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真空履帶干燥機在制藥行業中的應用

  國內中藥企業常用的浸膏干燥設備是箱式干燥和噴霧干燥。箱式干燥時間長,能耗高,間斷操作,容易染菌和吸潮;噴霧干燥的粉劑致密而水溶性差,干燥溫度高,熱敏感性的物質容易被破壞,多糖含量高的物料會粘在噴霧干燥收集器的壁上,造成收粉困難。近幾年,一種自動真空履帶干燥機開始應用生產。與箱式干燥相比,自動真空履帶干燥機的優點是:料層薄、干燥快、物料受熱時間短;物料松脆,容易粉碎;隔離操作,避免污染;動態操作,不易結垢;連續生產,自動控制。自動真空履帶干燥機也能克服噴霧干燥的缺點,與常用的干燥設備相比,自動真空履帶干燥機具有更好的應用價值,控制系統采用德國西門子S7-200PLC、西門子變頻技術,實現了干燥溫度、真空壓力、干燥速度穩定、干燥物料含水率穩定的目標,使用效果良好。
  
  1 工作原理
  
  物料通過變頻螺桿送入真空條件下的干燥機內部,物料被連續地涂布在緩緩移動的干燥機內的多條干燥帶上,形成薄薄的涂層;干燥帶在調速電機驅動下以設定的速度向前運動,每條干燥帶的下面都有3段獨立的加熱板和1段冷卻板,干燥帶與加熱板、冷卻板緊密接觸,以接觸傳熱的方式將干燥所需要的能量傳遞給帶上物料;當干燥物料從筒體的一端運動到另一端時,物料已經干燥并經過冷卻,干燥后的物料從干燥帶上剝離;物料通過一個粉碎裝置粉碎后,通過真空蝶閥到料桶中出料。   物料直接進入真空度容器內,經過干燥,所得顆粒的流動性很好,結構疏松,速溶性好。
  
  2 真空自動履帶干燥機主要特點
  
  2.1 真空筒體是一個直徑近2m的不銹鋼圓筒,前后開門,長度在15m,內外壁拋光處理,筒體密封良好。履帶是干燥物料的平臺,材質為聚四氟乙烯帶,性質穩定,耐溫范圍在-70-260℃,可安全使用于醫藥、食品工業。履帶按4層設置,每條履帶分別由變頻電機單獨驅動,履帶運動速度則通過變頻調速機組進行調整,速度范圍在0.15-1.5m/min。
  
  2.2 真空系統采用羅茨真空泵和水環真空泵組成的機組。
  
  2.3 干燥前物料先預熱以增加流動性,進料用螺桿計量泵,可處理粘度很大(相對密度1.35-1.45)的中藥浸膏;進料流量可精確調整,即使在進料量很小的情況下,布料裝置也確保均勻布料,以便干燥工藝的優化;每一條履帶配備單獨螺桿泵作為進料輸送泵,進料速度一般20-50L/h。搖擺布料擺臂通過一臺步進電機控制,速度一般在5-20r/min。
  
  2.4 自動真空履帶干燥機整個干燥帶分為4個區,3個加熱區和1個冷卻區。機組熱源采用熱水,配備完整熱水循環加熱系統和冷卻水冷卻系統。考慮天然藥物的熱敏性,常采用低溫真空干燥的方式,干燥過程中產品溫度一般在40-95℃之間。經過冷卻,出料溫度可控制在20-30℃之間。
  
  2.5 終端出口以氣動真空蝶閥阻斷真空以連續地排出干物料;出料口有破碎和制粒功能,干粉顆粒大小可控制在40-60目之間設置。
  
  2.6 機組配有高壓水清洗裝置,符合GMP易清洗的要求。
  
  2.7 自動真空履帶干燥機采用PLC控制,通過PC機的人機界面來操作設備,同時干燥機附近設置操作面板以便在工作區操作設備。可以自動運行,也可以手動操作。
  
  3 控制系統的總體設計
  
  3.1 系統軟硬件的選型   (1)選用SIEME變頻器(2)搖擺布料采用KINCO步進電機及驅動器;(3)觸摸屏采用POFACE   產品:(4)上位機采用戴爾工控機;(5)通訊采用一條RS-485通訊線將上位機和PLC連成一個通訊系統;(6)現場觸摸屏為操作員界面,工控機為工程師界面。
  
  3.2 PLC的功能及選型   PLC在系統中完成下列任務:(1)采集外界各設備的狀態信號及模擬量信號;(2)控制各臺電機起停、頻率調節及調節閥的開度調節;(3)若外界設備出現故障,PLC接通報警裝置,實現故障報警。
  
  根據上述功能,該系統選用SIEME的S7-200PLC,它屬于模塊組合式PLC,由基板及模塊組成,有多種基板模塊可供選擇,可根據需要構成不同的系統。本著實用性、可靠性、經濟性等原則,選用CPU226PLC、EM223CN型的數字量輸入/輸出模塊、EM232CN型的模擬量輸出模塊、EM235CN型的模擬量輸入/輸出模塊進口泵 卡斯特紅酒。
  
  4 控制系統的應用
  
  4.1 4條履帶可以分別控制其運行狀態與運行速度。每條履帶都分別采用變頻控制實現1對1控制,在運行狀態下,可在線調節修改履帶速度。  4.2 4臺進料泵可以分別控制其運行狀態與進料速度。每臺進料泵都分別采用變頻控制實現1對1控制,在運行狀態下,可在線調節修改流量。  4.3 布料電機運行速度可調節。布料電機在運行狀態下,可在線調節進料速度,范圍(15、20、24、28、37r/min)。   4.4 真空泵采用3級機組,保證筒體真空度運行時不低于10MPa。主泵ZJ300羅茨真空泵(球墨鑄鐵)1臺,抽氣速率300L/s,二級泵ZJ150羅茨真空泵(球墨鑄鐵)1臺,抽氣速率150L/s,前級泵2BV5-131水環真空泵2臺,抽氣速率6.66m3/min,功率11kW,極限真空(絕壓)40Pa,前級泵配2臺2BV5-131水環真空泵,可以有效地縮短及提高整個機組的效率,將真空預抽時間縮短,在主泵開啟整個機組投入運行后,可自動關閉1臺水環真空泵。   4.5 加熱區、冷卻區溫度控制采用調節閥從而保證溫度恒溫運行時不偏于設定±2℃。   4.6 信號報警界面可隨時監控與顯示系統運行中的單機運行故障,提示故障原因及解決方案。從而保證系統運行的穩定性與自診斷的功能,保證各項硬件的使用壽命。   4.7 程序分為3部分:主程序、子程序和中斷程序。
  
  系統初始化的一些工作放在初始化子程序中完成,可節省掃描周期。利用定時器中斷功能實現PID控制的定時采樣及輸出控制。主程序功能z*多,履帶電機、進料泵及布料電機速度的顯示,真空泵組控制信號的綜合以及報警處理都在主程序。頻率和真空的壓力值采用數字方式直接在程序中設定。溫度PID控制中,使用了比例和積分控制,其回路增益和時間常數可通過工程計算初步確定,需要進一步調整以達到z*優效果。
  
  5結束語
  
  通過自動控制技術應用和改進,自動真空履帶干燥機在工業應用中運行可靠,生產能力穩定,干燥后物料含水率≤5%。隨著中藥產業化的發展,自動真空履帶干燥機在干燥方面的優點,將被更多的企業認可,市場應用前景廣闊。
標簽: 真空干燥機  

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