化工干燥设备介绍

干燥设备干燥器（Dryer）干燥器：实现物料干燥过程的机械设备。干燥是药物固体制剂生产中不可缺少的单元操作，广泛应用生物、化学及中药制药工业中于药剂辅料、原料药、中间体以及成品的干燥被干燥药物的特点：状态：有块状、片状、粒状、粉状，膏糊状、溶液、乳浊液等；结构：多孔疏松型，紧密型；耐热性：中药及生物制品、保健品多为热敏性；结块：易粘结成块的湿物料在干燥过程中能逐步分散，散粒性很好的湿物料在干燥过程中可能会严重结块。是便于物料进一步的加工、运输、贮存及使用方便，提高药物的稳定性，保证药物的质量。干燥的目的：干燥在固体制剂中的应用：中药制剂:提取液－浸膏－喷雾干燥－粉状产品－制粒－片剂、颗粒剂、胶囊剂等（80％中药固体制剂）.或将浸膏直接配以蔗糖、乳糖、淀粉、药渣或其他辅料，干燥制粒得到各种形式的固体制剂。生物制药:将动物的提取物经干燥后制成固体制剂。制粒后的干燥：湿法制粒后的干燥，便于压片及胶囊填充干燥器（Dryer）对产品的要求：干燥程度：脱除表面水分，结合水分甚至结晶水分。要求平均湿含量及干燥的均匀性。外观：一定的晶型和光泽，不开裂变形等。质量：质量好，具有良好的分散性、流动性和溶解性。由于物料的多样性，年生产能力也有很大差别，故干燥器的形式也很多。按加热方式可将干燥器分为：干燥器（Dryer）(1)对流干燥器：使干燥介质直接与湿物料接触，干燥介质在掠过物料表面时向物料供热，传热方式属对流，产生的蒸汽由干燥介质带走。如：隧道式干燥器、气流干燥器、流化床干燥器、喷雾干燥器等；(2)传导干燥器：热能通过传热壁面以传导方式加热物料，产生的蒸汽被干燥介质带走，或是用真空泵排走（真空干燥）。如滚筒干燥器、耙式干燥器，转鼓干燥器、真空双锥干燥器等；(3)辐射干燥器：辐射加热方式是利用红外线转变为热能使物料水分蒸发达到干燥的目的的干燥器。如红外线干燥器；(4)介电加热干燥器：介电干燥，又称为高频干燥，是将干燥的物料放在高频电场内高频电场的交变作用下，物料内部的极性分子的运动振幅将增大，其振动能量使物料发热，从而使湿物料汽化而达到干燥的目的。典型设备如：微波干燥器。(5)冷冻干燥器：将湿物料预冷冻至冰点以下、然后在真空下加热，使水分直接升华为气态水而达到干燥的目的设备，粉针剂。干燥器（Dryer）干燥器的选型应考虑以下因素：干燥设备应依据干燥物料的形状、产品的最终状态及操作方式进行选择。(1)从操作方式角度：小批量、多品种、干燥时间长的物料干燥宜选间歇操作的干燥器；大批量、单一的物料干燥，宜选连续操作的干燥器；(2)从物料的形状及状态角度：热敏性、易氧化及含水量要求较低的物料，易选真空干燥器；生物制品、蛋白质类药品、血液制品宜选冷冻干燥器；对于中药及生物提取液等液状或悬浮液状物料，宜选择喷雾干燥器；对于有形状要求的物料或中药饮片，宜选择厢式、隧道式、带式干燥或微波式干燥器；对于糊状、粉状和颗粒状物料，宜选用气流式或沸腾干燥器。(3)保证物料的干燥质量，干燥均匀，不发生变质，保持晶形完整，不发生龟裂变形；(4)能量消耗低，热效率高，动力消耗低；(5)干燥工艺简单，设备投资小，操作稳定，控制灵活，劳动条件好，污染环境小。干燥器的选型干燥器（Dryer）GMP对干燥设备的要求–要求原位清洗与原位灭菌功能。–在干燥过程中都不能有外界灰尘、微生物等杂质侵入。进入系统的热空气、料液等都必须经过除菌过滤；在无菌状态所得的结晶在进入干燥装置时也应保持洁净。分批干燥器的容积以能容纳一个批号药物正常运转为度。–药物干燥过程中不允许产生粘壁、结团以及物料受热不均匀等，以保证整批均一性。在连续干燥如喷雾干燥等则应严格控制整个干燥过程的操作指标，使整批物料质量均一。–对喷雾干燥，其热空气系统应以能耐热空气温度的高效过滤器将经加热的空气进行过滤。不允许过滤以后再加热，以免加热器表面氧化物脱落进入药品。GMP对干燥设备的要求–雾化器要求采用经净化过滤的压缩空气雾化的气流式雾化器。压力式雾化器因高压泵的洁净程度以及离心雾化器高转速轴的密封不能保证洁净要求，迄今均未能被正常投运。–结晶状原料药常用双锥回转真空干燥器。其特点是干燥温度低、干燥速度较快、物料均一性佳。需特别注意的是排气引出管与一侧旋转轴之间的间隙也应满足原位清洗及原位灭菌的要求；–沸腾干燥也是固体颗粒的干燥方法。用于药物干燥，热空气也要求在加热以后过滤，并达到洁净要求。在沸腾干燥的同时喷入洁净的药液或有关料液可以完成药物的造粒，为压片作准备。GMP对干燥设备的要求–沸腾干燥所用热空气除要求洁净以外，其风温、风量要求可精确调节，以保证药物的干燥及正常沸腾，以及投料以前沸腾干燥系统的灭菌。沸腾干燥器也要求可原位清洗及原位灭菌。–对于其他形式干燥器用于药物干燥者，包括结晶—过滤—干燥联合机等应注意：–(1)传动轴的轴封及轴与壁之间的间隙，要求能清洗及灭菌；–(2)与药物接触的器壁，内设件如搅拌器等均不得粘附药物；GMP对干燥设备的要求–(3)热空气在接触药物进行干燥以后，不得重复利用。以免所挟带少量药物在经空气加热器受热变质后影响药物质量；–(4)与药物直接接触的热空气，应在加热以后进行洁净过滤，以防加热器表面有异物脱落。所用洁净过滤器在操作温度范围内不能脱落过滤介质，如纤维、颗粒等。GMP对干燥设备的要求气流干燥器（Flashdryer）气流干燥器的结构与流程：1-空气过滤器2-空气加热器3-加料器4-风机5-干燥管6-旋风分离器7-除尘器空气经加热过滤后，湿物料通过加料器与热气流充分混合，并流接触，形成以对流为主的复杂热交换过程，最终达到干燥的目的。经干燥后的气固混合物，经旋风分离器分离排出物料，再经布袋除尘器过滤，除去粉末，引风机排出废气。气流干燥器的特点(1)气流干燥机适用于易脱水的颗粒、粉末状及颗粒状物料，粒径小于0.5-0.7mm,可迅速除去物料水分(主要是表面水分)。(2)在制药行业主要用于土霉素、阿司匹林、安乃近、四环素等和部分保健品、食品（味精、柠檬酸和葡萄糖）的生产。(3)干燥速度快，强度大，固体物料分散悬浮在气流中，气固两相间具有很大的传热传质面积。热气体进口速度高（20-40m/s），气固两相间（尤其是加速段）相对速度很大，平均体积传热系数为3000-7000W/(m3·K)，比其它类型干燥器高几倍至几十倍，同等生产能力条件下，气流干燥器的体积小得多。(4)干燥时间极短，一般为1～5s。使干燥成品的品质得到最佳的控制。以味精为例，用厢式干燥需2h，如用气流干燥，从加料到卸料整个过程约5～7s。(5)气流干燥器中，固体物料呈活塞流流动，每一颗粒子经历的干燥时间大致相同，因而干燥产品的湿含量均匀一致。(6)结构简单，设备投资少，占地面积小，操作方便，性能稳定，维修量小。气流干燥器的缺点(1)物料停留时间短，只适合于干燥非结合水分的干燥，故常被用作物料的预干燥；(2)颗粒破碎现象比较严重，颗粒之间以及颗粒与器壁之间的碰撞与摩擦。故不适合于干燥晶形不允许破坏的物料；(3)气固两相分离任务很重，固体产品的放空损失较大，粉料排空对环境造成一定污染；(4)气固两相接触时间短，传热不充分，气体放空损失大，热效率较低；(5)气体通过干燥系统的流动阻力较大，因而风机的动力消耗较高，故总能耗较高。气流干燥器的传热强化形式(1)多级气流干燥器(2)脉冲式气流干燥器(20m,0.3-0.5m)(3)旋风式气流干燥器将多台气流干燥串联使用，总管长相同的情况下，加速段增加。且各干燥器可选择合适的气体条件，有利于热能的回收和合理利用。在淀粉、奶粉生产中被广泛采用。脉冲管内气速随管径变化而交替地增大和减小。由于惯性的作用，颗粒运动速度滞后气体，使气固两相的相对速度增加。类似于旋风分离器，但更长，气流携带固体颗粒沿切线方向进入后作螺旋运动，气固两项间的相对速度大大增加；使物料在瞬间得到干燥。适用于允许磨损的热敏性物料（如制药行业土霉素，四环素，氯霉素粗品，甲喹酮等）。喷雾干燥器（Spraydryer）用于干燥溶液、浆液或悬浮液。液状物料由雾化器喷成雾状细滴并分散于热气流中，使水分迅速汽化而获得微粒状干燥产品。雾滴直径通常仅为30~60m，所需干燥时间很短（约为5~30s）。特别适合于干燥热敏性的物料，如牛奶、蛋制品、血浆、抗菌素、酵母、中药制剂和染料等，已广泛应用于食品、医药、燃料、塑料及化学肥料等行业。1234567897喷雾干燥器（Spraydryer）缺点：喷雾干燥的热利用率较低，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机，热效率可达到70%；更换品种时，设备清洗麻烦，操作弹性小，易发生粘壁现象。设备庞大，故干燥器体积庞大，体积传热系数很低，废气中微粒的分离回收装置复杂。优点：干燥速度快，干燥时间短，特别适合于热敏性物料（成品质量好，基本接近于真空下干燥的标准）；操作过程简化、操作方便，替代干燥、粉碎、过筛多道工序；产品纯度高、质量好，具有良好的分散性、流动性和溶解性；自控程度高，适合于连续化大生产。制药装备与控制技术中国药科大学于颖喷雾干燥器（Spraydryer）1–空气过滤器2–鼓风机3-加热器(电,蒸汽,燃油,气,煤)4-料槽5-供料泵6-喷枪7-干燥塔8-一级收尘器(旋风分离器)9-二级收尘器(旋风分离器,袋滤器)10-引风机湿式除尘器(水沫除尘器,文丘里)喷雾干燥器（Spraydryer）喷雾干燥装置及选择喷雾干燥器由空气加热过滤系统、干燥系统、干粉收集及气固分离系统组成。干燥装置主要包括喷雾器和干燥塔。（1）干燥塔：干燥塔是物料干燥成成品的设备，新型的喷雾干燥设备几乎都采用塔式结构，塔底为锥形，有利于收集干粉并防止粘壁。（2）雾化器：有压力式喷雾器、气流式喷雾器和离心式喷雾器。在制药工业中，后两种喷雾干燥应用较多。直线型并流：雾滴与热风同方向流动，物料停留时间短，干燥器的塔身较高。适于易粘壁及热敏性物料螺旋形并流：物料停留时间较长，塔身可较低，但离心力作用使液滴甩向器壁的机会增多。逆流：雾滴与热风反向流动，成品含水低，热效率高。不适合热敏性，但适用于压力式。雾化器（Sprayer）雾化器的一般要求雾化器是喷雾干燥器的关键部件，它将影响到产品的质量和能量消耗，好的雾化器应具有雾滴直径均匀，喷嘴结构简单，生产能力大，能量消耗低，操作方便等特点。气流式雾化器压缩空气在喷嘴处达到音速并形成很低的压力，抽送料液由喷嘴成雾状喷出。可制备粒径小于5m的微细颗粒，能处理粘度较大的料液，但动力消耗较大，装置的生产能力较小。用于核苷酸、蛋白质、链霉素、新霉素、红霉素等药品溶液及中药制剂的干燥。料液空气雾化器（Sprayer）离心式雾化器料液送入一高速旋转的（4000~20000rpm）装有放射形叶片的圆盘中央，在离心力作用下加速从周边（周向速度100~160m/s）呈雾状洒出。轴料液优点：操作简单，对物料的适应能力强，操作弹性大，产品粒径均匀。特别适合于处理固相含量较高的液体。缺点：干燥器直径较大，雾化器加工难度大，制造价格高。雾化器（Sprayer）压力式雾化器应用最为广泛。压力喷雾干燥是利用往复运动的高压泵，以5～20Mpa的压力将液体从Φ0.5～3.5mm喷孔喷出。分散成50～150μm的液滴。应用于发酵工厂中酵母的干燥，奶粉的干燥，但因高压泵的加工精度及材料强度都要求比较高，喷嘴易磨损、堵塞，对粒度大的悬浮液不适用。喷雾干燥器的附属设备1.供料系统：常用的供料泵有螺杆泵、计量泵、隔膜泵等。对于气流式雾化器，在供料的同时还要提供压缩空气以满足料液雾化所需要的能量，除供料泵外还要配备空气压缩机。2.空气加热过滤系统:空气加热系统包括空气过滤器和空气加热设备。空气过滤器有钢丝网、多孔陶瓷管、电除尘、棉花活性炭和超细过滤纤维等形式。空气加热设备一般采用蒸汽加热(如蒸汽翅片换热器)和电加热。采用电加热可以避免由于蒸汽压力不高而难以达到进风温度要求的情况，同时便于精确调节进风温度，以保证产品质量。3.气固分离系统:气固分离设备通常采用旋风分离器和袋滤器。一级旋风分离器可达