三类药用真空干燥设备的选型技术

干燥是药品生产的一道重要工序，干燥过程中需要清洁卫生、无污染或无菌化、低温真空等符合药品干燥工艺过程的操作。

因此，各生物制药厂、西药厂、中药厂、血液制品单位等都有不同规格型号的真空干燥机在应用，由于剂型和产量等变化，有时还要不断地采购新的真空干燥设备。

本文的目的就是为采购药用真空干燥机的用户提供一些常识和选择方法。

１双锥回转真空干燥设备的选型常用的双锥回转真空干燥设备，如图１所示。

主要由双锥回转真空干燥机、冷凝管、除尘器、真空抽气系统、加热系统、冷却系统、净化系统和电控系统组成。

１．１双锥回转干燥机的结构选择双锥回转型真空干燥机的干燥室为双锥形。

图２所示为双正锥式回转真空干燥机，图３为双锥斜式回转真空干燥机，这是两种常用的结构形式。

选择时应注意：真空抽气管道和左右回转轴的结构。

真空抽气管是一根头部钻了许多小孔且包有过滤金属网的空心折形管，与真空管道用螺钉连接成对筒体三类药用真空干燥设备的选型技术刘军１彭润玲２张志军３徐成海３（１．沈阳大学，辽宁沈阳１１００４４；２．沈阳理工大学，辽宁沈阳１１０１６８；３．东北大学，辽宁沈阳１１０００４）摘要：介绍几种药用真空冷冻干燥设备的种类、规格和选型方法，供用户选购药用真空干燥设备时参考。

关键词：制药；真空干燥；双锥回转；微波真空；带式；选型技术１－真空双锥回转干燥机２－管道３－净化气系统４－冷却水系统５－冷凝器６－真空抽气系统７－蒸汽源８－水池９－电控系统１０－加热系统图１真空双锥回转干燥设备１－真空管道２、１７－小支架３、１５－大支架４、１６－大轴承５－大链轮６－左回转轴７－小轴承８－抽空管９－压力表１０－真空表１１－温度表１２－盖板１３－筒体１４－右回转轴１８－套管１９－卡子２０－装料盖板２１－盖板２２－铰链图２双正锥式回转真空干燥机抽真空的管路。

由于真空管道用小支架支撑，固定不转，所以抽气管在筒体内亦是固定不转的，其方位如图２所示。

抽气管头部的过滤金属网可以阻挡粉尘进入，金属网的目数视扬料直径分布而定。

同时，采用净化气体（如氮气）的不定时反充，可以清除掉粘附在过滤金属网上的粉尘状物料，保证真空抽气系统对筒体的有效抽气速率。

左右回转轴就是真空干燥室的转轴。

因此，要求三者具有良好的同轴度。

左、右回转轴分别由大支架及其大轴承支撑。

左回转轴为主动轴，右回转轴为从动轴。

左回转轴上安装了驱动其旋转的链轮，其内部为空心筒，穿过真空管道及其支撑轴承和动密封橡胶圈，右回转轴内为加热蒸汽（或冷却水）的进、出流通及与套管连接的动密封结构。

为了保证左、右回转轴动密封的性能，设计时应采用双骨架轴密封结构。

图４所示为具有搅拌和造粒功能的双锥回转真空干燥机的局部结构。

在筒体转动的过程中，固定在抽气管上的搅拌叶片迫使物料从其两侧面流过。

这样，在物料沿筒壁滑动的同时，增加了径向运动。

因此，有效地提高了混合和搅拌物料的效果，加快了湿分汽化，提高了干燥速度，均匀了干制品的粒度和质量。

结构选择的关键：简单、实用、性能可靠和使用寿命长，易于维修，与药品接触的材料及表面光洁度以及动密封部位应符合ＧＭＰ要求。

１．２双锥回转真空干燥机的性能与应用选择１．２．１双锥回转真空干燥机的性能选择当物料装入干燥机筒体后，与筒体内壁相接触的物料接受筒壁的热量而升高温度或湿分汽化。

并且，在筒体回转过程中，物料随筒体上升到某一高度后就沿筒壁表面下滑。

因此，筒壁传热面上不断地更新着新物料，物料在下滑的同时亦得到较充分的混合。

这样，不仅提高了干燥机的加热效率，而且也提高了物料温度的均匀性及物料内部的传热传质速度。

干燥合格的物料由排料口排出后包装待用。

如果需要造粒，则在粉状物料干燥工艺结束时，由喷嘴以雾状喷出相应的粘接剂，将粉末状干物料制成粒度均匀的颗粒状制品，然后由出料口排出。

控制粘接剂的流量和筒体的转速，可以控制喷雾造粒的制品粒度和均匀度。

典型国产双锥回转真空干燥机的性能见表１。

１．２．２选用设备时应考虑的问题１．２．２．１物料的料性物料湿含量、比热容、热导率、辐射率、黏性、容许温度、堆密度、滑移角等性能，对干燥机的应用都有重要影响。

（１）物料的黏性。

物料的黏性随其湿分而变化，黏性可使物料团聚成块、黏着在干燥室壁上，干燥后易黏附在除尘器和管道上。

为解决真空干燥过程中的黏性，可将钢球与物料一起装入干燥机，利用钢球的撞击力解决团聚或黏壁现象。

（２）物料的容许温度。

容许温度是物料所能承受的最高温度。

超过该温度，将导致物料某些成份分解、破坏。

（３）物料的堆密度。

单位体积的物料质量称为堆密度。

由于物料是绝干物料与湿分的混合物，绝干物料又往往为颗粒状、粉末状或固块状物质，并且随着物料中湿分不同导致绝干物料颗粒间的间隙也不同。

原始湿物料和干燥过程中物料的堆密度有很大差别，选择干燥机时应予注意。

（４）物料的滑移角。

堆放颗粒状或粉状物料时，当物料堆斜面与底面夹角增大到某个角度时，将发生侧面物图４具有搅拌和造粒功能的双锥回转真空干燥器局部结构１－筒体２－搅拌叶片３－热电偶管４－粘接剂管５－喷嘴６－抽气管注：干燥机筒体材料为１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ或工业搪瓷料向下滑落的现象，这个发生物料滑落的斜面与底面的夹角称该物料的滑移角。

滑移角与物料的组成、湿含量、粒度和黏性有关。

选择双锥干燥机时，可以参考物料的滑移角，选择锥体的角度大小。

１．２．２．２干燥温度与速率随物料的物性不同，可选择适当的温度。

通常可选用变温干燥法，在干燥初期温度低，逐渐提高温度，以增大干燥速度。

应注意根据不同物料料性，选择合理的干燥升温速度，以适应水分从物料内部逐渐往外部渗的梯度要求。

１．２．２．３工作真空度通常选用（１×１０３）～（１×１０４）Ｐａ。

真空度高，物料中湿分汽化温度低，干燥速度快。

但真空度过高，导致抽气系统成本增加，干燥后物料的价格增高，经济上不合算。

１．２．２．４充填率实际装料容积与干燥室容积之比称为充填率。

双锥回转真空干燥机的充填率通常在３０％～５０％之间。

２微波真空干燥设备的选型微波真空干燥（ＭＶＤ）是微波能技术与真空技术相结合的一种新型微波能利用技术与设备。

它兼备了微波加热与真空干燥的优点，干燥产量大、速度快、质量好、成本低。

可做成连续式真空干燥设备。

微波加热的主要特点是：加热速度快、加热均匀、节能高效、易于控制、清洁卫生。

２．１微波真空干燥设备的结构和性能选择图５为带有旋转架的小型微波真空干燥设备的示意图。

设备主要由真空室（干燥仓）、旋转机构（图中为配有１２个托盘的旋转架）、微波功率供给装置、真空泵和控制板组成。

其中，真空室直径为２ｍ、长２．３ｍ。

为确保微波能在真空室内均匀分布，１６个对称隔开的微波输入口通过波导与分离的磁电管（１．５ｋＷ，２４５０ＭＨｚ）连接。

被干燥的物料放置在玻璃纤维强化的聚四氟乙烯托盘内。

托盘以４ｒ／ｍｉｎ的速度旋转。

湿含量从９０％（湿基）降低到２０％（湿基），蒸发速率大约为２３ｋｇ／ｈ。

图６是国产ＷＺＤ４Ｓ－０５型微波真空干燥设备的基本结构。

主要由微波功率源、真空干燥箱（室）、矩形波导、温度传感器以及真空泵组成。

设备的主要技术参数：工作真空度５００～５００Ｐａ；微波最大输出功率４ｋＷ；微波表１国产双锥回转真空干燥机的型号及技术参数型号ＨＺＧ－Ａ１００ＨＺＧ－Ａ４００ＨＺＧ－Ａ５００ＨＺＧ－Ａ１０００ＨＺＧ－Ａ１５００容积／Ｌ１００４００５００１０００１５００换热面积／ｍ２１．０２．８４．０４．９５６．４筒体温度／℃１４０加热介质蒸汽、热水、油真空度／Ｐａ５２００夹套中压力／ＭＰａ０．３５转速／（ｒ／ｍｉｎ）１～１０电机功率／ｋＷ质量／ｋｇ９００１４００１８００２０００２８００外形尺寸／ｍｍ１６３０×８００×１３００２４３０×１２２０×２０００２３００×１２２０×２２００２９００×１３００×２４００３２００×１５００×２５０００．７５１．５２．２２．２３．０图５典型微波真空干燥结构示意图图７微波真空连续式干燥设备泄漏量符合国家安全卫生标准；设备总功率为１２ｋＷ。

连续式微波真空干燥设备是近几年发展起来的新产品，适合于产量大的浆态物料的干燥。

国内有大量的中草药需要改变生产加工工艺，以实现中药西制方案，解决熬中药、吃药难、见效慢的问题。

采用微波或超声波萃取、真空浓缩、微波真空干燥的办法加工成粉剂、片剂、胶剂、针剂等，方便患者服用，提高药效。

图７给出的是德国Ｐｕｅｓｃｈｎｅｒ微波技术公司开发的微波真空连续式干燥设备照片。

国内微波真空干燥设备是根据中药生产工艺改革和干燥机节能的需要而开发出来的新产品。

因为是新产品，还没有相应的标准，所以各生产厂家给出的型号都不一样，给出的型号有ＣＨＺＧ型、ＷＨＺ型、ＭＷ型和ＷＺＤ型等。

但无论如何编号，其主要技术参数都离不开微波输出功率、整机功率、回转速度、干燥能力、设备尺寸和整机重量几项指标。

目前，各生产厂家所用的微波频率都２４５０ＭＨｚ，真空度≥０．０９５ＭＰａ，微波泄漏量低于５ｍＷ／ｃｍ２（国家标准）。

具体参数范围列于表２中。

表３给出了几种典型设备的主要技术参数。

２．２微波真空干燥箱的基本结构真空干燥箱可以做成圆形和矩形两种形状的金属全密封容器。

门口由铜丝网和硅橡胶两道密封圈，分别密封微波和气体，严防泄漏。

ＷＺＤ４Ｓ—０５型微波真空干燥设备的真空干燥箱是有一段两端封闭的矩形波导加上适当的激励和输出耦合装置组成的，它可以看作是扩大了的波导管。

在干燥箱内，微波能几乎全部被物料吸收，使物料温度升高，金属箱体起到反射微波和防止微波泄漏的作用。

从电磁场性质上看，干燥箱是一个两端短路的矩形波导组成的谐振腔。

在干燥箱内还安装有６个装料托盘，如图８所示，通过电机、链轮和链条在箱外驱动箱内的６个托盘绕中心轴旋转，而物料盘始终保持水平状态，致使物料不会脱落。

由托盘旋转，使物料充分均匀地得到微波的照射，表２国产微波真空干燥设备主要技术参数及参数范围整机功率／ｋＷ微波输出功率／ｋｗ回转速度／（ｒ／ｍｉｎ）干燥能力／（ｋｇ／ｈ）重量／ｋｇ３～９０２～８０１～８５～２５１１００～３０００项目单位ＷＧＺ５－ＢＷＧＺ１０－ＢＷＧＺ１５－ＢＷＧＺ－２０Ａ＼ＢＷＧＺ－３０－８０Ａ＼Ｂ微波功率／ｋＷ５１０１５２０３０～８０微波频率／ＭＨｚ２４５０２４５０２４５０２４５０２４５０电源电压／Ｖ３８０±１０％３８０±１０％３８０±１０％３８０±１０％３８０±１０％铺料面积／ｍ２０．７５０．７５２．２５２．２５３．５～１０灭菌能力／（ｋｇ／ｋＷｈ）１０～２０脱水速度／（ｋｇ／ｋＷｈ）０．８～１．２脱水温度／℃３０～１００外形尺寸／ｍｍ１６００×１４００×１８００２７５０×１８００×２１４０２２２５×１８００×２１４０２２２５×１８００×２１４０微波泄漏：符合国家标准（５ｍＷ／ｃｍ２）表３典型微波真空干燥设备的技术参数物料干燥均匀。