药物制剂生产（高级）课件 25-6 浓缩

任务25.2浓缩任务描述浓缩是制剂生产常用操作，一般此项操作在制剂流程上位于提取后进行。本任务主要是学习浓缩设备的分类、工作原理，遵行浓缩设备SOP，完成三效节能浓缩器正常操作，领会操作注意事项，学会设备维护与保养、常见故障及排除方法。知识准备1.基础知识2.常用设备基础知识浓缩是从溶液中除去部分溶剂而提高溶液浓度的单元操作，除去溶剂常用蒸发来完成。蒸发就是通过不断地加热使溶液中的溶剂部分或全部的汽化并不断地排出所产生的蒸气的操作。液体物料经过蒸发除去部分溶剂可而达到浓缩目的。常用蒸发设备有循环型蒸发器、单效蒸发器、多效蒸发器。1．循环型蒸发器料液在蒸发器中被循环加热蒸发，以提高传热效果，减少溶液结垢。常用的蒸发设备有中央循环蒸发器、盘管式蒸发器、外循环蒸发器、强制循环蒸发器等。2．单效蒸发器蒸发器产生的二次蒸气不再利用，经冷凝后移除。3．多效蒸发器多效蒸发是利用前效所产生的二次蒸气引入后一效作为加热蒸气，组成双效蒸发器。将二效的二次蒸气引入三效供加热用，组成三效蒸发器，同理，组成多效蒸发器。最后一效引出的二次蒸气入冷凝器。为了维持一定的温度差，多效蒸发一般在真空下操作。由于二次蒸气的反复利用，多效蒸发器属节能型蒸发器。（1）顺流加料法顺流加料法也称并流法，溶液流向与蒸气相同，由第一效按顺序流至末效。加热蒸气通入第一效加热室，蒸发溶液产生的二次蒸气进入第二效的加热室，第二效蒸发室产生的二次蒸气进入第三效的加热室作为加热蒸气，第三效的二次蒸气经冷凝器冷凝后排出。原料液进入第一效，蒸发浓缩至一定程度后由于真空度的不同，自动流入第二效和第三效进行浓缩，全部完成后由末效的底部排出。顺流加料法原理图（2）逆流加料法逆流加料法操作时原料液由末效加入，用输液泵打入前一效，完成液从第一效底部排出，加热蒸气流向与顺流法相同。优点在于随溶液浓度的增加，加热温度也越高，各效间的黏度较为接近，缺点是各效间溶液需要用泵输送，适宜用于处理黏度随温度和浓度的变化较大的溶液，不适宜处理热敏性物料。逆流加料法原理图（3）平流加料法平流加料法是按各效分别加料并分别出料的方式进行操作，加热蒸气方式和流向不变。此法适用于在蒸发过程中同时有结晶析出的场合，可避免结晶体在效间传输时堵塞管道。缺点是每效在高浓度情况下进行蒸发，溶液黏度大会导致传热系数小，同时各效的温度差损失较大，降低蒸发设备的生产能力。平流加料法原理图常用设备1.循环型蒸发器（1）中央循环蒸发器主要由加热室、蒸发室、中央降液管等部分组成。操作时，管束内单位体积溶液的受热面积大于粗管内的，即前者受热好，溶液汽化的多，因此细管内的溶液含汽量多，致使密度比粗管内溶液的要小，这种密度差促使溶液作沿粗管下降而沿细管上升的循环运动，故粗管除称为中央循环管外还称为降液管，细管称为加热管或沸腾管。适用于蒸发结垢不严重、有少量结晶析出和腐蚀性较小的溶液。该设备具有溶液循环好、传热速率快等优点，同时由于结构紧凑、制造方便，应用十分广泛，有“标准蒸发器”之称。但有溶液粘度大、沸点高、蒸发器的加热室不易清洗等缺点。中央循环蒸发器中央循环蒸发器示意图常用设备1.循环型蒸发器（2）盘管式蒸发器由加热盘管、蒸发室、仪表箱等部分组成。工作时，料液通过进料管进入锅内，外层盘管间料液受热后体积膨胀而上浮，当到达液面后，料液中的二次蒸气逸出，料液浓度提高，密度增大。盘管中部位的料液，因受热相对较少，密度大，自然下降回流。从而形成了料液沿外层盘管间上升，又沿盘管中心下降回流而形成自然循环。直至料液达到规定浓度后排出收集。盘管式蒸发器的结构简单、制造方便、操作稳定、易于控制。若在长期使用过程中，积累了少量水（油）垢，通过管子的膨胀，将能实现自动脱垢，因而长期使用换热能力下降不会太明显，换热效果良好。盘管为扁圆形截面，液料流动阻力小，通道大，适于黏度较高的液料。常用设备1.循环型蒸发器（3）外循环蒸发器由加热器、蒸发器、分离器等组成。工作时由于加热室物料温度高于蒸发室的下降物料的温度，液态物料受热后变成高压气液混合体，从加热管上部的管道喷入蒸发室，在喷出管道瞬间，压力降低为负压，体积迅速扩大，物料由气液混合体变成雾状，在蒸发室的空间中气液分离，气态的溶剂被真空带出，被冷凝器冷凝成液态后收集到受液罐，定时排出。蒸发室的液态物料温度降低，回落到加热室，进入下一轮的蒸发。随蒸发时间延长，物料的浓度增大，直至符合产品工艺要求。外循环蒸发器浓缩时间短，蒸发速度快，能较好地保持热敏性物料不被破坏。外循环蒸发器外循环蒸发器示意图常用设备1.循环型蒸发器（4）强制循环蒸发器由加热室、蒸发室、循环泵、循环管等部分构成。工作时原料液由循环泵自下而上打入，沿加热室的管内向上流动。蒸气和液沫混合物进入蒸发室后分开，蒸气由上部排出，流体受阻落下，经圆锥形底部被循环泵吸入，再进入加热管，继续循环。强制循环蒸发器适用于有结垢性、结晶性、热敏性、高浓度、高粘度并且含不溶性固体药液蒸发浓缩。该设备传热系数大、抗盐析、抗结垢、适应性强、易于清洗。但消耗动能较大，溶液停留时间长；造价及维修费用稍高。强制循环蒸发器强制循环蒸发器示意图常用设备2.膜式蒸发器（1）升膜式蒸发器由蒸发室、加热室、冷凝器、气液分离器等部分组成。工作时原料液是从加热室的底部进入，料液进入加热管后，受热沸腾迅速汽化，蒸气在管内迅速上升，料液受到高速上升蒸气的带动，沿管壁形成薄膜状上升，迅速蒸发。气液两相在分离器中分离，浓缩液由分离器底部排出收集，二次蒸气则由分离器顶部排出作为热源对料液预热。升膜式蒸发器适用于蒸发量较大的稀溶液及热敏性、发粘、易发泡的溶液，不适合于高黏度、易结晶、易结垢料液的浓缩。升膜式蒸发器升膜式蒸发器示意图常用设备2.膜式蒸发器（2）降膜式蒸发器由蒸发室、分离器、冷凝管等部分构成。工作时料液加入方向与升膜式蒸发器相反，是自降膜蒸发器加热室上管加入，经液体分布及成膜装置，均匀分配到各换热管内，在重力作用下沿换热管内壁呈均匀膜状流下。在流下过程中，被加热汽化，产生的蒸气与液相共同进入蒸发器的分离室，气液经充分分离，蒸气进入冷凝器冷凝（单效操作）或进入下一效蒸发器作为加热介质，从而实现多效操作，浓缩后的液相则由分离室排出。降膜式蒸发器由于料液加热时间短，受热影响小，所以适用于热敏性药液及高黏度、高浓度的药液。不适合于易结晶、易结垢料液的浓缩。降膜式蒸发器降膜式蒸发器示意图常用设备2.膜式蒸发器（3）刮板式薄膜蒸发器由刮板、料液分配盘、蒸发室和夹套加热室等组成。该设备工作时料液由进料口沿切线方向进入蒸发器内，或经料液分配盘将料液均布在内壁四周，由于重力和刮板离心力作用，料液在内壁形成螺旋下降或上升的薄膜（立式），或螺旋向前推进的薄膜（卧式），二次蒸气经顶部或浓缩液口端的气液分离器后经冷凝排出。刮板式薄膜蒸发器由于料液加热时间短，所以适用于易结晶、结垢和高黏度的热敏性物料的浓缩。其传热系数值高，蒸发能力大，热效率高。但其安装和维修工作量较大，且动力消耗较大。刮板式薄膜蒸发器刮板式薄膜蒸发器示意图常用设备2.膜式蒸发器（4）离心式薄膜蒸发器主要由加热室、分离器、冷凝器等部分构成。工作时物料由蒸发器顶部进入，经分配管均匀送至锥形盘的内侧面，锥形盘高速旋转，将料液甩开，迅速铺撒在锥形盘加热表面，在极短时间内形成薄膜进行蒸发浓缩，浓缩液在离心力的作用下流至蒸发器外侧边缘，然后汇聚于蒸发器的出料管流出。加热蒸气由底部进入蒸发器，从边缘小孔进入锥形盘的空间，冷凝水由于离心力的作用在边缘的小孔流出。二次蒸气与溶液分离后，通过外转鼓与外壳之间的缝隙，从二次蒸气出口排出，经冷凝后移除。该设备适用于热敏性料液的浓缩，但不适用于黏度大、有结晶、易结垢的料液。具有体积小、效率高、易清洁等优点。常用设备3.多效蒸发器多效蒸发器也叫多效浓缩器，由储液罐、加热器、蒸发器、冷凝器、气液分离器等部分组成。工作时将加热蒸气通入第一蒸发器，则溶液受热而沸腾，而产生的二次蒸气其压力与温度较原加热蒸气为低，但此二次蒸气仍可设法加以利用。在多效蒸发器中，则可将二次蒸气当作加热蒸气，引入另一个蒸发器，只要后者蒸发室压力和溶液沸点均较原来蒸发器中的为低，则引入的二次蒸气即能起加热热源的作用。同理，第二个蒸发器新产生的新的二次蒸气又可作为第三蒸发器的加热蒸气。这样，每一个蒸发器即称为一效，将多个蒸发器连接起来一同操作，即组成一个多效蒸发系统。多效蒸发器由于多次重复利用了热能，显著地降低了热能耗用量，所以多效蒸发器适用于大量连续生产流浸膏或浸膏等剂型以及浓缩中间产品等工作。多效蒸发器多效蒸发器示意图任务实施三效节能浓缩器操作--以SJN1000型三效节能浓缩器为例。三效节能浓缩器操作开机前准备1．检查设备的卫生条件是否达到生产要求，是否有清场合格证。2．检测欲浓缩的物料浓度。3．检查供气压力，并打开冷凝水排水阀，排除系统内的冷凝水。4．检查可拆型连接（法兰、螺栓、活节）密封是否完好。5．检查各阀门开关的正确位置。6．检查各效物料泵机械密封的冷却水供给是否正常。三效节能浓缩器操作开机操作1．接通电源，电源指示灯亮。开启真空设备抽真空，开启进料阀门，料液先进一效，当料液上升至蒸发室下中视镜一半，关闭进料阀。2．开启蒸气阀门升温加热，同时打开二效进料阀，物料进入二效蒸发室下中试镜一半处，关闭二效进料阀。3．开启三效进料阀，物料进入三效蒸发室下中试镜一半处，关闭三效进料阀，开启冷却水进水口，对蒸发气体进行冷却，开始正常浓缩工作。4．当二效受水器冷凝水升至视镜的一半处时，关闭受水放水阀、一号分离阀，打开放汽阀阀门，破坏真空后，开启二效放水阀，排水后复原。5．当三效受水器冷凝水上升至视镜一半处时，关闭受水放水阀、二号分离阀，打开放汽阀阀门，破坏真空后，开启三效放水阀，排水后复原。6．当受水冷却器水位上升至视镜一半处时，关闭受水放水阀、分汽阀，打开放汽阀阀门，破坏真空后，开启放水阀阀门，排水后复原。7．由于一效蒸发温度高，浓缩速度快，比重大，出膏方便。所以将二效浓缩液注入一效浓缩器中，关闭二效真空阀和三效真空阀阀门。开启三效真空器四通阀，打开二效放空阀，破坏二效真空，表压降至零。开启三效进料阀、一效进料阀，将药液注入一效完毕复原，进行工作。一效料液浓度达到所需比重时，破坏一效真空，开启出膏阀收膏。8．操作完毕后，关闭电源，按清洁操作规程对设备进行清洁。三效节能浓缩器操作操作注意事项1．当正开车突遇停电时，操作工应快速关闭蒸气阀门，并且打开真空排空阀。2．操作过程中应当通过视镜定期检查各效分离器里面液位是否过高，以免造成跑料。3．应当定期检查各效循环泵冷却水是否充足，以免造成机械密封损坏。4．定期检查物料浓度和蒸气压力。5．在蒸发过程中，各效压力绝对不允许出现正压。三效节能浓缩器操作设备维护与保养1．每半年对转动部位加润滑油。2．每月检查机件一次；每班使用后对机器整体检查一次。每半年效验一次压力表、真空表、温度表。大修周期为一年，大修时对保温层应检查，损坏和失效者应更换或修补。3．经常检查可视窗连接处的密封，必要时更换密封圈套，检查各阀门是否有漏气、漏水现象。4．如中途遇机件损坏或断水等故障，应立即停止使用，先关蒸气阀门后，破坏其真空度，再关冷却水阀。5．三效内药垢，先用冷水冲洗，后用洗涤剂（NaOH溶液）在真空和加热情况下煮沸，用刷子清除加热室和蒸发室内污垢，用饮用水冲洗干净。三效节能浓缩器操作常见故障原因排除方法真空度低真空泵损坏；可拆连接处有漏真空现象检查真空泵是否完好；检查各可拆连接处是否有漏真空现象系统正常的情况下蒸发量下降蒸发器内结垢阻碍热量传递用1%NaOH溶液清洗短时间出料浓度过高进料阀没有完全开启导致进料速度慢完全开启进料阀出料浓度过低进料速度过快降低进料速度三效节能浓缩器常见故障及排除方法知识总结1.浓缩是从溶液中除去部分溶剂而提高溶液浓度的单元操作，除去溶剂常用蒸发来完成。2.常用蒸发设备有循环型蒸发器、单效蒸发器、多效蒸发器。3.中央循环蒸发器适用于蒸发结垢不