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ag8国际亚游原料药成品结晶过滤离心机发展动向

时间:2021-08-15 15:45

  在离心力场中实现液-液、液-固、液-液/固分离设备的诞生已有一百多年的历史,核工业发展继之诞生了气-气分离的设备,利用离心力场实现物质相分离的设备有很多分支,从悬浮液中过滤出固相物是液固离心分离机中一分支,在19世纪就出现了多种结晶过滤离心机。根据分离颗粒的大小来决定离心机卸料方式可分为:(1)滤饼过滤,滤饼成固定层间歇卸料离心机(下简称滤饼过滤固定层离心机),如三足式人工卸料、吊袋卸料离心机、刮刀卸料离心机、翻袋离心机等等;(2)滤饼过滤,滤饼成移动层连续卸料离心机,如卧式脉动卸料、螺旋卸料、ag8国际亚游颠动卸料、振动卸料、离心力卸料离心机等等。在制药工业晶体(或无定形固相)过滤中普遍采用滤饼过滤固定层离心机,这些机型,曾经以通用设备面目出现,在化工、轻工、食品、制药等生产中均可使用。20世纪90年代国外推出用于药品生产的离心过滤机,在通用机型基础上改型,符合GMP应用于无菌操作工艺,如KraussMaffei的HZ-ph系列、Ferrum的HSZ-ph系列、Heinkel的HF系列、大川原的CRF系列以及Fima;Comi/Condor等公司生产的不同形式药用离心过滤机。

  目前国外推出以及国内技术引进或仿制的药用离心过滤机其分离作业均以滤饼过滤方式进行,它的设计建立在压力状态滤饼过滤理论基础上,压力状态下滤饼过滤速率方程(滤饼层内液相流动为滞流<1m/s=:…………………(1)式中:V-在过滤θ时间后逸出液相量;A-过滤面积;θ-过滤时间;Rc-单位过滤面积的滤饼阻力;Rm-单位过滤面积的过滤介质阻力;-过滤压力;μ-液相粘度;

  20世纪50年代J.A.Storrow等人在压力过滤基本方程基础上建立离心机滤饼过滤速率方程:…………………(2)式中:ρc-液相密度;ω-角速度;k-滤饼固有渗透率;h-转子有效长度

  H.Grace在计入滤饼比阻、空隙率等因素在以上基础上给出速率方程:…………………(3)

  式中:α-滤饼比阻;W-滤饼中固相颗粒的总质量;W=πhρs(1-ε)(r32-r22);ρs-固相密度;ε-空隙率

  国外推出滤饼过滤固定层离心机之所以有不同的机型,主要决定于卸料方式:(1)人工卸料,如上悬式,三足式等,这类离心机曾在制药生产中广泛使用,随着工业发展相当部分被自动卸料机型替代;(2)自动卸料,推荐为药品结晶过滤的滤饼过滤固定层离心机代表机型有卧式刮刀卸料离心机、翻袋离心机及离心过滤和流化床干燥一体的气体卸料离心机等。简要介绍他们的特点:

  刮刀卸料离心机,利用转子内宽刮刀在一定角度内回转卸除固相,药用刮刀离心机为全密闭结构,具有自动控制系统、残余滤饼去除装置如图5所示、自动在位清洗和在位消毒装置如图6所示,根据需要可穿墙安装(工艺操作部分和驱动部分隔离安装,实现无污染和无菌操作)。存在不足之处:由于卸料方式所决定,在刮削卸料时破坏固相晶形,对细颗粒固相在离心力场中结成较硬的滤饼时难做到较彻底的卸料,尤其沉积在转子两端面的滤饼层。

  翻袋离心机,工作部分是由带孔转子和带有可翻转滤袋的内转子组成,卸料时内转子推出滤饼同时翻转滤袋完成滤饼的卸除如图7所示。它的特点:彻底卸料,不破坏固体晶形,在进料管和转子间增设气密装置时可实现加压过滤(≤6ban),配置机外热循环系统可实现固相在转子内干燥。但存在过滤介质(滤袋)因反覆翻转而疲劳,影响使用寿命和造成固相的污染。另它推料行程是转子有效长的2倍,结构略显庞大及采用低速卸除固相等以解决设备稳定性等问题。

  集离心过滤机和流化床干燥为一体气体卸料离心过滤机,这种机型在机内进行干燥,减少了一个周转的环节,但对要过滤的悬浮液的性质要求有一定的局限性。由于当今的干燥设备在洁净,高效,节能等方面有很大的发展和提高,采用过滤干燥一体机与选用过滤、干燥分体模块化设备的经济性(包含设备成本和使用成本)有待探讨。另需说明:在特定的条件下有它的优越性。

  20世纪末我国为原料药成品结晶(包括无定形固相)过滤开发了理论上无滤饼过滤的旁滤式离心过滤机(下简称PL离心机,其意为取代当时在制药上广泛应用的三足式离心机、上悬式离心机等等而实现自动操作的设备。

  PL离心机工作原理:悬浮液进入转子后在离心力场中同时完成固相沉降和液相不经滤饼直接从侧面过滤介质逸出,实现液/固分离。固相在转子内甩干后在回转状态下由推料装置推出如图9所示。

  PL离心机工作原理决定了PL离心机在过滤速率和对物料适应性,这两个主要指标均优于滤饼过滤固定层离心机,对这二指标分析如下:

  为与滤饼过滤固定层离心机比较,设定L离心机为一次性进料,按在离心力场中压力状态下给出PL离心机过滤的速率方程:p4)式中:Z-过滤介质(r5-r2)h面积的数量,两者速率比,当η=1时两者速率相等,上式变成:5)经测定过滤介质为棉布或尼龙布时Rm=10-9m-1,因Rm值较小为简化比较,含Rm项略而不计,上式写成:…………………(6)

  Z1值根据结构允许等因素确定的。已生产的PL离心机Z1p值,计算的Zp值及η值如表1,未生产设计上布置的Z1,计算的Z值及η值如表2。从表中η值看出在一次性加料条件下,PL离心机逸出液相的速率在滤饼过滤固定层离心机速率120%以上,在连续进料的条件下其η值还要高,实践证明以PL650为例高达200%以上。

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