В.И.Чуешов, Л.А.Мандрыка, А.А. Сичкарь Оборудование и основы проектирования химико-фармацевтических производств

разгрузке устанавливаются на специальные подставки и присоединяются к магистралям воздуха и распределения хладонов. В бочки поочередно по­

дается изб1,почное давление до 1,2 МПа (сжатым воздухом или азотом), и хладон псрего11яется в дозировочную емкость 7, установленную на весах 6.

За количеством перегоняемых хладонов следят по весам. После этого ежа-

Рис.2.23. Принци­ пиальная схема приго­ товления смесей про­ пеллентов.

тый воздух подается в емl<ость 7 и смесь отrуда передавливается в одну из

/емкостей 5. Из двух емкостей 5 одна работает, другая подготавливается. Благодаря наличию двух емкостей 5 для смеси хладонов линия наполнения может работать бесперебойно. На линии приготовления хладонов парал­ лельно компрессору 3 установлены баллоны с азотом 2. В случае неис­

правности компрессора можно подключиться к азотным баллонам. Таким образом, ликвидируется всякая возможность простоя.

При данной технологии возможны некоторые потери хладонов: в ем­ костях остается смесь сжатого воздуха с rазообразным хладоном, для по­ вторного заполнения емкостей необходимо выпускать ее в атмосферу. Чтобы избежать этих потерь, смесь перекачивают обратно из емкостей 5 и

7 в бочки 1.

Для транспортировки (подачи) пропеллентов на линию наполнения применяют два способа: 1) передавливание пропеллента из емкости, в ко­ торой он хранится, с помощью избыточного давления, создаваемого в ем­ кости либо азотом, либо нагретыми парами самих хладонов; 2) перекачи­ вание насосами.

Величина избыточного давления в емкостн с пропеллентом, которое создается с помощью подачи в емкость азота, зависит от давления' насы­

щенного пара пропеллента. Обычно создают давление азот-а в системе в пределах 0,8-1,5 МПа в зависимости от типа пропеллента.

Наполнение и оформление аэрозольных упаковок. Комплекс технологических операций наполнения аэрозольных упаковок производит­

ся на линиях наполнения, которые могут представлять собой либо серию отдельных полуавтоматов, либо автоматическое оборудование, компактно

объединенное в одну линию с помощью различных конвейеров и транс­ портеров. Обычно линии наполнения с помощью транспортирующих средств связаны с линиями упаковки готовой продукции.

Принципиальная схема технологической линии наполнения аэрозоль­

ных упаковок представлена на рис. 2.24. Чистые баллоны поступают на приемное устройство 1 начале конвейера 2. После продувки их сжатым

воздухом 3 они по конвейерной ленте подаются на расфасовку ко1щентра­ та 4, заполняются и д1щ.жутся дальше к месту вакуумизации и крепления клапана 5. Подача концентрата к дозатору, где заполняются баллоны, в большинстве случаев осуществляется по трубопроводам из отделения их приготовления.

Одновременно с креплением клапанов на баллонах (герметизацией) путем обжима или закалки производится вакуумизация баллонов. Удале­ ние воздуха может также быть осуществлено путем введения капли ежи­ женного пропеллента в баллон до его герметизации. Для этого в линию встраиваются специальные устройства, герметизированные баллоны по­ даются к автомату наполнения 6, где под давлением в них нагнетается доза пропеллента, поступающая к линии по специал ным коммуникациям с

участка подготовки пропеллентов.

.. ..

Рис.2.24. Схема технологической линии наполнения аэрозольных упаковок (объяснение в тексте).

Заполненные баллоны испытываются на прочность и герметичность в водяной ванне 7 при температуре 45-50°С в течение 5-20 мин (в зависи­ мости от типа баллона). После ванны баллоны сушатся струёй теплого воздуха в сушильном туннеле 8, взвешиваются на автоматических весах 9, затем на них надеваются распылители 1О и защитные колпачки 11. На го­ товые баллоны наносится маркировка серии 12, после чего они поступают на упаковку 13.

Типовая планировка производственного помещения для наполнения аэрозольных упаковок со всей последовательностью технологических опе­ раций представлена на рис. 2.25.

•

11

Рис.2.25. Схематическое изображение технологической линии наполнения и упа­ ковки аэрозолей (объяснение в тексте)

\. Мойка баллонов. Баллоны со склада руч ым способом загружают­ ся на ле1пу транспортера, откуда они автоматически надеваются на держа­ тели моечной машины I и, поступая в различные зоны машины, проходят стадии предварительной мойки, мойки, ополаскивания, обработки паром и

сушки.

2. Транспортер 2 с жит для подачи баллонов от моечной машины к линии наполнения.

3. Подающий стол 3 - начало производственной линии. На него по­ даются чистые после мойки баллоны. Он является накопителем баллонов для выравнивания высокой производительности моющих машин с автома­ тами наполнения.

4.Конвейерные ленточные транспортеры 4 служат для автоматиче­ ской связивсех технологических операций на линии наполнения и упаков­

'ки.

5.Автомат для продувки 5 служит для удаления из баллонов струёй сжатого воздуха случайно попавшей пыли или других частиц.

6.Наполнение концентратом Для наполнения баллонов концентра­

том применяются автоматические дозирующие установки. Они могут быть роторного или линейного типа с различным количеством наполняющих головок в зависимости от производительности линии. В зависимости от агрегатного состояния концентрата, они могут быть предназначены для растворов, суспензий, пен, порошков и др. Дозировка, как правило, осуществляется по объемному принципу. На рис. 2.26 показана наполнительная установка, которая состоит из основания 1, вертикальной стойки 2, крон­ штейна 3 и дозирующего блока 4. Блок состоит из дозатора 5 и головки впрыскивания 6, 13. По трубопроводу 7 подводится сжатый воздух под дав.пением

0,4-0,5 МПа, а по трубопроводу 8 концентрат под давлением О, 1-0,15 МПа. Положение блока 4 регулируют с помощью маховика 9 и рукоятки 1О так, чтобы нижняя точка головки впрыскивания 13 была на 5 мм выше горловины баллона 11. Перед наполнением баллонов вращением лимба 12 против соответствующего деления шкалы устанавливается необходимая доза.

рая дозирует одну-две капли сжиженного хладона (рис.2.27). Капля хладо­ на, попадая в баллон и испаряясь, вытесняет находящийся в нем воздух. Для баллона средней величины достаточно I мл сжиженного газа, что соз­

дает 250 мл пара. Если для удаления воздуха используется вакуумизация баллона, то этот процесс осуществляется на автомате крепления клапана.

8. Крепление клапана. После наполнения баллонов концентратом и удаления из них воздуха производится их герметизация клапанами, кото­ рые вручную или полуавтоматически устанавливаются в горловины -бал­ лонов. Если производительность линии наполнения более 5 млн. упаковок в год, то к автомату крепления клапана пристраивается автоматическое устройство для подачи и вставки клапанов в горловины баллонов. В зави­ симости от конструкции горловины баллона крепление клапана осуществ­ ляется с помощью разжимных или обжимных цанг или закаткой. Закатка клапана осуществляется с помощью вращающихся роликов, которые при­ вальцовывают капсулу клапана к горловине баллона.

Закрепление клапана на баллоне является самой ответственной опе­ рацией, так как плохое его закрепление может привести к разгерметизации упаковки.

9. Введение пропеллента. Вслед за герметизацией баллонов они по­ ступают к специальным автоматическим порционным дозаторам 9, кото­ рые осуществляют впрыскивание под давлением пропеллента. Так же, как и установки для наполнения концентратом, они могут быть роторного или линейного типа. Рабочее давление должно быть порядка 0,7-1 МПа в зави­ симости от вводимого пропеллента и конструкции самого дозатора. Так как производительность автоматов для введения пропеллента не всегда со­ ответствует производительности предыдущих узлов линии, на линии их может быть несколько.

Рис 2 32. 1 lа юлнение балло11а под клапан с изоляцией горло­ вины баллона:

1 - введс1те ко1щсн1рата; 2 - ва­ куумизация баллона; З - введение nроnеллента, 4 - герметизация балло11а.

После наполнения баллонов сжатыми газами обязательно должно быть измерено внутреннее давление, так как это единственный способ оп­ ределить наличие пропеллента в упаковке. Величину давления контроли- руют маIJометром.

Наполнение растворимыми сжатыми пропеллентами. Если сжа­ тый газообразный пропеллент растворим в концентрате (например, закись азота), то в этом случае наполнение баллона пропеллентом также осущест­ вляется через клапан, но при этом процесс должен сопровождаться энер­ гичным встряхиванием для лучшего поглощения пропеллента концентра­ том. Введение газа и встряхивание продолжаются до полного насыщения вещества и установления равновесия системы. Обычно это занимает до 20 с. Этот способ используют в основном для аэрозольной упаковки пищевых

продуктов.

Низкотемпературный метод. В литературе этот метод получил на­ звание "холодное наполнение" или «наполнение при низких температу­ раю>. Наполнение пропеллентом производится ускоренно через верхнее отверстие баллона (горловину), после чего баллон герметизируется клапа­

ном.

Для сравнения основные стадии наполнения под давлением и при

U' z

Рис.2.33, Б. Основные стадии наполнения аэрозолей при низких температурах:

1 - мойка баллонов; 2 - охлаждение баллонов; З - введение препарата; 4 - введение проnеллен­ та; 5 - герметизация баллонов клапанами; 6 - проверка на прочность и герметичность.

высокой вязкостью, а также для растворов, содержащих воду. Также известно, что охлаждение отрицатель­ но сказывается на стабильности эмульсий. Поэтому этот метод может бьrrь использован, тех случаях, когда в баллон вводятся большие количества веществ способных выдерживать низкую температуру без изменения свойств.

2.11. Оборудование производства экстракционных препаратов из лекарственного растительного сырья

В современном фармацевтическом производстве большое значение

имеют процессы экстракции биологически активных веществ из природно­ гФ сырья растительного или животного происхождения, потому что каж­ дый третий лекарственный препарат, используемый в медицине - это про­

дукт животного или растительного происхождения.

Мllцерационный бак представляет собой емкостной аппарат ци­ линдрической формы с плоским днищем, который оборудован ложным перфорированным дном для укладки фильтрующего материала и сырья; перемешивающим устройством; крышкой; штуцером для слива экстракта и если экстрагирование проводится с принудительной циркуляцией, то в комплект входит циркуляционный насос.

Перколяторы - это емкостные аппараты, которые могут быть ци­ линдрической или конической формы, с паровой рубашкой или без неё, с опрокидывающимся днищем (рис. 2.35, 2.36). В нижней части перколятора

имеется ложное днище в виде перфорированной решётки , которая монти­ руется между фланцами откидного днища. На решётку укладывают слой фильтрующего материала и сырьё. Экстрагент подают через штуцер в

верхней части аппарата, а экстракт отводят через штуцер в днище Перко­ ляторы цини11дрической формы более удобны при выгрузке отра601ашюrо

сырья, за10 в конических перколяторах обеспечивается более равномерный процесс зкстраrирования.

Для изготовления мацерационных баков и nерколяторов использу­ ют высоколегированную сталь, алюминий, боросиликатное стекло, иногда

луженую медь Основным недостатком указанных аппаратов является об­ разование застойных зон вблизи точек соприкосновения частиц. Стнако в малотоннажных производствах фитопрепаратов широко используют бата­

типа и барабанного типа.

Шиековый экстрактор (рис. 2.37) представляет собой горизон­ тальный желоб 1, внутри которого вращается горизонтальный вал 2. На валу укреплены спиральные лопщ:ти 3, и крестовины 4. Сырьё поступает в экстрактор через штуцер 5,

такта между сырьем и экстрагентом, последний постоянно перемешивает­ ся при помощи козырьков 9, приваренных к корпусу аппарата. Э"стракт выводится ю аппарата через сливной штуцер, а отработанное сырье отво­ дится посредством наклонного элеватора 1О. Стенки ковшей элеватора 11 выполнены в виде сит, через которые из отработанного сырья удаляется экстракт, который выводится из аппарата через шrуцер 12. Эти аппараты надежны и высокопроизводительны, но громоздки, энергоемки и металла-

емки.

Другой разновидностью этих аппаратов является вертuкlt!lьный шнековый экстрактор (рис. 2.38). Он состоит из загрузочной колонны 1, экстракционной колонны 3 и соединяющего шнека 2. Загрузочная и

1

'i"

экстракционная колонны представляют собой вертикальные цилиндры, внутри

которых вращаются шнековые валь1.

Между этими цилиндрами расположен горизонтальный шнековый вал, при по­ мощи которого, сырье из загрузочной колонны передается в экстракционную. Сырье подается в загрузочную колонну сверху и шнеком перемещается по ко­

лонне вниз, а далее поступает в экстрак­ ционную колонну, где шнек перемещает

его вверх. Здесь отработанное сырье отжимается от экстрагента '1 выталкива­ ется из колонны. Свежий экстрагент непрерывно подается в верхнюю часть экстракционной колонны, где встреча- ется с сырьем обедненным по экстрак-

тивным веществам. По мере продвижения вниз по колонне экстрагент из­ влекает из сырья действующие вещества. Далее экстрагент перемещается в загрузочную колонну и по мере продвижения верх насыщается экстрак­ тивными веществами и в виде вытяжки удаляется из колонны. Этот экс­ трактор работает по принципу противотока.

В производстве фитопрепаратов работают экстракторы и других конструкций: дисковые, барабанные (рис. 2.39), пру:нсинно-лопастиые.

Рис. 2.39. Барабанный экстрактор:

1 - горизонтальный цилиндрический барабан; 2 - передняя крышка; З - задняя крышка; 4 - штуцер для ввода сырья; 5 - бандаж; 6 - опорный. ролик; 7 - зубчатая передача; 8 - червяч­ ный редуктор; 9 - электродвигатель; 1 О - лопасти; 11 - штуцер для отвода вытяжки и шро­ та; 12 - тепловая изоляция.

ложителы1ым в этом способе является то, что для реализации,этих процес­ сов можно использовать имеющееся экстракционное оборудование, а так­ же отсутствие в экстракторах механических перемешивающих устройств, Перспективным является и<;лользование вибрацио1111ых м11огофутщио­ ш111ы1ых шm11р11тов, позволяющих в едином рабочем объеме проводить несколько технолоrичес1_5их процессов: растворение,. кристаллизацию, упа­ ривание, фильтрацию, очистку экстрактов от остаточного количества экст­ рагента; кондуктивную сушку и измельчение в виброкипящем слое. Ос­ новным преимуществом данных аппаратов являются:- отсутствие переме­ шивающих устройств в рабочем объеме; отсутствие газового теплоносите­ ля; полная герметизация рабочего объема, за счет чего потери продукта

сокращаются до минимума; сокращение времени технологического про­ цесса; эк шоrическая чистота; низкий уровень энергозатрат.

Полученные изв)lечения в фитохимическом производстве· подвер­ гаются концентрированию. Широкое применение нашли прямоточный

роторный испаритель, циркуляционный вакуум-выпарной аппарат «Simax» и пенный испаритель, потому что они характеризуются ках высокоэффек­ тивные, надежные, малоэнерrоемкие и удобные в обслуживании.

штуцер 7 отводится из аппарата. Роторныii ис­ паритель работает и под вакуумом, и под атмосферным давлением.

Циркуляционный вакуум-выпарной ttnnapain ((Simax>> (рис. 2.42)

также может работать под вакуумом и· под атмосферным. давлением. Со­ ставные части аппарата изготовлены из боросиликатноrо стекла, поэтому все стадии процесса можно контролировать визуально. Вытяжка, которая подлежит концентрированию, закачивается в колбу-приемник l при по­ мощи вакуума через штуцер 2 до уровня верхнего края спиралей калори­ фера 3. В калорифер через патрубок 4 подается rреющий пар, а конденсат из калорифера вr:.1водится по патрубку 5. В зоне калорифера происходит

••

•

••

..

го, как в системе устанавливается атмосферное давление. Неисцарившаяся вытяжка из колбы-расширителя по зазору 12 между циркуляционной тру­ бой 13 и стенками аппарата спускается в колбу-приемник. И процес.с упа­ ривания повторяется. Упариваемая вытяжка циркулирует в системе до тех пор, пока не будет получен заданный конечный объем вытяжки.

Пенный испаритель (рис. 2.43) широко применяется для концен- трирования водных извлечений, по­ скольку его· конструкция не преду­ сматривает конденсацию вторичного пара. Установка состоит из рабочей емкости 1, в которую загружается ис­ ходная вытяжка. Посредством насоса 2 вытяжка через патрубок 3 подается на распределительное устройство 4 в испарительную камеру 5. В камере размещена система горизонтальных трубок 6, по которым проходит. греющий пар. Вытяжка из распреде­ лительного устройства орошает по­ верхность разогретых трубок, распре­

пает и пенится, образуя большую поверхность испарения. Чтобы ускорить

процесс испарен1:1я В,!Iаги через испарительную камеру при помощи венти­ ляrора пропускается воздух, который уносит с собой испарившуюся влагу.

Аппарат удобен и надежен в эксплуатации, высокоэффективен и характе­ ризуется малой энергоемкостью.

В 11роизводстве многих лекарственных препаратов выделение их из растворов 11ысу1111ша1111см, является заключительной стадией получения готового продукта, поэтому условия проведения данной операции в боль­

шой мере влияют на качество препаратов. Высушивание очищенных вы­ тяжек может проводиться как без предварительного концентрирования растворов, так и с предварительным концентрированием. В первом случае сушка осуществляется в распыл11тельных сушилках и в сушилках со слоем

инертных кипящих тел.

В рltсnылительиых cyuutЛкax жидкая вытяжка распыляется в виде мелкодисперсных капель в рабочей камере. Навстречу падающим каплям в нижней части рабочей камеры подается rарячий воздух с температурой

150-200°С. Влага испаряется, а высушенный продукт с температурой 50600С падает в приемник сушилки и выгружается.

Уста11овка по обе1воживанию водных растворов и экстрактов в кипящем слое инертной насадки производительностью 80 кг/ч по испа­ ряемой влаге (рис. 2.44) была разработана Санкт-Петербургским НПО

Рис. 2.44. Схема промышленной установки для обезвоживания растворов и экстрак­ тов в слое инертных кипящих тел:

1 - аппарат кнп.ящего слоя; 2 - паровой калорифер; 3 - элсктрокалорнфер: 4, 5 - высокона­ порные вентнл.яторы; 6- циклоны; 7 - ткане11Ые фильтры; 8, 9 - резервуары для хранения раствора и воды; 1 О - насос-дозатор; 11 - ц ентробежный насос; 12 - возд) шный фильтр; 13 - фильтр тон -ой очистки; 14 -возду:-.ораспределнтельная решетка; 15 - форсунка; 16-..сбор­ ник готового продукта; 17, 18-системы воздуховодов, 19инертные тела.

«Прогресс». Одним из преи:¼уществ этих аппаратов является полифунк­ циональность, т.е. вьiполнение в одном аппарате нескольких операций: выпаривания, сушки, измеJ.Jьчения, просеивания, для каж.: .ой из которых требуется технологический аппарат. Кроме этого, сушка растворов в ки­ пящем слое позволяет получить мелкодисперсный порошок. Обезвожива­ ние растворов происходит следующим образом. В аппарат плотно загру­ жают инертные тела (фторопластовые цилиндрики), а в сборник исходного раствора заливают подлежащий обезвоживанию раствор (зкстракт) и всю систему герметизируют. Предварительно очищенный воздух подается вен­ тилятором в паровой калорифер и далее в секции электрокалорифера, в ре­

зультате чего разогревается до температуры l 10-I45°C (в зависимости от препарата). После нагрева инертных тел до температуры порядка I00°C

между собою клапанами и оборудованы регулирующими устройствами для поддержания на заданном уровне температуры и вакуума.

Флаконы или ампулы, заполненные раствором лекарственного 11ре­ парата, в специальных кассетах устанавливают на nолке 9 сублимационной камеры. Здесь происходит замораживание растворов до температуры от -

20°С ДО -70°С. Внутри полок проходит два ряда трубок, по одним из них подается хладоагент, а по другим горячая вода из теплообменника­ нагревателя 6. Хладоагент охлаждается в холодильной машине. В сублн­ мационtюй камере при помощи диффузионного насоса создается глубокий вакуум (до 0.013 Па). Из камеры при помощи двухступенчатого вакуум­ насоса откачиваются водяные пары, которые затем поступают в трубы конденсатора-вымораживателя. В межтрубном пространстве конденсатора циркулирует хладоаrент. Конденсатор включается в циркуляционный кон­ тур с испарителем холодильной машины и соединен с вакуум-насосом 5, который откачивает неконденсирующиеся пары и воздух. В трубках кон­ денсатора происходит замораживание водяных паров. Как правило работа­ ет два конденсатора: один на размораживание, а другой на замораживание.

2.12. Оборудование производства фармацевтических препаратов на основе микробиологического синтеза

Фер.11е11пштор1,1 с зрлифт11ы.11 тtтом пере.111еu1uщ11111н применя­ ются для работы с большими объе 1ами и когда в качестве газовой фазы используется воздух. Эти ферментаторы характеризуются высокои'"'жс­ плуатационной надежностью, поскольку в их конструкции нет подвижных элементов, требующих специальных узлов герметизации (сальники, торце­ вые уплотнения), в них можно размещать теплообменные устройства с nо­ верхностыо большой площади и при этом не нарушаются условия цирку­ ляции жидкости. К ферментаторам такого типа относятся аппаратьt с кю­ ветными аэраторами; с эрлифтнымн трубами; с желобчатыми барботерами

Фермеитатор с юоветиы.ми юpamopttмu (или зрлифтиыми тру­ баJ11и) представлен на рис. 2.46. Он представляет собой цилиндрическую

• емкость 3 с плоским днищем и конической крышкой. Внутри емкости раз­ мещены кюветы 4. Количество кювет может быть от трех до восьми. Двойные стенки кювет служат в качестве теплообменных элементов. Ох­ лаждающая вода вводится в полости между стенками через штуцер А. Воздух в ферментатор подается по центральной трубе 2, а по трубам 6 по­ ступает в барботеры 7. Барботер представляет низкую коробку, между ци­ линдрической стенкой которой и нижней крышкой имеется узкая кольце­ вая щель для выхода воздуха. Питательная среда и засевной материал че­ рез штуцер Б подаются в бачок I и далее по трубам 5 поступают в коробку барботера 7. Воздух при выходе из барботера поднимается вверх, увлекая за собой в кюветы питательную среду, смешанную с циркулирующей культуральной жидкостью. На выходе из ферментатора воздух проходит через сепаратор 8, где из него удаляются капельки жидкости. Биомасса выходит из ферментатора через штуцер В. Каждая из кювет работает как затопленный эрлифт. При подаче воздуха в ней образуется газожидкостная

смесь, rазосодержание в которой больше, чем газосодержание в биомассе в межкюветном пространстве аппарата. Вследствие этого в зоне кювет про­

исходит циркуляция суспензии, которая препятствует осаждению твердой

фазы.

Фер.111е11татор с зрлифтными трубами (рис. 2.47). Чтобы избе-

•

А