在医药固体制剂领域,泵的应用相当广泛,无论是在水系统、工艺制粒设备还是辅助清洗设备中,在其工艺阶段,都在使用不同性能的泵。本文将站在用户的角度,就其应用阐述一些泵技术的发展前景和应用案例。
在医药固体制剂领域,泵的应用相当广泛,无论是在水系统、工艺制粒设备还是辅助清洗设备中,在其工艺阶段,都在使用不同性能的泵,比如清洗增压用的多级泵、辅助清洗用的磁力泵和气动隔膜泵、喷浆制粒用的蠕动泵、精确计量的计量泵、纯水输送系统的卫生级离心泵等等。本文就其应用,站在用户角度阐述一些泵技术的发展前景和应用案例。
泵性能与其应用控制
气动隔膜泵在某些特定领域有着明显的优势,采用压缩空气为动力源,对于各种腐蚀性(酸碱性)液体,带颗粒的液体,高粘度、易挥发、易燃、有毒性的液体,均能予以处理,所以通常其在清洗工艺中被用于清洗剂的添加,结构轻巧,特别是PTFE材质的壳体,体积小且易安装。连接十分简单,仅接入0.6MPa压缩空气即可。泵不会过热,也不会产生电火花,有自吸的功能,没有动密封,维修简便并避免了泄漏。
与气动隔膜泵形成对比的是磁力泵,磁力泵在入市之初,动力的无接触传递和以静密封取代动密封的特点,使泵达到完全无泄漏,很快在此领域大显身手,但随着气动隔膜泵的引入,磁力泵面临巨大的挑战,因其具有噪音大和热量高、干摩擦、电机的能效升级等劣势。
当然,气动隔膜泵在更高的精度要求面前,还需要在应用中串入更多的控制元素。理论上,气动隔膜泵在一定驱动气压下,输送同一种介质的能力是恒定的,但温度变化、粘稠度都是影响因素,所以在实际应用中,除了采用减压阀控制气源压力之外,还都会在PLC系统控制中加入 “标定”程序,以期实现清洗剂的定量加入,并能达到较高的精度。
而对于浆液输送的使用场合,往往会选择蠕动泵,其工作状态稳定,具备较高的计量精确性,并可方便整合成多通道输送的特点,受到很多用户的青睐。但其输送范围较窄,一般流量都在15L/min以下,所以对应更要求精确计量、流量选择范围宽的情况,更多用户还是会选择计量泵。
计量泵是跟控制紧密结合的,早期,大多采用了把普通电机加大功率当作变频电机使用的办法。这种方式虽然可以降低成本,但存在着调频范围窄,并且在低频情况下容易烧坏电机的问题,越来越多的用户也认识到这一点,现在这种情况已经越来越少。而采用变频电机加变频器的方式实现外控,与采用泵本身微电路设计实现的外控也存在区别,后者控制精度更高且可以同时实现脉冲信号控制;而前者只能接受模拟电流信号控制。
目前,国外注重技术研发的泵厂家,已经可以提供自身集成了外部控制功能的计量泵产品,不仅有脉冲和电流信号,甚至可以集成PROFIBUS、CAN-BUS控制功能,这些产品赢得了越来越多注重提高生产工艺自动化水平用户的青睐。同时,这也是未来泵产品的发展方向。
多级离心泵是目前使用最宽泛、最普遍的一种泵,有着较为稳定的性能曲线,扬程可选范围宽,从几米到几百米,密封可靠,结构紧凑,常规化安装,泵体过流材质可方便选配优质不锈钢(304&316),能适应轻度腐蚀性的介质范围。在实际应用中,往往会与变频器和压力传感器结合使用,以获得恒压的输出,满足一些工艺要求。但其自吸能力较弱,若安装位置稍稍偏高,或供水量不足,就会产生泵启动异常很快报警,甚至无法启动的现象,常常需要人工参与排除故障,最常见的是将泵体后端的排气阀拧开,使液体充入泵体,而将气体甩出泵体,这个过程需要进入辅机间或打开检修门,不仅繁琐,还会弄湿周围环境,很难清除。针对这类状况,除了选择其他类型的泵之外,还可通过辅助手段解决,这个辅助手段就是在排气口后端接入小口径自动阀门,引出排水管至指定排水点,同时将此自动阀门与PLC控制系统互锁。长时间停机后重新启动泵,则先将排气阀门开启一段时间,泵后压力传感器检测到持续的压力值后,判定泵已正常启动,则可顺利关闭排气阀,也可按实际情况,自动延时关闭排气阀。在特定环境下,这种非常规的配置,可使用户大大降低故障的几率,省去很多排除故障的工作。
对于纯水、注射用水等卫生级别要求更高的场所,就会选用卫生级离心泵,其设计中采用大圆弧过渡和可清洁轴封,泵体过流部件都会采用优质不锈钢316L或304,表面粗糙度达Ra<0.3μm,机械抛光甚至电解抛光,被行业认可为洁净泵,适用于CIP清洗。除医药行业外,饮料和乳品行业也广泛应用。其叶轮直接装在电机主轴上,同心度高,震动小,温度范围宽,在-10℃~+140℃(EPDM)之间,但扬程范围相对于立式多级泵要窄一些,一般不超过100m,当然用户也需考虑其市场价格。在实际应用中,可能对其轴封需要略微多加考虑。泵腔的快速排尽口,可以使残留液得到完全排放。轴封注水冷却和润滑的水源不用另设管路,可以直接从排尽口取用,管路中接上减压阀或针阀等限流元件,使其进入轴封系统下端的水尽量少,轴封上端出水口再设计流量计保护,以免工作异常,无注水持续开机,损坏密封。这种密封耗水量低,仅为0.3L/min左右。
小结
随着制药行业GMP改造的不断深入,泵的使用得到了很大程度的扩展和延伸,但同时也进行着更为紧凑的推陈布新的步伐。其中落后的、耗能的泵将很大程度上失去其终端土壤,而更节能、环保、卫生的要求正在提升这个市场的水平,以往单一的产品生产和销售已经不能满足日益提升的终端需求,结合技术指导的全方位服务则更能赢得未来。泵行业的竞争最终在于非价格因素,技术的领先才是正途,这也正是国产产品和进口品牌的差距所在。
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口服固体制剂作为临床应用非常广泛的剂型之一,其传统生产模式存在产尘量大、生产暴露环节众多以及工序复杂等特点。因此,在生产 OEB4-5 级标准的口服固体制剂时,面临的挑战是多方面的。本文从车间建设的角度出发,探讨了针对高毒性或高活性等固体制剂生产所需采取的技术手段与措施。
作者:卞强、陈宁
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