻干机使用仪表控制和多点记录仪记录。用户必须根据需要和实际情况,了解清楚之后再选定。

目前医药用冻干机辅助功能较多,如冻干过程中取样功能、共晶点温度测定功能、漏氯率自动测量功能、冻干结束自动判定功能等。每项功能郁需增加成本,每项功能都给用户带来了方便,用户可根据需要酌情选购。

(2)食品用冻干机的选择

食品冻干一般都是辐射加热的大型冻干机。用户关心的重点应该是冻干产品的质量、产量、装机容量和能耗。在选定冻干机之前要货比三家,采用同一种物料去做冻干实验。冻干产品质且应检查均匀性和合格率,一般堆放在冻干机中间和周边的物料干操程度会有差别.但不应该相差太大,成品合格率必须在98%以上。冻干产品的产量涉及经济效益,相同冻干面积的冻干机,冻干同样的物料,花费的时间可能不同.冻干周期长的.冻干产品产量低,反之亦然。装机容量和能耗是两回事.各生产冻干机的厂家给出的装机容且可能不是同一标准.有些厂家给出的装机容量只包括真空设备和加热设备.制冷设备另配,有些厂家给出的装机容更不包括真空设备和加热设备,因为采用的是水蒸气真空喷射泵和水蒸气加热,锅炉另配能源,还有些厂家给出的是包括冻干生产车间的全部电源。选择冻干机时一定要分析清楚,脱1kg水需要的能耗是更重要的指标。俄罗斯食品设计研究院的博士论文中曾给出脱1kg水,需消耗1kW电能的报告.国内还没见到有关报道。

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