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    双锥回转真空干燥机功能与优化介绍(二)

    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1×104Pa。

    2.1.2、影响双锥回转真空干燥机干燥速度的因素

    文献1把双锥回转真空干燥机干燥过程作试验,分别以真空度、干燥温度、蒸汽压力与干燥时间为参数,试验所作的曲线表明:双锥回转真空干燥机干燥过程可分为第一升温、第一恒温、第二升温、第二恒温和降温五个阶级。其中:(1)第一升温是加热物料,使其升温的预热阶段。该阶段中,物料中水分汽化量很少;(2)第一恒温是恒速干燥阶段,在该阶段中,物料的自由水、表面水和毛细管水等大量汽化。因此,温度和真空呈恒定状态,且真空度与该干燥温度下水的饱和蒸汽压力近似相等;(3)第二升温是加热物料迁移内部水分至物料表面的过程,由于汽化的水分很少,导致物料温度升高和真正度也随之提高;(4)第二恒温是汽化物料包裹水和部分结晶水阶段,由干水分迁移率与汽化率相定,故温度和真空呈平稳状态;(5)降温阶段开始时,关闭加热蒸汽,通以冷却水至筒体夹套,冷却筒体使其内部物料温度下降,以便卸出干燥制品。

    现在此把某一产品的平均干燥工艺参数(如表1所示)列出。从表1中可看到:双锥回转真空干燥机干燥过程的不同阶段所具备的性质也不同,故应该根据其不同阶段而设定不同的操作参数,这样能更有效地利用设备的功能。然而,现实的双锥回转真空干燥机的许多操作参数是常量不变(如旋转速度)或自动控制(如工作真空度、干燥温度等),以下就干燥不同阶段过程的操作参数对真空干燥速度的影响展开讨论,并提出建议性的改进意见。

    2.1.3、双锥回转真空干燥机旋转速度对真空干燥速度的影响及探讨

    双锥回转真空干燥机筒体的旋转速度越快,干燥速度越高。但在干燥后期,随着物料湿含量的下降,干燥速度也降低,此时提高转速对干燥速度的提高均无益。另外,在干燥初期,较快的旋转速度,会导致湿分汽化过快而产生物料粘结成团的现象。因此,应在干燥初期采用较低的转速,待物料表面较干以及不结团时再提高转速,以便加快干燥速度、缩短干燥时间。

    对此点,建议可选用变频电机,使筒体的旋转速度在运行时能变动,并有菜单可设定不同时间段所选用的不同的筒体旋转速度(0~10rpm内无级调速),即要有时间—速度关系的设定。

    2.1.4、双锥回转真空干燥机加热与冷却对真空干燥速度的影响及探讨

    双锥回转真空干燥机夹套内对流换热需分别提供热量和冷量,故夹套内将经历以热蒸汽方法的升温或以冷却水方法的降温。文献1认为,提高热介质温度可加快升温速度,缩短干燥时间。对粘性大的物料,热介质温度高容易产生结团现象。降低冷却水温度可加快降温速度,也可缩短工作周期。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。

    对此点,建议可选用温度传感元件,使双锥回转真空干燥机夹套内热量或冷量控制能在运行时变动,并有菜单可设定不同时间段所选用的温度,即要有时间—温度关系的设定。

    2.1.5、双锥回转真空干燥机真空度对真空干燥速度的影响及探讨

    通常双锥回转真空干燥机选用1×103-1×104Pa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,会导致抽气系统成本增加,干燥后物料价格增高,经济上不合算。但表1可知,在降温阶段的真空度值很小,故应分段来控制真空度的压力。

    对此点,建议可选用压力传感元件,使双锥回转真空干燥机筒体内真空度控制能在运行时变动,并有菜单可设定不同时间段所选用的真空度,即要有时间—真空度关系的设定。

    2.1.6、双锥回转真空干燥机锥体角度及充填量对真空干燥速度的影响

    双锥回转真空干燥机筒体堆放颗粒状或粉末状物料时,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。此时发生物料滑落的斜面与底部的夹角称该物料的滑移角(滑移角与物料组成、湿含量、粒度和粘度有关)。故双锥回转真空干燥机的设计和选择时,应根据物料的滑移角而选择锥体的角度1。

    文献1也认为,实际装料容积与干燥筒体容积之比为充填率。双锥回转真空干燥机的充填率通常为30%~50%之间,其与物料的堆密度也有关。

    从上可知,双锥回转真空干燥机筒体锥体的角度太大或太小都会影响翻动混合效果,而其形成的物料干燥表面最终影响了干燥速度。同样,实际装料容积充填率过高也会影响翻动混合效果,影响了干燥速度。

    2.2、对双锥回转真空干燥机的结构的探讨

    虽然双锥回转真空干燥机有着许多实用性优点,但结构上的不完善阻碍了其应用和发展。特别对应用于无菌原料药生产来说,尚未改进设备所存的不完善之处表现为:(1)抽真空管空套回转轴的动静密封件泄漏与清洗问题;(2)筒体结构的清洗或灭菌问题;(3)进料/出料结构的易出料与清洗问题。

    2.2.1、抽真空管空套回转轴的动静密封件泄漏与清洗的探讨

    在部分双锥回转真空干燥机的抽真空管空套回转轴装置中,其采用双骨架轴密封结构,由于此结构密封的不可靠,在筒体抽真空的作用下极易造成泄漏,有时会出现所谓的“漏油”现象。同时,也由于密封的不可靠会在干燥时结存粉,此处的结存粉用普通的旋转动态水洗方法是难以洗净的,这样会引起换批时的交叉污染。

    近期国内有制造商对此作了一定的改进,有的采用特殊密封(如特殊的机械密封、磁流体密封等)。也有的制造商2在抽真结构上作了改进,使抽真空部分不伸进筒体内部,仅在旋转筒体外面与其接触,采用金属烧结网做过滤器,容易清洗,容易消毒灭菌,并配有用高纯氮气反吹的系统,防止粉尘物料堵塞过滤网孔,确保真空畅通。

    2.2.2、筒体结构的清洗和灭菌问题的探讨

    在部分双锥回转真空干燥机筒体的清洗中,有的靠切换真空管路,放入清洗水旋转筒体再放净,这样动态清洗法是无法彻底洗净的,至少在动静接触面和结料处是不能洗净。

    其次是部分制造商没有把筒体当作压力容器来设计及制造,很难做到切换真空管路通入蒸汽来灭菌,故谈不上蒸汽的在位灭菌。这里当然涉及到进料/出料结构与密封结构,其形式和承压性能也与蒸汽灭菌有关。

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