生物制藥設(shè)備管理概述培訓(xùn)課件

生物制藥設(shè)備管理概述主要內(nèi)容固體物料干燥機理及生物工業(yè)產(chǎn)品干燥的特點非絕熱干燥設(shè)備絕熱干燥設(shè)備冷凍干燥2生物制藥設(shè)備管理概述1固體物料干燥機理及生物工業(yè)產(chǎn)品干燥的特點干燥是將濕物料的濕分（水分或其他溶劑）除去的加工過程，往往是整個生物加工過程中在包裝之前的最后一道工序。干燥目的：(1)減少體積，便于貯藏和運輸(2)降低水分，避免失活3生物制藥設(shè)備管理概述1固體物料干燥機理及生物工業(yè)產(chǎn)品干燥的特點根據(jù)傳熱方式，干燥分為：熱傳導(dǎo)干燥：真空干燥冷凍干燥輻射干燥：紅外干燥對流干燥→空氣為熱源電加熱汽加熱固定床干燥氣流干燥沸騰干燥噴霧干燥蘋果4生物制藥設(shè)備管理概述1固體物料干燥機理及生物工業(yè)產(chǎn)品干燥的特點固定床干燥：物料不動，空氣流動熱傳導(dǎo)

缺點：物料表面有一層氣體膜，熱量需要穿透厚，才能接觸物料；蒸汽也需要穿透氣膜才能蒸發(fā)，如麥芽干燥，需16h氣流干燥：高速熱氣流將顆粒懸浮于氣流中，一邊與熱氣流并流輸送，一邊進行干燥。如青霉素，味精等

缺點：空氣流速需克服物料重力，才能使物料流動，氣體需要量大5生物制藥設(shè)備管理概述1固體物料干燥機理及生物工業(yè)產(chǎn)品干燥的特點沸騰干燥：物料膨脹處于漂浮狀態(tài)，其表面氣膜被破壞。缺點：水分蒸發(fā)，物料膨脹，空隙越來越大，中間易沸騰，兩邊阻力大，造成干燥不均勻噴霧干燥：利用不同的噴霧器，將需干燥的物料噴成霧狀，形成具有較大的表面積的分散微粒，同熱空氣發(fā)生強烈的熱交換，迅速排除本身的水分，在幾秒至幾十秒內(nèi)獲得干燥。6生物制藥設(shè)備管理概述1固體物料干燥機理及生物工業(yè)產(chǎn)品干燥的特點沸騰干燥：物料膨脹處于漂浮狀態(tài)，其表面氣膜被破壞。缺點：水分蒸發(fā)，物料膨脹，空隙越來越大，中間易沸騰，兩邊阻力大，造成干燥不均勻噴霧干燥：利用不同的噴霧器，將需干燥的物料噴成霧狀，形成具有較大的表面積的分散微粒，同熱空氣發(fā)生強烈的熱交換，迅速排除本身的水分，在幾秒至幾十秒內(nèi)獲得干燥。7生物制藥設(shè)備管理概述1固體物料干燥機理及生物工業(yè)產(chǎn)品干燥的特點噴霧干燥：利用不同的噴霧器，將懸浮液和粘滯的液體噴成霧狀，形成具有較大表面積的分散微粒同熱空氣發(fā)生強烈的熱交換，迅速排除本身的水分，在幾秒至幾十秒內(nèi)獲得干燥。成品以粉末狀態(tài)沉降于干燥室底部，連續(xù)或間斷從卸料器排出。8生物制藥設(shè)備管理概述1固體物料干燥機理及生物工業(yè)產(chǎn)品干燥的特點噴霧干燥優(yōu)點：①直接干燥溶液狀態(tài)的物料，特別是粘稠液；②可控制成品含濕量；③可以得到空心球狀產(chǎn)品；④時間短，在常壓下能干燥熱敏物質(zhì)；⑤規(guī)模效益，規(guī)模越大成本越低效益越高。缺點：①堆積比重小，體積龐大，占地大；②粒度小，收集貯存要求高；③熱容量大，設(shè)備龐大，占地大；④霧化時對物料的濃度、粘度一定要求。9生物制藥設(shè)備管理概述第一節(jié)固體物料干燥機理及生物工業(yè)產(chǎn)品干燥的特點噴霧干燥器10生物制藥設(shè)備管理概述1固體物料干燥機理及生物工業(yè)產(chǎn)品干燥的特點一、固體物料的干燥機理1.物料中水分的性質(zhì)游離水結(jié)合水哪一種容易干燥呢？平衡水分：達到平衡時物料或空氣中的水分。11生物制藥設(shè)備管理概述1固體物料干燥機理及生物工業(yè)產(chǎn)品干燥的特點一、固體物料的干燥機理2.干燥機理熱量由氣體傳遞給濕物料，溫度升高，物料內(nèi)部的水分向表面擴散，汽化被氣流帶走，空氣既是載熱體，又是載濕體，干燥速率與傳質(zhì)速率和傳熱速率有關(guān)。若表面汽化速率＜內(nèi)部擴散速率則干燥受表面汽化速率控制若表面汽化速率＞內(nèi)部擴散速率則干燥受內(nèi)部擴散速率控制干燥前期干燥后期12生物制藥設(shè)備管理概述1固體物料干燥機理及生物工業(yè)產(chǎn)品干燥的特點一、固體物料的干燥機理2.干燥機理干燥前期，受表面汽化控制，這與空氣流速和空氣的含水量有關(guān)，因此可：

△增加空氣流量→大氣流干燥

△降低空氣濕度干燥后期，受內(nèi)部擴散控制→高溫小氣流干燥13生物制藥設(shè)備管理概述生物工業(yè)產(chǎn)品的干燥特點生物制品一般為熱敏性物質(zhì)。如果干燥過程溫度高或受熱時間長因此用于生物工業(yè)產(chǎn)品干燥的設(shè)備必須是快速高效加熱溫度不宜過高，產(chǎn)品與干燥介質(zhì)的接觸時間不能太長，且干燥產(chǎn)品應(yīng)保持一定的純度。如：酶制劑，如果干燥條件不當(dāng)，會使酶活力下降，一般蛋白酶在45~50℃時失活已非常嚴(yán)重，有些活性酶對穩(wěn)定更敏感，30℃即完全失活。影響產(chǎn)品的穩(wěn)定性或受到破壞1固體物料干燥機理及生物工業(yè)產(chǎn)品干燥的特點14生物制藥設(shè)備管理概述第二節(jié)非絕熱干燥設(shè)備干燥過程根據(jù)系統(tǒng)進出口焓的變化通常分為絕熱干燥過程（等焓干燥過程）和非絕熱干燥過程（非等焓干燥過程）。絕熱干燥過程：①在物料進出干燥器期間，不向干燥器補充熱量。②干燥器的熱損失可以忽略不計。③物料進出干燥器時的焓相等。15生物制藥設(shè)備管理概述非絕熱干燥過程：①不向干燥器補充熱量，物料進出干燥器的焓差發(fā)生了明顯的改變。②向干燥器補充的熱量比熱損失及物料帶走的熱量之和還要大。③向干燥器中補充的熱量足夠大，能夠使干燥過程在等溫下進行，但進出干燥器物料的焓發(fā)生了明顯的改變。第二節(jié)非絕熱干燥設(shè)備

16生物制藥設(shè)備管理概述2.1非絕熱干燥設(shè)備一、單層麥芽干燥塔麥芽干燥的目的綠麥芽42-45%→1.5-3.5%以前：三層麥芽干燥塔現(xiàn)在：單層高效麥芽干燥塔排水分除根除生腥味，產(chǎn)生香味保持酶的活力17生物制藥設(shè)備管理概述2.1非絕熱干燥設(shè)備一、單層麥芽干燥塔1.結(jié)構(gòu)與操作①結(jié)構(gòu)翅片式加熱器加熱室空氣循環(huán)系統(tǒng)單層高效干燥塔裝置1—塔體2—刮板機3—干燥室4—支撐柱5—空氣混合室6—排料口7—烘床

8—熱風(fēng)進口9—廢氣出口10—排風(fēng)口11—進風(fēng)口12—冷卻風(fēng)進口13—回風(fēng)口

14—余熱回收養(yǎng)

15—空氣加熱器

16—風(fēng)機

17—風(fēng)道

18—傳動裝置

18生物制藥設(shè)備管理概述2.1非絕熱干燥設(shè)備一、單層麥芽干燥塔1.結(jié)構(gòu)與操作②操作工藝參數(shù)：前期：恒速，42-46↓10%

干燥溫度＜55℃后期：降速，10%↓3-3.5%干燥溫度約為85℃2特點優(yōu)點：產(chǎn)量高，麥層高，能耗小，結(jié)構(gòu)簡單缺點：不能攪拌水分滯后，3-4h溫度滯后19生物制藥設(shè)備管理概述單層水平式流化干燥塔流化床干燥塔：由于麥芽處于流化狀態(tài)，能強化干燥過程，故干燥迅速，生產(chǎn)能力大，缺點是能耗大，空氣壓力不足時，麥芽流化不完全，干燥不均勻。

20生物制藥設(shè)備管理概述第二節(jié)非絕熱干燥設(shè)備二、真空干燥設(shè)備(一)原理

真空干燥都是使物料處于真空狀態(tài)下，使物料中所含水分由液態(tài)變成氣態(tài)而除去。(二）適用范圍熱敏性產(chǎn)品易氧化產(chǎn)品21生物制藥設(shè)備管理概述第二節(jié)非絕熱干燥設(shè)備二、真空干燥設(shè)備(三)類型真空箱式干燥器帶式真空干燥器耙式真空干燥器22生物制藥設(shè)備管理概述真空密封的干燥室,干燥室內(nèi)部裝有供加熱介質(zhì)通入的中空盤架真空的形成：水力噴射或蒸汽噴射器或采用往復(fù)式真空泵或機械油泵時，則應(yīng)在干燥箱或真空泵間裝一個冷凝器，以冷凝干燥中產(chǎn)生的水蒸氣，避免水汽抽入泵內(nèi)。2.1真空箱式干燥器23生物制藥設(shè)備管理概述2.1真空箱式干燥器24生物制藥設(shè)備管理概述2.2帶式真空干燥器由封閉的不銹鋼料帶、加熱滾筒、冷卻滾筒、加熱裝置及抽真空系統(tǒng)組成。用于液狀和漿狀物料。25生物制藥設(shè)備管理概述2.2帶式真空干燥器26生物制藥設(shè)備管理概述2.2帶式真空干燥器27生物制藥設(shè)備管理概述2.3耙式真空干燥器適用于糊狀物料間歇式操作

間壁傳熱物料的含水量可在很寬的范圍但生產(chǎn)能力較小28生物制藥設(shè)備管理概述2.3耙式真空干燥器29生物制藥設(shè)備管理概述第三節(jié)絕熱干燥設(shè)備一氣流干燥設(shè)備氣流干燥原理及流程利用高速的熱氣流將物料在流態(tài)下進行干燥的過程，熱空氣與粉狀或顆粒狀濕物料在流動過程中充分接觸，氣體與固體物料之間進行傳熱與傳質(zhì)，從而使?jié)裎锪线_到干燥的目的。30生物制藥設(shè)備管理概述(一）長管式氣流干燥（味精）1.流程物料空氣過濾加熱鼓風(fēng)機長管分離器氣體布袋除塵器

濕式除塵器粗味精固體物料分級篩產(chǎn)品粉末3.1氣流干燥設(shè)備31生物制藥設(shè)備管理概述特點：

（1）干燥強度大：氣體流速10~20m/sk=4200~13000kJ/m2（2）干燥時間短：物料在管內(nèi)停留1~5s，熱敏性物料適宜。如：140℃

干燥赤霉素，130℃干燥四環(huán)素。（3）適用性廣：粒徑范圍0.1～10mm，含濕量30%～40%（4）設(shè)備簡單，連續(xù)操作。另外：氣流干燥對物料有一定的磨損，不適合對晶形有一定要求的物料。熱能利用度低，30%左右。3.1氣流干燥設(shè)備32生物制藥設(shè)備管理概述氣流干燥設(shè)備(1)干燥管干燥直管：多級串聯(lián)，總長符合要求即可脈沖管：可增加物料和空氣的速度差旋風(fēng)式氣流干燥器：

(2)空氣加熱器：螺旋翅片式、列管式(3)空氣過濾器：絲網(wǎng)（浸油）(4)加料器：螺旋加料器，文丘里加料器3.1氣流干燥設(shè)備33生物制藥設(shè)備管理概述旋風(fēng)式氣流干燥器（抗生素）結(jié)構(gòu)：圓筒形、中央排氣管筒身可附有蒸汽夾套、保溫層操作：帶有物料的氣流在上部以切線方向進入，呈螺旋狀向下到底部后再折向中央排氣管從上排出。中央排氣管氣速20m/s左右環(huán)管氣速3m/s左右D1/D≈2.77特點：旋風(fēng)式氣流干燥器沒有長管式那樣的長管，因此不需要高層的廠房，操作也較簡便。

濕物料之前在風(fēng)管中加入，進入時50%水分已除去3.1氣流干燥設(shè)備34生物制藥設(shè)備管理概述旋風(fēng)式氣流干燥管旋風(fēng)式干燥器流程圖3.1氣流干燥設(shè)備35生物制藥設(shè)備管理概述3.2噴霧干燥設(shè)備（一）原理和特點噴霧器將原料噴成霧狀，與熱空氣發(fā)生熱量和質(zhì)量傳遞的干燥過程特點：干燥速度快、干燥溫度較低、產(chǎn)品分散性和溶解性良好關(guān)鍵：噴霧器壓力式噴霧器氣流式噴霧器離心式噴霧器36生物制藥設(shè)備管理概述3.2噴霧干燥設(shè)備37生物制藥設(shè)備管理概述氣流噴霧干燥塔構(gòu)造：圓筒形、圓錐底

D：H=1：2.4~3D：H錐=1.3~1.6

干燥室內(nèi)由1mm厚的不銹鋼里襯焊接而成外部有保溫層。噴嘴孔1~4mm工作原理：壓縮空氣以0.25~0.6Mpa的壓力高速通過噴嘴時，將料液（含水50%以上的溶液、懸浮液、漿狀液等）吸入一并噴出成霧滴分散于熱氣流中，使水分迅速蒸發(fā)而成為粉粒狀制品的干燥過程。3.2噴霧干燥設(shè)備38生物制藥設(shè)備管理概述3.2噴霧干燥設(shè)備39生物制藥設(shè)備管理概述氣流噴霧干燥流程：由于噴頭處有螺旋線，因此形成高速度旋轉(zhuǎn)的圓錐狀空氣渦流。3.2噴霧干燥設(shè)備40生物制藥設(shè)備管理概述噴嘴：內(nèi)部混合式：常用形式，噴出的霧滴比較均勻。外部混合式噴嘴上有螺旋槽，使氣流切線進入，并形成湍流，對料液產(chǎn)生摩擦分裂作用，把液滴拉成細(xì)霧。3.2噴霧干燥設(shè)備氣流噴霧干燥：41生物制藥設(shè)備管理概述分配盤的形式旋風(fēng)擴散式葉片旋風(fēng)式作用：使空氣形成旋流與霧滴接觸，提高干燥效率。葉片旋風(fēng)式（如圖）空氣分配盤。由30個葉片均勻焊接于分配盤頂?shù)闹苓?，并與水平方向成3Oo角，熱風(fēng)排出方向依旋風(fēng)方向而定。3.2噴霧干燥設(shè)備氣流噴霧干燥：42生物制藥設(shè)備管理概述（二）離心噴霧干燥1.工作原理：將液體加入高速旋轉(zhuǎn)的離心盤中，在離心力的作用下，液體不斷被加速，在盤的外緣被高速拋出，拉成薄膜狀并獲得霧化。為了使霧化均勻，圓周線速度一般為90-140m/s。轉(zhuǎn)速可達7275~7363rpm。2.噴霧塔：

高徑比較氣流噴霧塔小D：H=1：2.4~3

噴距的定義：在某一半徑的圓周內(nèi)，有90~95%液滴下落，不再具有水平速度，這個半徑距離即稱噴距。

噴霧室的直徑與離心噴霧機的轉(zhuǎn)速有關(guān)，液滴直徑與轉(zhuǎn)速成反比，液滴射程（即噴距）與液滴直徑成正比，即轉(zhuǎn)速小時，液滴射程大，而塔徑是隨射程的增大而增大，因此，噴盤轉(zhuǎn)速越小，噴霧室直徑越大。

顯然，干燥塔半徑大于噴距時，絕大部分液滴就不會碰壁。3.2噴霧干燥設(shè)備43生物制藥設(shè)備管理概述

熱風(fēng)盤作用熱風(fēng)分配均勻進口風(fēng)速6~10m/s出口風(fēng)速8~12m/s3.2噴霧干燥設(shè)備離心噴霧干燥：45生物制藥設(shè)備管理概述離心盤式霧化器3.2噴霧干燥設(shè)備離心噴霧干燥：46生物制藥設(shè)備管理概述4流化床干燥設(shè)備流化床干燥原理及特點原理：利用熱空氣使置于篩板上的顆粒狀濕物料呈沸騰狀態(tài)的干燥過程（空氣流速與物料自由沉降速度相等）特點：傳質(zhì)速率大；干燥溫度均勻，易控制；利于連續(xù)化、自動化操作，能耗小等。適用顆粒直徑：30微米-6毫米47生物制藥設(shè)備管理概述單層臥式多室流化床（檸檬酸晶體、活性干酵母）構(gòu)造：長方形橫截面，底部為多孔金屬網(wǎng)板，開孔率4%~13%，網(wǎng)板上由擋板隔成若干室，擋板上下可調(diào)，每一小室下方有熱空氣進入支管，可調(diào)氣量。沸騰床上可裝有往復(fù)運動的推料器。工作原理：濕物料由第一室逐步進入向下一室移動，已干燥物料在最后一室排出。由于隔板作用，使物料在箱內(nèi)停留時間延長，并由于撞擊隔板獲得垂直向上的作用力。4流化床干燥設(shè)備48生物制藥設(shè)備管理概述沸騰造粒干燥器結(jié)構(gòu)：倒錐形，錐角30°（又稱錐形流化床）直徑大的沿器壁有3~6個噴嘴，底部有風(fēng)帽工作原理：先在干燥器內(nèi)加入一定的晶核（底料），

液體物料與壓縮空氣一起經(jīng)噴嘴側(cè)向上噴入流化床（氣流式噴嘴），熱風(fēng)從底部風(fēng)帽上升，與霧化的液滴相遇進行傳熱傳質(zhì)。料液一邊霧化一邊加入晶核（返料），返料量少時產(chǎn)品顆粒大。操作參數(shù)：進風(fēng)溫度80℃

、床層溫度50℃

物料溫度60℃、4流化床干燥設(shè)備49生物制藥設(shè)備管理概述4流化床干燥設(shè)備50生物制藥設(shè)備管理概述5冷凍干燥一原理及特點1.原理被干燥物先降溫凍結(jié)成固體，然后在真空的條件下，適當(dāng)加熱使水蒸汽直接升華出來，而物質(zhì)本身留在凍結(jié)時的冰架中。其操作區(qū)域在水的三相點以下。51生物制藥設(shè)備管理概述5冷凍干燥一原理及特點2.特點優(yōu)點(1)低溫，適于熱敏性物質(zhì)；(2)揮發(fā)性成分損失很??；(3)微生物的生長和酶的作用無法進行；(4)體積幾乎不變，保持了原來的結(jié)構(gòu)，不會發(fā)生濃縮現(xiàn)象。(5)疏松多孔，呈海綿狀，復(fù)水性好。(6)高度真空下操作，適于易氧化的物質(zhì)；(7)產(chǎn)品能長期保存。缺點：(1)干燥速度慢，干燥時間長

(2)附加值高

(3)能耗大52生物制藥設(shè)備管理概述5冷凍干燥二設(shè)備冷凍干燥系統(tǒng)主要由四部分組成：

(1)冷凍部分(2)真空部分(3)水汽去除部分(4)加熱部分—干燥室53生物制藥設(shè)備管理概述蒸汽壓縮制冷流程圖

l－膨脹閥2一蒸發(fā)器

3一壓縮機4一冷凝器蒸汽壓縮式制冷、蒸汽噴射式制冷、吸收式制冷。蒸汽壓縮式制冷過程分為壓縮、冷凝、膨脹和蒸發(fā)4階段。冷凍干燥系統(tǒng)組成：①冷凍部分：單級或雙級制冷壓縮機（乙