Самые популярные статьи







Сублимационная сушилка непрерывного действия

Данный проект был начат в 2006 году. Его рождение было обусловлено попыткой найти подходящее оборудование для высушивания инъекционного препарата «Геленпол». Для этого требовалась сушилка непрерывного действия, позволяющая стерильно высушивать препараты, которые не выдерживают высоких температур нагрева с высокой производительностью и имеющая на выходе продукт, удобный для расфасовки и обладающий рядом специфичных характеристик, которые требуют правила GMP от подобных продуктов. Наиболее пригодными сушилками для этого являются полочные сушилки. Они имеют как достоинства так и ряд недостатков.

К достоинствам современных полочных лиофильных сушилок можно отнести:
- их большое распространение на рынке,
- отсутствие проблем с обслуживанием,
- высокая степень стандартизации процесса,
- возможность высушивания непосредственно в таре.

К недостатком лиофильных сушек полочного типа можно причислить:
- сравнительно низкая производительность,
- значительные затраты ручного труда,
- большая масса и габариты,
- высокая стоимость сублимированных продуктов,
- высокая стоимость самой установки,
- крайне низкая степень автоматизации процесса загрузки и выгрузки,
- стерильная загрузка и выгрузка продукта требует очень больших дополнительных технологических усилий и требований к помещениям,
- загрузка продукта в анаэробных условиях крайне затруднительна.

Каждый производитель лиофильных установок несомненно пытается каким-то образом интенсифицировать процесс сушки и усовершенствовать конструкцию. Но варианты осуществления этого являются по сути своей эволюционными. Все изменения сводятся:
- к оптимизации режимов нагрева и охлаждения,
- появляются громоздкие системы автоматической загрузки,
- устанавливается современная электроника и автоматика, появилось компьютерное управление и диспетчеризация,
- установки снабжаются системами мойки на месте
- а также появляется возможность стерилизации установки.

Все это позволяет лишь на 5-10% увеличить производительность установки, с трудом соблюсти правила GMP и на 100-200% поднять ее стоимость, не меняя ничего принципиального в технологии сушки.

Так же надо отметить появление низкотемпературных распылительных сушилок (Spray drying), которые можно применять для сушки термолабильных материалов. Несомненно, этот вид сушилок является очень перспективным.

Преимущества:
- высокая производительность
- возможность обеспечить соответствие правилам GMP
- на выходе получается готовый к фасовке продукт

Но есть и недостатки:
- большие размеры сушильной камеры вследствие малой скорости сушильного агента, что затрудняет возможность стерилизации и увеличивает установку в размерах
- значительный расход энергии и тепла,
- сложное оборудование сушильной установки (подготовка воздуха, распылители и пылеулавливающие устройства)
- слипание продукта, если в его составе есть сахара
- значительный унос продукта (потери)
- температура сушильного агента (осушенный воздух) выше критических температур для термолабильных материалов, что накладывает жесткие требования к системам управления процессом.

Но, несмотря на это, ведутся работы как в России, так и за рубежом по разработке и модернизации этого типа сушилок.

Так же были и попытки революционного развития вакуум-сублимационных сушек, т.е. уйти от полочного типа сушилок. Эти попытки описаны во множестве патентов как российских, так и зарубежных(ru_2116589, ru_2119620, ru_2165566, ru_2187053, ru_2232361, ru_2278338, ru_2346626, US3574951, US3648379, US5208998, US5269077, US20100186252). В целом, все они так или иначе связаны с переходом к установкам поточно-циклического или непрерывного действия. Среди представленных в патентах конструкций сушилок можно выделить следующие:
- сублимационные сушилки с транспортерной лентой для термочувствительных материалов;
- сушилки барабанного типа;
- сушилки с распылом жидкого продукта в вакууме и его досушкой с использованием ИК, СВЧ, УЗ и потока инертного газа;
- сушилки с распылом жидкого продукта в сжиженный азот при атмосферном давлении с последующей сублимацией в фонтанирующем слое захоложенным сухим газом.

Ни одна из представленных разработок так и не была запущена в серию. Связано это с тем, что предлагаемые установки либо имеют крайне сложную конструкцию, либо большое кол-во трущихся частей в зоне продукта, либо осуществляемый подвод тепла не является полностью контролируемым, т.е. возможны зоны локального перегрева. Поэтому применения подобных конструкций в качестве оборудования для сушки термолабильных препаратов затруднительно. Предлагаемая в проекте установка отличается своей простотой исполнения и конструкция ее разработана с учетом самых жестких современных требований предъявляемых к фармоборубованию.

В данном проекте предлагается технология и конструктив лиофильной сушки, которая построена на следующих основных моментах:
- сверхбыстрая заморозка продукта, обеспечивающая сохранность биологически активных материалов,
- интенсификация процесса сушки за счет многократного увеличения площади испарения продукта путем его гранулирования,
- технологически простой способ герметичной загрузки и выгрузки продукта, который позволил бы добиться 100% гарантии стерильности продукта,
- непрерывность процесса высушивания.

Основываясь на этих принципах была создана конструкция установки сублимационной сушки, которая состоит из следующих блоков:
1. Узел подготовки продукта (гранулирование)
2. Шлюз загрузки
3. Узел транспортирования и сушки
4. Шлюз выгрузки
5. Вспомогательные системы

УЗЕЛ ПОДГОТОВКИ ПРОДУКТА

Продукт забирается из стерильно подсоединяемой емкости 1 и, проходя через фильтр стерилизующей фильтрации (если это необходимо), при помощи перистальтического насоса 2 подается в дозатор ледогенератора 3.
В дозаторе производится непрерывное равномерное капельное дозирование продукта на охлажденный равномерно вращающийся барабан.(Фото1)
Замерзшие капли (гранулы) скалываются стационарно закрепленным ножом и накапливаются в нижней охлаждаемой части корпуса ледогенератора. Корпус ледогенератора герметичен. Для обеспечения стерильности внутрь корпуса ледогенератора подается избыточное давление очищенного и захоложенного воздуха.

Сублимационная сушилка непрерывного действия

Шлюз загрузки

Циклически, через равные промежутки времени, накопившаяся масса гранул загружается через шлюз загрузки 4 в узел транспортирования и сушки 5. Шлюз состоит из охлаждаемой емкости и двух затворов, которые обеспечивают загрузку продукта в вакуум без остановки процесса сублимирования.

УЗЕЛ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ И СУШКИ

Сушка производится в транспортно-сушильных блоках 5, собранных в модуль. Транспортный блок представляет собой трубу, оснащенную нагревательными пластинами 6 . Сквозь транспортно-сушильный блок внутри проходит полый шнек с ТЭНом внутри.
Модуль состоит из 3-5 блоков, расположенных горизонтально и находящихся друг под другом.
Замороженные гранулы, загруженные через шлюз узла подготовки и подачи продукта в верхний блок равномерно транспортируются и перемешиваются за счет вращения вала (Фото2).

Сушка ведется при низком остаточном давлении в полости блока (менее 150 Па, реально 20-30 Па. Фото3)при котором испарение влаги происходит из твердого состояния в парообразное, минуя жидкое (сублимация, фазовый переход 1 рода).

    В результате поступательного движения с перемешиванием высушиваемый продукт из верхнего блока продвигается в нижний, постепенно высыхая. Контроль влажности продукта внутри установки производится путем измерения мощности, потребляемой нагревателями (Фото4). (Например при влажности продукта 11-12% - прошла первая стадия сушки, мощность равна 14-17 Вт на один нагреватель, при снижении влажности до 3-7% мощность уменьшается до 4-7 Вт). Этот метод очень удобен, позволяет заранее корректировать мощности на нагревателях, чтобы получить высушенный продукт. По окончании движения высохший продукт ссыпается через выгружной шлюз 13 (устройство аналогично шлюзу загрузки, только отсутствует охлаждение)в накопительную емкость 14.

    По мере накопления продукта в емкости, шлюз перекрывается и в емкость нагнетается инертная среда до атмосферного давления. Емкость отсоединяется от установки при помощи быстросъемного соединения. Далее предполагается транспортировка емкости на фасовку.

Вспомогательные системы

1. Вакуумная система – вакуумные насосы, десублиматоры (конденсаторы) и система управления ими (11,12)
2. Система управления затворами (пневматическая)
3. Система управления нагревателями на основе ПИД регуляторов (8).
4. Система управления двигателями (9,10).
5. Система подготовки инертной среды.
6. Система управления и контроля процессов на основе ПЛК.
7. Система фиксации параметров сушки для последующего анализа.
8. Система мойки на месте.
Вся установка выполнена герметично и выдерживает давления до 5 атм., что позволяет стерилизовать ее паром по правилам GMP.

Представленный в здесь способ стерильного лиофильного высушивания включает в себя ряд решений являющиеся новаторскими в области сублимационной сушки (патент №70567, №85220) и часть технологический решений уже использующихся но, либо в других областях, либо были описаны только в патентах. Таким образом представленный способ лиофильного высушивания является совокупностью различных новых и имеющихся решений, создающие технологию сублимационной сушки, нигде ранее на практике не использовавшуюся. В этих решениях предусматривается:
- предварительное гранулирование продукта и подача его в рабочую камеру установки, где за счет развернутой поверхности продукта происходит интенсивное удаление влаги из продукта,
- использование теплоподвода в объеме слоя гранул, а не только на его периферии, позволяет добиться высокой удельной площади подвода тепла к продукту,
- технология является модульной, т.е. для наращивания производительности достаточно установить дополнительные сушильные модули на имеющуюся раму без замены основных агрегатов и узлов, что является уникальным решением в данной области,
- за счет подачи продукта в установку по шлангам, процесс загрузки происходит в герметичных, стерильных условиях без контакта с воздухом
- выгрузка сухого продукта тоже может осуществляется без контакта с воздухом в стерильных условиях,
- сам процесс сушки осуществляется непрерывно.

 



Нашли ошибку? Выделите её и нажмите Ctrl+Enter. Будем благодарны за помощь.