過濾型離心機(下簡稱離心機)屬固,、液相分離設(shè)備,,由于是在離心力場下的強制分離,,分離因數(shù)可達到 600,,甚至 1 000 以上,,分離效果較好,,生產(chǎn)能力大,,并可實現(xiàn)自動控制,。因此,,離心機在制藥工業(yè)中有著較為廣泛的應用,。
離心機在制藥工業(yè)應用極廣,其仍是當前原料藥生產(chǎn)工藝中分離的主要設(shè)備,。由于制藥廠家離心機所應用的場合,、工藝、介質(zhì)的物理和化學性質(zhì)的不同,,對離心機也有不同的要求,,比如,防腐要求,、防爆要求,、介質(zhì)溫度、車間凈化等級等,。下面探討一下過濾型離心機在制藥工業(yè)應用中所涉及的一些特殊性問題,。
1 密閉要求
離心機無論是用于非無菌藥還是用于無菌藥,或者是用于制藥中間體還是用于成品藥,,其生產(chǎn)過程中對環(huán)境均提出了很高的要求,,如潔凈車間,就有相應潔凈等級要求,,設(shè)備的良好密閉性能使外部與機器內(nèi)部保持有效的隔離,。然而,,離心機內(nèi)腔中的固、液,、氣相等不得對車間環(huán)境造成污染,,反之,外部環(huán)境也不能對內(nèi)部物料產(chǎn)生污染,。因此,,制藥廠在訂貨時應告知離心機制造商,提出密閉要求,。對離心機的密閉性能進行改進設(shè)計,,并在制造時充分體現(xiàn),應在以下幾個方面進行考慮:
1.1 機蓋的密封
機蓋一般為翻轉(zhuǎn)式,,機蓋與機殼接合面應有可靠的密封措施,,如果因密封結(jié)構(gòu)或材質(zhì)防腐失效,就可能造 成液,、氣相的泄漏,,對環(huán)境、人員造成傷害,。
在機蓋法蘭上加工燕尾槽,,安裝密封條,以保證密封條的定位可靠性,,密封條為梯形中空結(jié)構(gòu),,以保證其密閉性能。密封條采用硅橡膠等材質(zhì),,按所處理物料的防腐要求來確定密封條材質(zhì),。
1.2 軸承位的密封
主軸螺母、軸承位的密封,,以前的傳統(tǒng)機型在此密封措施比較簡易,,只能做到相對密封。如主軸螺母部位,,主軸螺母與轉(zhuǎn)鼓接合面,,一般不設(shè)置密封圈,離心機在運行過程中易發(fā)生液相或氣相的滲入,,對主軸錐面產(chǎn)生腐蝕,,甚至滲入軸承中,對軸承產(chǎn)生破壞,,從而影響機器的正常使用,。上軸承蓋一般都設(shè)置骨架式密封等結(jié)構(gòu),但上軸承蓋至轉(zhuǎn)鼓錐面之間的一部分則暴露在外,,離心機內(nèi)腔中的氣霧,,則可能對主軸暴露面產(chǎn)生腐蝕,。
制藥工業(yè)所用的離心機,其所分離的物料中大多有溶媒等有機溶劑或酸堿等介質(zhì),,因此在訂購設(shè)備時應充分考慮到這些部位的密封要求,。在設(shè)計時,應考慮上述結(jié)構(gòu)的改進,,如主軸上端的緊固與密封,,采用 2 塊軸端擋圈疊裝,2 個 O 型圈隔離安裝方式,,以消除滲液的可能,。對上軸承蓋上側(cè)的密封,可以考慮更改上軸承蓋的結(jié)構(gòu)型式,,如設(shè)置迷宮密封裝置,,減少或消除氣霧對主軸的侵蝕。也可以將暴露面加涂鎳磷合金,,以消除或減小產(chǎn)生腐蝕的可能。
1.3 傳動帶工作區(qū)域的密封
傳統(tǒng)離心機其傳動帶是敞開式的,,只是在電機端設(shè)置 1 個防護罩,,主要是從安全角度出發(fā)。但對于摩擦所產(chǎn)生的粉塵對環(huán)境的污染則沒有加于控制,,如在潔凈區(qū)內(nèi)使用是不可行的,。因此,必須對傳動帶工作區(qū)域加以密閉,,以防止摩擦粉塵的外泄,。
1.4 其它部位的密封
離心機的外接管道,如進料管,、洗滌管,、清洗管等管道,一般情況下選用法蘭安裝方式,,以保證其接口的密封性能,。對潔凈度要求很高的場合,其接口應選用衛(wèi)生級快開式接口裝置,,以便于清洗,。
較為復雜的密封部位是下部卸料離心機的固相出口,因其出料口較大,,且接口形狀的特殊性,,給設(shè)計與制造帶來了很大的難度。通常的做法是接料斗從離心機底部出口過渡至 1 個直徑適合的圓口,,接裝 1 個蝶閥,,有法蘭安裝面加裝密封墊,,來實現(xiàn)密閉要求。爾后,,蝶閥出口外接柔性接管至料倉,。如果主要產(chǎn)品是分離出的固相,對固相物的要求很高,,即使是在線清洗管的清洗孔中滴出的液相進入固相中也是不允許的,。因此,在線清洗管的設(shè)計上應采用衛(wèi)生級快開式接口裝置,,以便在完成一次分離后將清洗管拆下,,對其管內(nèi)徹底清洗。
2 防爆要求
制藥工業(yè)生產(chǎn)中有很多有防爆要求,,因其介質(zhì)有甲醇,、乙醇、甲苯等有機溶劑,,離心機在運行過程中的安全性成為選型的首要要求,。
2.1 產(chǎn)生爆炸的幾個要素
產(chǎn)生爆炸的 3 個要素為溫度、火源,、氧氣,。其中:(1)溫度,對于具體的某一介質(zhì),,無論是液相還是氣相,,在進行工藝設(shè)計時應考慮離心機工作溫度,因是工藝問題,,在此不作詳析,;(2)火源,在離心機設(shè)計時,,對于運動件應用足夠的安全空間,,以消除可能產(chǎn)生的機械摩擦和撞擊,機器必須有消除靜電的措施,。同時,,對于制動裝置,一般均采用能耗制動的形式(非接觸式制動,,缺點是制動時間要比接觸式要長一點,,尤其是在滿載時轉(zhuǎn)動慣量較大的情況下更是如此),不得采用機械摩擦式制動裝置,。另外,,對于傳動帶,則選用防靜電帶,以消除或減少靜電產(chǎn)生的可能,。
2.2 可實施防爆措施
涉及到防爆場合,,可以考慮采用氮氣保護,但有的離心機的氮氣保護,,實際上只是在機殼上設(shè)置了一個氮氣進氣管,,一個氮氣出氣管,離心機在工作時,,對內(nèi)腔中充入氮氣,。至于氮氣濃度能否達到安全范圍則沒有定量的控制,因此,,其氮氣保護的可靠性很差,。在氮氣保護系統(tǒng)中加入在線氧氣檢測裝置,對運行過程中的離心機內(nèi)腔的氧氣進行檢測,,控制其氧氣含量在安全范圍以內(nèi),,即達到了定量的控制。一般在訂貨時,,應提出防爆要求,,對離心機的配置提出更精確的制造要求,比如:配置防爆電機,、現(xiàn)場防爆按鈕,、防靜電皮帶、變頻器控制,、防爆電磁閥,、防爆接近開關(guān),、防爆隔離柵,、靜電接地、能耗制動,、氮氣保護,、氧氣含量在線檢測等。然而,,并不是所有的有防爆要求的場合都要配置,,應按實際工藝、環(huán)境等適當?shù)呐渲谩???
3 清洗要求
在離心機內(nèi)腔,,設(shè)置多個清洗頭或清洗管,,離心機可在不開蓋或運轉(zhuǎn)過程中對離心機內(nèi)部進行清洗。重點有以下幾個部位:(1)轉(zhuǎn)鼓底面及軸承座部位的清洗,;(2)攔液板表面及轉(zhuǎn)鼓筒體外表面,;(3)轉(zhuǎn)鼓筒體內(nèi)表面;(4)翻蓋內(nèi)表面及進料、刮刀等裝置表面,;(5)外殼內(nèi)表面,。
4 防腐要求及表面處理
制藥工業(yè)一般應選用不銹鋼材結(jié)構(gòu),一些外部的零部件盡管不與物料直接接觸,,但還是選用不銹鋼材質(zhì)為宜,,對表面的清洗、潔凈車間的環(huán)境保持更有利,。
按所分離物料的腐蝕數(shù)據(jù)(化學性質(zhì),、溫度、濃度等),,選用合適的材料,,如 304、321,、316L,、鈦材等材料。所用的管材,,對一些潔凈度要求高的場合,,應選用衛(wèi)生級管和衛(wèi)生級快開式結(jié)構(gòu),以消除管道可能帶來的污染,,
也便于清洗,。另外,對于一些不與物料直接接觸,,或只是起支承的結(jié)構(gòu)件,,也可以采用包襯不銹鋼的制造形式。
在結(jié)構(gòu)設(shè)計和制作時表面平整,、過渡圓滑,,消除衛(wèi)生死角,消除積液,、積料等死角,。所有的不銹鋼表面應經(jīng)打磨拋光處理,表面光潔,。
5 氣源要求
離心機配置的氣動動作元件,,如氣動刮刀、氣體輔助刮刀,、氣體反沖裝置等,,其動力源是氣體(壓縮空氣或壓縮氮氣),應對氣源進行凈化處理,,以保證藥品不被氣體中的雜質(zhì)污染,。如應用于防爆場合,,其氣源應使用氮氣。
6 殘余濾餅清理與濾布再生的要求
在制藥工業(yè)上常用離心機中,,卸料離心機(人工上部卸料或吊袋卸料)如圖 1 所示,,是常見機型之一,其每次卸料都將濾袋提出,,相對來說其殘余濾餅容易清理一些,,濾布再生也更方便一點,在此不作更多的介紹,。這里主要談一下另一種常見機型,,即刮刀卸料離心機的殘余濾餅清理和濾布再生的方法,如圖 2 所示,。
刮刀卸料離心機(LGZ,、GK 等機型),因其為自動刮料型的離心機,,濾布安裝于轉(zhuǎn)鼓壁上,,拆卸與安裝相對于上部卸料離心機來說困難一些,刮刀與濾布之間有一安全距離(5~10 mm),,以防止刮刀刮壞濾布,,這一殘余濾餅層的存在,對于一般化工產(chǎn)品而言,,沒有太大的問題,。但在制藥工業(yè)中,殘余濾餅的存在不能滿足消除批次間污染的要求,。為達到清理殘余濾餅的目的,,在刮刀上設(shè)置一氣體輔助刮刀,如圖 3 所示,。轉(zhuǎn)鼓過濾孔外側(cè)設(shè)置氣體反沖噴嘴,,在進行刮料時,高壓氣體通過轉(zhuǎn)鼓過濾孔由外向內(nèi)沖擊濾布和殘余濾餅層,,使濾布產(chǎn)生脈沖振蕩,,并向內(nèi)產(chǎn)生一位移,,以一柔性推力使濾布貼近刮刀刃口,,減少殘余濾餅層的厚度,同時,,氣體反沖輔助刮刀噴出的高壓氣體吹去濾布上的殘余濾餅,。通過這一裝置可有效降低或消除殘余濾餅,同時在一定程度上對濾布進行再生,,殘余濾餅的清理對一些顆粒度較小或粘度較大的物料,,可消除下一次過濾時殘余濾餅所產(chǎn)生的過濾阻力,,提高過濾效率。
7 結(jié)語
本文從離心機在制藥工業(yè)運用的基本要求出發(fā),,并按照 GMP 要求,,對過濾型離心機若干問題進行探討,使人們對離心機能更好地在制業(yè)工業(yè)中應用有所了解,。同時,,也對殘余濾餅清理與濾布再生問題進一步探討。其目的是為了拋磚引玉,,以求得國內(nèi)離心機總體水平的提高,,使離心機更好為制藥工業(yè)服務(wù)。