自动真空履带干燥机在制药行业中的应用

国内中药企业常用的浸膏干燥设备是箱式干燥和喷雾干燥。箱式干燥时间长，能耗高，间断操作，容易染菌和吸潮；喷雾干燥的粉剂致密而水溶性差，干燥温度高，热敏感性的物质容易被破坏，多糖含量高的物料会粘在喷雾干燥收集器的壁上，造成收粉困难。近几年，一种自动真空履带干燥机开始应用生产。与箱式干燥相比，自动真空履带干燥机的优点是：料层薄、干燥快、物料受热时间短；物料松脆，容易粉碎；隔离操作，避免污染；动态操作，不易结垢；连续生产，自动控制。自动真空履带干燥机也能克服喷雾干燥的缺点，与常用的干燥设备相比，自动真空履带干燥机具有更好的应用价值，控制系统采用德国西门子S7-200 PLC、西门子变频技术，实现了干燥温度、真空压力、干燥速度稳定、干燥物料含水率稳定的目标，使用效果良好。 　　1 工作原理 　　物料通过变频螺杆泵送入真空条件下的干燥机内部，物料被连续地涂布在缓缓移动的干燥机内的多条干燥带上，形成薄薄的涂层；干燥带在调速电机驱动下以设定的速度向前运动，每条干燥带的下面都有3段独立的加热板和1段冷却板，干燥带与加热板、冷却板紧密接触，以接触传热的方式将干燥所需要的能量传递给带上物料；当干燥物料从筒体的一端运动到另一端时，物料已经干燥并经过冷却，干燥后的物料从干燥带上剥离；物料通过一个粉碎装置粉碎后，通过真空蝶阀到料桶中出料。 　　物料直接进入真空度容器内，经过干燥，所得颗粒的流动性很好，结构疏松，速溶性好。其结构如图1。 　　2 真空自动履带干燥机主要特点 　　2.1 真空筒体是一个直径近2 m 的不锈钢圆筒，前后开门，长度在15m，内外壁抛光处理，筒体密封良好。履带是干燥物料的平台，材质为聚四氟乙烯带，性质稳定，耐温范围在-70－260 ℃，可安全使用于医药、食品工业。履带按4层设置，每条履带分别由变频电机单独驱动，履带运动速度则通过变频调速机组进行调整，速度范围在0.15－1.5 m/min 。 　　2.2 真空系统采用罗茨真空泵和水环真空泵组成的机组。 　　2.3 干燥前物料先预热以增加流动性，进料用螺杆计量泵，可处理粘度很大(相对密度1.35－1.45)的中药浸膏；进料流量可精确调整，即使在进料量很小的情况下，布料装置也确保均匀布料，以便干燥工艺的优化；每一条履带配备单独螺杆泵作为进料输送泵，进料速度一般20－50L／ h。摇摆布料摆臂通过一台步进电机控制，速度一般在5－20 r/min。 　　2.4 自动真空履带干燥机整个干燥带分为4 个区，3个加热区和1 个冷却区。机组热源采用热水，配备完整热水循环加热系统和冷却水冷却系统。考虑天然药物的热敏性，常采用低温真空干燥的方式，干燥过程中产品温度一般在40－95 ℃之间。经过冷却，出料温度可控制在20－30 ℃之间。 　　2.5 终端出口以气动真空蝶阀阻断真空以连续地排出干物料；出料口有破碎和制粒功能，干粉颗粒大小可控制在40－60 目之间设置。 　　2.6 机组配有高压水清洗装置，符合GMP 易清洗的要求。 　　2.7 自动真空履带干燥机采用PLC 控制，通过PC机的人机界面来操作设备，同时干燥机附近设置操作面板以便在工作区操作设备。可以自动运行，也可以手动操作。 　　3 控制系统的总体设计 　　3.1 系统软硬件的选型 　　( 1)选用SIEMENS 变频器(2) 摇摆布料采用KINCO 步进电机及驱动器；(3)触摸屏采用POFACE 　　产品；(4)上位机采用戴尔工控机；(5) 通讯采用一条RS-485 通讯线将上位机和PLC 连成一个通讯系统；(6)现场触摸屏为操作员界面，工控机为工程师界面。 　　3.2 PLC 的功能及选型 　　PLC在系统中完成下列任务：(1)采集外界各设备的状态信号及模拟量信号；(2)控制各台电机起停、频率调节及调节阀的开度调节；(3)若外界设备出现故障，PLC接通报警装置，实现故障报警。 　　根据上述功能，该系统选用SIEMENS的S 7-200PLC，它属于模块组合式PLC，由基板及模块组成，有多种基板模块可供选择，可根据需要构成不同的系统。本着实用性、可靠性、经济性等原则，选用CPU226 PLC、EM 223 CN 型的数字量输入/ 输出模块、EM 232 CN型的模拟量输出模块、EM 235 CN型的模拟量输入／ 输出模块。其组成见图2。 　　4 控制系统的应用 　　4.1 4 条履带可以分别控制其运行状态与运行速度。每条履带都分别采用变频控制实现1 对1 控制，在运行状态下，可在线调节修改履带速度。 　　4.2 4 台进料泵可以分别控制其运行状态与进料速度。每台进料泵都分别采用变频控制实现1 对1 控制，在运行状态下，可在线调节修改流量。 　　4.3 布料电机运行速度可调节。布料电机在运行状态下，可在线调节进料速度，范围( 15、20、24、28、37 r/min )。 　　4.4 真空泵采用3 级机组，保证筒体真空度运行时不低于10 MPa。主泵ZJ 300 罗茨真空泵( 球墨铸铁)1 台, 抽气速率300L/s，二级泵ZJ 150 罗茨真空泵( 球墨铸铁)1 台，抽气速率150 L/s ，前级泵2 BV 5-131 水环真空泵2 台，抽气速率6.66 m3/min，功率11 kW，极限真空( 绝压)40 Pa，前级泵配2 台2 BV 5-131水环真空泵，可以有效地缩短及提高整个机组的效率，将真空预抽时间缩短，在主泵开启整个机组投入运行后，可自动关闭1 台水环真空泵。 　　4.5 加热区、冷却区温度控制采用调节阀从而保证温度恒温运行时不偏于设定±2 ℃，流程如图3。 　　4.6 　　信号报警界面可随时监控与显示系统运行中的单机运行故障，提示故障原因及解决方案。从而保证系统运行的稳定性与自诊断的功能，保证各项硬件的使用寿命。 　　4.7 程序分为3 　　部分：主程序、子程序和中断程序。系统初始化的一些工作放在初始化子程序中完成，可节省扫描周期。利用定时器中断功能实现PID控制的定时采样及输出控制。主程序功能最多，履带电机、进料泵及布料电机速度的显示，真空泵组控制信号的综合以及报警处理都在主程序。频率和真空的压力值采用数字方式直接在程序中设定。温度PID控制中，使用了比例和积分控制，其回路增益和时间常数可通过工程计算初步确定，需要进一步调整以达到最优效果。 　　5 结束语 　　通过自动控制技术应用和改进，自动真空履带干燥机在工业应用中运行可靠, 生产能力稳定，干燥后物料含水率≤5%。随着中药产业化的发展，自动真空履带干燥机在干燥方面的优点，将被更多的企业认可，市场应用前景广阔。 · 行业聚焦： 干燥机的发展和分类 　　近代干燥机开始使用的是间歇操作的固定床式干燥机。19世纪中叶，洞道式干燥机的使用，标志着干燥机由间歇操作向连续操作方向的发展。回转圆筒干燥机则较好地实现了颗粒物料的搅动，干燥能力和强度得以提高。一些行业则分别发展了适应本行业要求的连续操作干燥机，如纺织、造纸行业的滚筒干燥机。 　　20世纪初期，乳品生产开始应用喷雾干燥机，为大规模干燥液态物料提供了有力的工具。40年代开始，随着流化技术的发展，高强度、高生产率的沸腾床和气流式干燥机相继出现。而冷冻升华、辐射和介电式干燥机则为满足特殊要求提供了新的手段。60年代开始发展了远红外一、前言  在生产现代化程度较高的化工企业中，设备最直接地实现产品的生产过程。设备状况很大程度上影响着产品的数量、质量、成本。设备管理是企业管理的重要组成部分，搞好设备管理能保证企业以正常秩序，有利于企业取得最佳的经济效果。现代化设备必须辅以现代化管理，管理现代化是现代化设备充分发挥作用的决定性条件。  本文所介绍的化工设备是指化工企业的单元设备，具体说是指干燥、过滤、粉碎、分离、分级等后加工设备。这些设备有与其它化工设备的相同点，但也有自身的技术特点。在设备管理中有自身的规律，主要是因为化工单元设备的选型正确与否不仅关系到设备的造价，还关系到运行效果、产品质量1、环境条件的影响 　　一般在20℃以下的温度环境中印刷，油墨自然干燥性要减弱。在30℃以上的环境中印刷，油墨的自然干燥性有加快的趋势。 　　空气湿度过高对干燥的影响：一是空气中的水分进入油墨，造成溶剂的综合挥发性变差；二是空气中水分的大量存在会抑制溶剂的挥发。 　　2、印刷速度对干燥的影响 　　不同的印刷速度对干燥系统的性能有不同的要求，在速度要求比较高的情况下，对干燥烘箱的加热距离和干燥效率都有比较高的要求。如果所配套的干燥系统不能使溶剂充分挥发，则很容易造成残留溶剂超标。 　　3、油墨对干燥的影响 　　（1）水性油墨的一、热泵干燥机的原理 　　热泵干燥机是利用逆卡诺原理，吸收空气的热量并将其转移到房内，实现烘干房的温度提高，配合相应的设备实现物料的干燥。热泵干燥机由压缩机——换热器（内机）——节流器——吸热器（外机）——压缩机等装置构成了一个循环系统。冷媒在压缩机的作用下在系统内循环流动。它在压缩机内完成气态的升压升温过程（温度高达100℃），它进入内机释放出高温热量加热烘干房内空气，同时自己被冷却并转化为流液态，当它运行到外机后，液态迅速吸热蒸发再次转化为气态，同时温度下降至零下20℃——30℃，这时吸热器周边的空气就会源源不断地将热量传递给冷媒。的热利用率较低，工业规模的喷雾干燥器，热效率一般为30%～50%。国外带有废热回收的喷雾干燥，热效率可达到70%，但这种设备只有在生产能力大于100kg（水）/h时才有经济意义。但在用到氮气载体和有机溶剂时，采用密闭循环系统，可使氮气循环使用，溶剂冷凝套用，从而有效地降低了生产成本。       国内喷雾干燥机生产厂家正在不断提高技术水平，解决喷雾干燥在口服原料药领域的技术难题，相信在不远的将来，一定能够生产出更为适用的、质优价廉的产品，使我国的喷雾干燥技术达到世界的领先水平。   （来源：中国制药设备网）

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