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噴霧干燥在制藥工業(yè)應(yīng)用的區(qū)別及設(shè)備特點(diǎn)

來(lái)源:常州市寶康干燥機(jī)械有限公司   2015年03月28日 15:23   2276

  噴霧干燥在制藥工業(yè)應(yīng)用已有幾十年的歷史,經(jīng)過(guò)多年的研究和發(fā)展,從當(dāng)初簡(jiǎn)易的噴霧干燥發(fā)展到當(dāng)今多功能、組合型及性的噴霧干燥。然而,不同型式的噴霧干燥設(shè)備所呈現(xiàn)的性能和應(yīng)用面也不同。


 


 

2.噴霧干燥的型式區(qū)別與比較

2.1噴霧干燥的型式區(qū)別

    噴霧干燥的型式分類有多種,按流程可分為:開放式、封閉循環(huán)式、自惰循環(huán)式和半封閉循環(huán)式;按噴霧和氣體流動(dòng)方向分為:并流型、逆流型及混合流;按霧化方法可分為:離心式、壓力式和氣流式。其中,霧化方法分類是常用可見(jiàn)的方式,下文重點(diǎn)談霧化器。

2.1.1霧化器的作用

    霧化器的作用是整個(gè)噴霧干燥的心臟,它直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。霧化器分散度越高,干燥效率越大;霧化越均勻,產(chǎn)品的含水量變化越小。因此,霧化器既要保證料液的分散度,又要使粒度變化控制在zui小限度。


 

2.1.2.離心式霧化器的特點(diǎn)

    離心式霧化:料液在高速轉(zhuǎn)盤(圓周速度90~160m/s)中受離心力作用從盤邊緣甩出而霧化。其 是利用高速旋轉(zhuǎn)盤作用,當(dāng)液處注入盤面時(shí),液體受到二種力作用,一是離心力和重力作用下得到加速而分裂霧化;二是液體和周圍空氣同時(shí)接觸面處,存在摩擦力促使形成霧滴。前者為離心霧化,后者為速度霧化,實(shí)際上這二者是同時(shí)存在的。

    離心式霧化器的霧化效果與料液特性、流量、圓盤形狀直徑及速度直接有關(guān)。離心式霧化過(guò)程的“三大”特點(diǎn):

    ①直接分裂成液滴,當(dāng)料液流量較少時(shí),料液受離心力作用,在圓盤周圍隆起成半球狀,其直徑取決于離心力和料液粘度及表面張力。當(dāng)離心力大于表面張力時(shí),圓盤周邊的液滴立即被拋出而分裂霧化。

    ②絲狀割裂成液滴,當(dāng)料液流量較大而轉(zhuǎn)速加快時(shí),半球狀物料液被拉成許多絲狀射流。液量增加,圓盤周邊的液絲也增加,如果液量達(dá)到一定數(shù)量后,液絲變粗,而絲數(shù)不再增加。拋出的液絲極不穩(wěn)定,在離周邊不遠(yuǎn)處即被分離成球狀小液滴。

    ③膜絲分裂成液滴,當(dāng)料液流量繼續(xù)增大時(shí),液絲數(shù)量與絲經(jīng)均不再增加,液絲間互相并成薄膜,拋出液膜離圓盤周邊一定距離后,被分裂成分布較廣的液滴。若液體在圓盤表面滑動(dòng)能減到zui小時(shí),則可使液體高速噴出,在圓盤周邊與空氣摩擦而分裂霧化。

2.1.2.1壓力式霧化器的特點(diǎn)

    壓力式霧化:用高壓泵使液體獲得高壓,高壓液體通過(guò)噴嘴時(shí),將壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能而高速噴出時(shí)分散為霧滴。當(dāng)液體從單一孔中經(jīng)加壓后獲得的霧化,這是由于受外力作用,液體從噴嘴出口處不遠(yuǎn)的距離,克服表面張力,從液膜分裂成細(xì)線,加上湍流徑向分速度和周圍空氣相對(duì)速度的影響,使液線再分裂成大小不同的液滴,壓力式霧化器也是從此原理出發(fā)的。

    壓力式霧化器的特點(diǎn):①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作無(wú)噪聲;②改變噴嘴內(nèi)部結(jié)構(gòu),易得到所需的霧化形狀;③大規(guī)模生產(chǎn)可采用多噴嘴噴霧。

    壓力式霧化器的缺點(diǎn):①生產(chǎn)過(guò)程中流量無(wú)法調(diào)節(jié);②噴嘴噴孔口徑小于1mm時(shí),易產(chǎn)生堵塞;③不適用粘度高的膠狀料液及有固相分解的懸濁液噴霧;④噴嘴易磨損。

2.1.2.2氣流式霧化器的特點(diǎn)

    氣流式霧化(又稱二流體噴霧):采用壓縮空氣以很高的速度從噴嘴噴出(≥300 m/s),依靠氣液兩相間的速度差所產(chǎn)生的摩擦力,使料液分裂為霧滴。其利用蒸汽或壓縮空氣的高速運(yùn)動(dòng),使料液在噴嘴出口處相遇而產(chǎn)生液膜分裂并霧化。由于料液速度不大,而氣流速度很高,這二種流體存在著的相對(duì)速度,液膜被拉成絲,然后分裂成細(xì)小霧滴,霧滴大小取決于相對(duì)速度和料液粘度。

    氣流式霧化有局限性,只有在熱空氣溫度高于300℃時(shí)采用蒸汽噴射才有意義,一般使用蒸汽壓力為0.3-0.7MPa,使用壓縮空氣壓力為0.2-0.5MPa時(shí),液滴平均直徑為10-60μm。


 

3.幾種常用噴霧干燥設(shè)備特點(diǎn)的簡(jiǎn)述

以下結(jié)合寶干公司的幾種噴霧干燥設(shè)備在制藥工業(yè)應(yīng)用特點(diǎn),作一簡(jiǎn)述,能使使用者有更好了解,也使寶干公司的產(chǎn)品更好應(yīng)用與服務(wù)于制藥工業(yè)。

3.1LPG高速離心噴霧干燥機(jī)

           干燥速度快,料液經(jīng)霧化后表面積大大增加,在熱風(fēng)氣流中,瞬間就可蒸發(fā)95%-98%的水份,完成干燥時(shí)間僅需數(shù)秒,特別適用于熱敏性物料的干燥。
★ 產(chǎn)品具有良好的均勻度、流動(dòng)性和溶解性,產(chǎn)品純度高,質(zhì)量好。
★ 生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)化,操作控制方便。對(duì)于含濕量40—60%(特殊物料可達(dá)90%)的液體能一次干燥成粉粒產(chǎn)品,干燥后不需粉碎和篩選,減少生產(chǎn)工序,提高產(chǎn)品純度。對(duì)產(chǎn)品粒徑,松密度,水份,在一定范圍內(nèi)可通過(guò)改變操作條件進(jìn)行調(diào)整,控制和管理都很方便    

           3.2YPG壓力噴霧干燥機(jī)

               YPG系列噴霧干燥機(jī)是采用壓力式噴嘴借助高壓泵的壓力將溶液、懸浮液、乳濁液、膏糊狀物料霧化成細(xì)小液滴,然后與高溫?zé)峥諝膺M(jìn)行快速熱交換,在極短時(shí)間內(nèi)以簡(jiǎn)單的工藝迅速連續(xù)干燥成細(xì)顆粒狀物料的設(shè)備。
該機(jī)具有收塵率高,無(wú)粘壁、節(jié)能等特點(diǎn),特別適用于熱敏性物料干燥。廣泛應(yīng)用于食品染料、中間體等行業(yè)。          

             3.3 ZPG中藥浸膏噴霧干燥機(jī)

                干燥速度快,一般只需幾秒到十幾秒鐘,具有瞬間干燥的特點(diǎn)。
干燥過(guò)程中液滴的溫度比較低,特別適宜熱敏性物料的干燥,能夠保持物料色、香、味。 
為防止干燥塔產(chǎn)生粘壁現(xiàn)象,本裝置設(shè)有特殊的結(jié)構(gòu),有效地杜絕產(chǎn)品的粘壁現(xiàn)象。
*的成品風(fēng)送系統(tǒng)將干燥成品與系統(tǒng)內(nèi)的熱濕空氣及時(shí)分離,避免了干燥成品的吸濕或結(jié)塊的可能性.                               


 


 

2.2以霧化器分類的噴霧干燥比較


 

項(xiàng)目

離心式噴霧

壓力式噴霧

氣流式噴霧

料液


 

處理量

調(diào)節(jié)范圍大


 

調(diào)節(jié)范圍zui小,但處理量zui大

調(diào)節(jié)范圍較狹

粘度變化

可改變轉(zhuǎn)速,適用于高粘度物料

高粘度噴霧困難

可調(diào)節(jié)壓縮空氣壓力

供料

壓力(MPa)

低壓,約0.3

高壓,1-20

低壓,約0.3

高壓泵

不需要

需要柱塞泵

不需要

霧化器

價(jià)格

便宜

便宜

維修保養(yǎng)

高速旋轉(zhuǎn)的高精度,保養(yǎng)難

噴嘴易磨損,高壓泵需保養(yǎng)

容易

動(dòng)力消耗

zui小

zui大

產(chǎn)品

粒度

微粒

粗粒

微粒

均勻性

均勻

大致相同

不均勻

堆積密閉

輕,粒子中孔呈球狀

重,粒子中空氣含量少


 

干燥塔

熱風(fēng)流向

逆流與水平流均不適宜

并流、逆流、混合流及水平流都可以

并流、逆流

塔徑

塔長(zhǎng)

較低

安裝位置及粘壁現(xiàn)象

霧化器裝在塔頂,塔頂內(nèi)壁易粘附

噴嘴可裝在任意位置,粘壁可防止

小直徑易粘壁

型式

水平并流型


 

垂直向上逆流


 

垂直向下并流

垂直向上混合流


 


 

垂直向不混合流


 


 


 


 

1.噴霧干燥的基本理念
1.1噴霧干燥的基本原理

    噴霧干燥的定義:將溶液、乳濁液、懸濁液等形態(tài)的漿料在熱風(fēng)中噴霧成細(xì)小液滴,在它落下過(guò)程中,水分被蒸發(fā)而成為粉末狀或顆粒的產(chǎn)品。

    在干燥塔頂部導(dǎo)入熱風(fēng),同時(shí)將料液泵將料漿送至塔頂,經(jīng)過(guò)霧化器噴成霧狀的液滴,液滴群的表面積增大,其與高溫?zé)犸L(fēng)接觸后水分迅速蒸發(fā),在極短的時(shí)間內(nèi)便成為干燥產(chǎn)品,從塔底排出。其中,熱風(fēng)與液滴接觸后溫度迅速降低而引起濕度增大,作為濕熱廢氣由排風(fēng)機(jī)抽出,廢氣所夾帶細(xì)粉用分離裝置回收。

    整個(gè)干燥分為等速和減速二階段。在等速階段,水分蒸發(fā)是在液滴表面發(fā)生,蒸發(fā)速度由蒸汽通過(guò)周圍氣膜的擴(kuò)散速度所控制,其動(dòng)力是周圍熱風(fēng)與液滴的溫度差,溫度差越大蒸發(fā)速度越快,水分通過(guò)顆粒的擴(kuò)散速度大于蒸發(fā)速度。爾后,當(dāng)擴(kuò)散速度降低而不能再維持顆粒表面的飽和時(shí),蒸發(fā)速度開始減慢,干燥開始進(jìn)入減速階段。在減速階段,顆粒溫度開始上升,干燥結(jié)束,此時(shí)物料溫度接近周圍空氣溫度。


 

1.2噴霧干燥的特點(diǎn)

1.2.1干燥過(guò)程中液滴的溫度不高,產(chǎn)品質(zhì)量好

    噴霧干燥所使用的溫度范圍廣,即使采用高溫?zé)犸L(fēng),其排風(fēng)溫度仍不會(huì)高。在干燥初期,物料溫度不超過(guò)周圍熱空氣的濕球溫度,所干燥產(chǎn)品質(zhì)量較好。它在制藥工業(yè)應(yīng)用意義在于:不容易發(fā)生蛋白蛋變化、維生素的損失或氧化等缺陷,對(duì)熱敏性藥物的質(zhì)量基本接近真空干燥的標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.2干燥后產(chǎn)品具有良好的分散性、流動(dòng)性和溶解性

    由于干燥過(guò)程是在潔凈空氣中完成的,產(chǎn)品基本上能保持與液滴相近似的球狀,故之。

1.2.3干燥速度十分迅速

    料液噴霧后,表面積增大,在高溫氣流作用下,能瞬間蒸發(fā)掉95%~98%的水分,完成干燥時(shí)間一般僅需10~40s(相對(duì)1l料液而言)。

1.2.4過(guò)程簡(jiǎn)單、控制方便及適用連續(xù)規(guī)模生產(chǎn)

    噴霧干燥常用于含濕量40%~60%的物料,特殊物料可高達(dá)90%,可不經(jīng)濃縮也能一次干燥成粉體。噴霧干燥后產(chǎn)品大都不需再進(jìn)行粉碎或篩選工序,從而使整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單化。同時(shí),能在一定范圍內(nèi)可改變操作條件來(lái)控制產(chǎn)品的粒徑、松密度和水分等性能指標(biāo)。此外,由于,干燥產(chǎn)品能連續(xù)排料,故噴霧干燥能適用連續(xù)規(guī)模生產(chǎn)。

1.2.5整個(gè)操作密閉性,適用于潔凈生產(chǎn)區(qū)域

    由于噴霧干燥操作在密閉的塔內(nèi)進(jìn)行,避免了交叉污染和粉塵飛揚(yáng),適合于制藥工業(yè)中原料藥生產(chǎn),特別是無(wú)菌原料藥的生產(chǎn)。

1.2.6噴霧干燥的不完善之處

    噴霧干燥的不完善之處:一是當(dāng)熱風(fēng)溫度低于150℃時(shí),熱容量系數(shù)低(相應(yīng)蒸發(fā)強(qiáng)度低),故塔的體積會(huì)變大;二是廢氣中夾帶的約15%左右微粉需分離收集裝置。


 

1.3噴霧干燥在制藥工業(yè)的應(yīng)用范圍

    噴霧干燥可廣泛應(yīng)用于原料藥的生產(chǎn),可應(yīng)用品種有:阿莫西林、安比西林、阿可匹林、雙氫鏈霉素、卡那霉素、氨芐青霉素、青霉素類、四環(huán)素、鏈霉霧、琥氯霉素、磺胺噻唑、維生素A、維生素E、維生素B12、氫氧氯化鋁、、淀粉酶、乳酸鈣、泛酸鈣、荷爾蒙、左旋賴氨酸、煙酸、蛋白酶、蘆丁衍生物、肝精等。

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