Материал: В.И.Чуешов, Л.А.Мандрыка, А.А. Сичкарь Оборудование и основы проектирования химико-фармацевтических производств

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

разгрузке устанавливаются на специальные подставки и присоединяются к магистралям воздуха и распределения хладонов. В бочки поочередно по­

дается изб1,почное давление до 1,2 МПа (сжатым воздухом или азотом), и хладон псрего11яется в дозировочную емкость 7, установленную на весах 6.

За количеством перегоняемых хладонов следят по весам. После этого ежа-

Рис.2.23. Принци­ пиальная схема приго­ товления смесей про­ пеллентов.

тый воздух подается в емl<ость 7 и смесь отrуда передавливается в одну из

/емкостей 5. Из двух емкостей 5 одна работает, другая подготавливается. Благодаря наличию двух емкостей 5 для смеси хладонов линия наполнения может работать бесперебойно. На линии приготовления хладонов парал­ лельно компрессору 3 установлены баллоны с азотом 2. В случае неис­

правности компрессора можно подключиться к азотным баллонам. Таким образом, ликвидируется всякая возможность простоя.

При данной технологии возможны некоторые потери хладонов: в ем­ костях остается смесь сжатого воздуха с rазообразным хладоном, для по­ вторного заполнения емкостей необходимо выпускать ее в атмосферу. Чтобы избежать этих потерь, смесь перекачивают обратно из емкостей 5 и

7 в бочки 1.

Для транспортировки (подачи) пропеллентов на линию наполнения применяют два способа: 1) передавливание пропеллента из емкости, в ко­ торой он хранится, с помощью избыточного давления, создаваемого в ем­ кости либо азотом, либо нагретыми парами самих хладонов; 2) перекачи­ вание насосами.

Величина избыточного давления в емкостн с пропеллентом, которое создается с помощью подачи в емкость азота, зависит от давления' насы­

щенного пара пропеллента. Обычно создают давление азот-а в системе в пределах 0,8-1,5 МПа в зависимости от типа пропеллента.

Наполнение и оформление аэрозольных упаковок. Комплекс технологических операций наполнения аэрозольных упаковок производит­

ся на линиях наполнения, которые могут представлять собой либо серию отдельных полуавтоматов, либо автоматическое оборудование, компактно

объединенное в одну линию с помощью различных конвейеров и транс­ портеров. Обычно линии наполнения с помощью транспортирующих средств связаны с линиями упаковки готовой продукции.

Принципиальная схема технологической линии наполнения аэрозоль­

ных упаковок представлена на рис. 2.24. Чистые баллоны поступают на приемное устройство 1 начале конвейера 2. После продувки их сжатым

воздухом 3 они по конвейерной ленте подаются на расфасовку ко1щентра­ та 4, заполняются и д1щ.жутся дальше к месту вакуумизации и крепления клапана 5. Подача концентрата к дозатору, где заполняются баллоны, в большинстве случаев осуществляется по трубопроводам из отделения их приготовления.

Одновременно с креплением клапанов на баллонах (герметизацией) путем обжима или закалки производится вакуумизация баллонов. Удале­ ние воздуха может также быть осуществлено путем введения капли ежи­ женного пропеллента в баллон до его герметизации. Для этого в линию встраиваются специальные устройства, герметизированные баллоны по­ даются к автомату наполнения 6, где под давлением в них нагнетается доза пропеллента, поступающая к линии по специал ным коммуникациям с

участка подготовки пропеллентов.

.. ..

Рис.2.24. Схема технологической линии наполнения аэрозольных упаковок (объяснение в тексте).

Заполненные баллоны испытываются на прочность и герметичность в водяной ванне 7 при температуре 45-50°С в течение 5-20 мин (в зависи­ мости от типа баллона). После ванны баллоны сушатся струёй теплого воздуха в сушильном туннеле 8, взвешиваются на автоматических весах 9, затем на них надеваются распылители 1О и защитные колпачки 11. На го­ товые баллоны наносится маркировка серии 12, после чего они поступают на упаковку 13.

Типовая планировка производственного помещения для наполнения аэрозольных упаковок со всей последовательностью технологических опе­ раций представлена на рис. 2.25.

11

Рис.2.25. Схематическое изображение технологической линии наполнения и упа­ ковки аэрозолей (объяснение в тексте)

60

61

\. Мойка баллонов. Баллоны со склада руч ым способом загружают­ ся на ле1пу транспортера, откуда они автоматически надеваются на держа­ тели моечной машины I и, поступая в различные зоны машины, проходят стадии предварительной мойки, мойки, ополаскивания, обработки паром и

сушки.

2. Транспортер 2 с жит для подачи баллонов от моечной машины к линии наполнения.

3. Подающий стол 3 - начало производственной линии. На него по­ даются чистые после мойки баллоны. Он является накопителем баллонов для выравнивания высокой производительности моющих машин с автома­ тами наполнения.

4.Конвейерные ленточные транспортеры 4 служат для автоматиче­ ской связивсех технологических операций на линии наполнения и упаков­

'ки.

5.Автомат для продувки 5 служит для удаления из баллонов струёй сжатого воздуха случайно попавшей пыли или других частиц.

6.Наполнение концентратом Для наполнения баллонов концентра­

том применяются автоматические дозирующие установки. Они могут быть роторного или линейного типа с различным количеством наполняющих головок в зависимости от производительности линии. В зависимости от агрегатного состояния концентрата, они могут быть предназначены для растворов, суспензий, пен, порошков и др. Дозировка, как правило, осуществляется по объемному принципу. На рис. 2.26 показана наполнительная установка, которая состоит из основания 1, вертикальной стойки 2, крон­ штейна 3 и дозирующего блока 4. Блок состоит из дозатора 5 и головки впрыскивания 6, 13. По трубопроводу 7 подводится сжатый воздух под дав.пением

0,4-0,5 МПа, а по трубопроводу 8 концентрат под давлением О, 1-0,15 МПа. Положение блока 4 регулируют с помощью маховика 9 и рукоятки 1О так, чтобы нижняя точка головки впрыскивания 13 была на 5 мм выше горловины баллона 11. Перед наполнением баллонов вращением лимба 12 против соответствующего деления шкалы устанавливается необходимая доза.

Рис.2.26. Установка для дози­

7. Удаление воздуха из баллонов. Если

удаление воздуха из баллона производится

 

рования концентратов (объяс­

сжиженным rазом, то линия наполнения

нение в тексте)

оснащается автоматической головкой, кото-

 

рая дозирует одну-две капли сжиженного хладона (рис.2.27). Капля хладо­ на, попадая в баллон и испаряясь, вытесняет находящийся в нем воздух. Для баллона средней величины достаточно I мл сжиженного газа, что соз­

дает 250 мл пара. Если для удаления воздуха используется вакуумизация баллона, то этот процесс осуществляется на автомате крепления клапана.

8. Крепление клапана. После наполнения баллонов концентратом и удаления из них воздуха производится их герметизация клапанами, кото­ рые вручную или полуавтоматически устанавливаются в горловины -бал­ лонов. Если производительность линии наполнения более 5 млн. упаковок в год, то к автомату крепления клапана пристраивается автоматическое устройство для подачи и вставки клапанов в горловины баллонов. В зави­ симости от конструкции горловины баллона крепление клапана осуществ­ ляется с помощью разжимных или обжимных цанг или закаткой. Закатка клапана осуществляется с помощью вращающихся роликов, которые при­ вальцовывают капсулу клапана к горловине баллона.

Закрепление клапана на баллоне является самой ответственной опе­ рацией, так как плохое его закрепление может привести к разгерметизации упаковки.

9. Введение пропеллента. Вслед за герметизацией баллонов они по­ ступают к специальным автоматическим порционным дозаторам 9, кото­ рые осуществляют впрыскивание под давлением пропеллента. Так же, как и установки для наполнения концентратом, они могут быть роторного или линейного типа. Рабочее давление должно быть порядка 0,7-1 МПа в зави­ симости от вводимого пропеллента и конструкции самого дозатора. Так как производительность автоматов для введения пропеллента не всегда со­ ответствует производительности предыдущих узлов линии, на линии их может быть несколько.

 

На рис. 2.27 представлен дозатор

 

пропеллента, который состоит из дозирующего

 

цилиндра 1 и силового пневмоцилиндра 2-3. На

 

стойке 4 имеется механизм регулировки по

 

высоте, который состоит из винта 5, гайки 6,

 

рукоятки 7 и маховика 8. Головка наполнения 9

 

крепится

на

кронштейне I О

и связана

с

 

пневмоцилиндром 11. По трубопроводам 12 к

 

дозатору подводится сжатый воздух.

 

 

1О.

Проверка

на

прочность

и

 

герметичность. После заполнения пропеллентом

 

баллоны

проверяются

на

прочность

и

Рис.2.27. Дозатор хладо­

герметичность

в термостатированной водяной

ванне 1О при температуре 45 ± 5°С в течение 15-

нов {объяснение в тек­

сте).

20 мин

(для покрытых стеклянных баллонов)

 

или 5-10 мин (для металлических баллонов). За

это время баллоны и их содержимое нагреваются.

При этом в баллонах

создается повыше}fное давление. Баллоны, не выдержавшие повышенного

63

62

в ту или и1.1ую сторону баллоны автоматически отбраковываются..

 

 

дух, так как он может создать повышенное давление в упаковке либо не-

13. Проверка давления

Эта операция, в основном, осуществляется

 

 

 

 

В свя1и с тем, что в качестве пропелле,пов при производстве фарма­

для аэрозольных упаковок, содержащих в качестве пропеллентов сжатые

 

 

газы, наличие которых в баллоне можно проверить лишь с помощью ма­

 

 

нометра. Поэтому все баллоны поступают к автоматическому устройству

 

 

13, которое определяет давление внутри баллонов и отбраковывает балло­

 

 

ны, в которых отсутствует пропеллент или содержится малое его количе­

 

 

ство.

 

 

 

 

давления, взрываются Если баллоны прочны, но не герметичны, то при

 

 

цевтических аэрозолей могут применяться как сжиже1111ые, так и сжатые

повышенном давлении происходит выделение пропеллента, что видно по

 

 

газы, сущссrвуют два основных метода наполнения: под давлением и при

поднимающимся в воде пузырькам. Водяная ванна специально приспособ­

 

 

низких, температурах Причем, если в качестве пропеллента применяются

лена для визуального контроля. Для предохранения от взрывов не выдер­

 

 

сжиженные газы, то наполнение может осуществляться обоими методами.

жавших испытания баллонов ванна снабжена предохранительным колпа­

 

 

Если в качестве .пропеллента применяются сжатые газы, наполнение про­

ком из органического сте1<11а.

 

 

 

изводится только первым методом.

11. Сушка баллонов Для удаления воды с поверхности испытанных в

 

 

 

ванне баллонов последние по конвейеру поступают в сушильный туннель с

 

 

Напол11е1111е под давле11нем. Это наиболее распространенный в на­

направленными на них форсунками 11. Из форсунок на баллоны подается

 

 

стоящее время метод наполнения. Весь процесс наполнения представлен

струя теплого воздуха.

 

 

 

на рис. 2.28. Пропеллент вводится в баллон при комнатной температуре

12. Взвеишвание Сухие заполненные баллоны с помощью автомати­

 

 

под давлением через клапан или под него,(через горловину баллона). Не­

ческих весов 12 проходят контрольное взвешивание. При отклонении веса

посредственно перед герметизацией необходимо удалить из баллона воз­

 

 

 

 

 

14.

Установка распылителя и проверка качества распыления Эти

 

 

 

операции осуществляются специальными автоматическими устройствами,

 

 

 

встроенными в линию наполнения.

 

 

 

15. Одевание защитного колпачка. Производится на линии с помо­

 

 

 

щью ориентирующего автоматического приспособления 15.

 

 

 

16. Маркировка Автоматическое печатное устройство 16 на боковую

 

 

 

часть баллона (обычно снизу) наносит маркировочные данные (серию и

 

 

 

 

 

 

срок годности). Маркировка также может производиться выдавливанием

 

 

 

серии на алюминиевой части клапана (капсуле).

 

 

Рис.2 28 Схема автоматической линии наполнения (производства) аэрозолей

К

линии наполнения

обычно пристраивается линия упаковки

 

 

 

 

благоприятно воздействовать на препарат, а также способствовать разви­

(рис.2 25, поз.17-20), осуществляющая:

..

17. Упаковку баллонов в пеналы

 

 

тию коррозионных процессов в металлических баллонах.

18. Вставку в пенаqы инструкций

 

 

Известны четыре метода удаления воздуха из баллона. Лучший спо­

19

Вставку в пенаqьz насадок и закрытие пеналов

 

 

соб удаления воздуха - введение капли сжиженного газа (пропеллента)

20

Упаковку пена 1ов с баллонами в транспортную тару и ее обанде-

 

 

Кроме того, его можно удалить с помощью вакуумного отсоса, введения

рwиwн

 

 

 

инертного газа или же через клапан, перевернув заполненный баллон и

Методы наполнения аэрозольных баллонов. Под наполнением аэ­

 

 

нажав на шток клапана Последний способ не пригоден при массовом про­

розольных упаковок понимают весь процесс производства любых аэрозо­

 

 

изводстве.

лей: от заполнения баллонов концентратом, крепления клапана, введения

 

 

Концентрат также может содержать воздух, поэтому перед наполне­

пропеллента, проверки на прочность и герметичность, обеспечения всеми

 

 

нием баллонов его необходимо удалить. Для этого рекомендуется сле­

комплектующими (распылителями, насадками, защитными колпачками) до

 

 

дующий метод удалений воздуха. В концентрат перед наполнением вво­

оформления и упаковки готовой продукции.

 

 

дитс.11 инертный газ (например, азот). Поток мельчайших пузырьков азота

Однако, когда говорят о методах наполнения баллонов, то обычно

 

 

инжектируют в препарат в специальном устройстве. Кислород десорбиру­

имеют в виду пути или способы введения в них концентрата и пропеллен­

 

 

ется вследствие разности парциальных давлений и мигрирует в пузырьки

та.

 

 

 

 

 

64

65

 

азота. После достижения статического равновесия между газом и жидко­

 

 

 

 

стыо поток раствора идет в резервуар. Там пузырьки азота с включенным

 

 

 

 

кислородом поднимаются к поверхности и удаляются. Установка такого

 

 

 

 

устройства в линию непосредственно перед наполнительным автоматом

 

 

 

 

может дать определенный эффект - с помощью инжектирования азота уда­

 

 

 

 

ется понижать содержа ие кислорода до 2 объемных % и менее от перво­

 

 

 

 

начальной величины.

 

 

 

 

 

Напол11е1111с сжижснным11 пропсллснтами. Последовательность

 

 

 

 

операций при наполнении сжиженными газами зависит от выбранного

 

 

 

 

способа удаления воздуха и введения пропеллента. При введении пропел­

 

 

 

 

лента нелосредственно через клапан наполнительная головка герметически

 

 

 

 

соединяется со штоком клапана, нажимает на него, и под давлением про­

 

 

 

 

изводится впрыск отмеренной дозы пропеллента (рис. 2.29). Первой ос­

 

 

 

 

новной перацией при этом методе является введение в баллон отмеренной

 

 

 

 

дозы концентрата. Затем в баллон вводится капля хладона для вытеснения

 

 

 

 

воздуха из баллона. После закрепления клапана через него вводится про­

 

 

Рис 2.29. Введение пропеллен­

Рис.2.30. Автомат для наполнения

пеллент.

 

 

 

баллонов под клапан

 

 

 

та в баллон под давлением:

Введение пропеллента через горловину баллона (под клапан) исполь­

 

 

 

 

 

1 - баллон; 2 -наполнительная го­

 

зуется не только в тех случаях, когда клапан не приспособлен для напол­

 

 

ловка, 3 - клапан, 4 - концентрат;

 

нения баллона через него, но и в обычных условиях наполнения для уве­

 

 

S-пропеллент

 

личения производительности оборудования, так как скорость наполнения

 

 

 

 

через клапан, имеющий отверстие с малым сечением, значительно ниже,

 

 

 

 

чем при введении под клапан. При этQ способе пропеллент вводится в

 

 

 

 

баллон непосредственно перед закреплением клапана. Этот способ имеет

 

 

 

 

различные разновидности в зависимости от того, как соединяется баллон с

 

 

 

 

наполнительной головкой. Итальянская фирма "Solfrene S.p.A" разработала

 

 

 

 

наполнительную установку (рис. 2.30). Наполнение баллонов концентра­

 

 

 

 

том, пропеллентом и герметизация клапаном происходят в одном рабочем

 

 

 

 

цикле (рис. 2.31). Наполняемый баллон при этом предварительно изолиру­

 

 

 

 

ется от окружающего пространства герметичным кожухом.

 

 

 

 

Швейцарские и немецкие фирмы разработали варианты машин, где

 

 

Рис. 2.31. Наполнение баллонов пропеллентом под клапан с предварительной изо­

изолируется не весь баллон, а только его горловина (рис. 2.32). В этом слу­

..

..

 

 

ляцией баллона от окружающей среды герметичным кожухом:

чае потери пропеллента несколько меньше. Техника заполнения под кла­

 

 

 

 

1 - баллон с незакрепленным клапаном, 2 - герметизация баллона от окружающей среды, 3

пан требует в три раза меньших затрат времени, чем через клапан, увели­

 

 

- наполнение баллона и крепление клапана (а - подъем клапана цанговым устройством, б -

3

3

 

 

удаление воздуха пропеллентом, в - заполнение готовой аэрозольной смесью, r - опускание

чивая скорость заполнения до 500 см /с вместо 150 см /с. Однако этот спо­

 

 

 

 

клапана и удаление паров пропеллента из кожуха), 4 - закрепление клапана, 5 - опускание

соб неприменим для баллонов с диаметром горловины менее 25 мм.

 

 

 

 

баллона

 

Кроме описанных · способов введения

сжиженных пропеллентов

 

 

 

 

применяется способ их введения в два приема. При этом первоначально в

Наполнение сжатыми пропеллентами. При использовании в каче­

баллон вводится смесь, состоящая из концентрата и части пропеллента в

стве пропеллентов сжатых газов наполнение ими баллонов произ одится

жидком виде. Испарение незначительного количества пропеллента приво­

под давлением через клапан. При этом методе сжатый газ не дозируют, а в

дит к вытеснению из баллона воздуха, после чего баллоны герметизируют

баллон вводится его такое количество, которое обесnечивает в упаковке

клапанами. Остальная часть пропеллента вводится непосредственно через

необ1содимое давление. Воздух из баллона может бьпь удален либо введе­

клапан.

нием инертного газа перед герметизацией, либо введением капли хладона

 

 

или вакуумизацией.

66

67

Рис 2 32. 1 lа юлнение балло11а под клапан с изоляцией горло­ вины баллона:

1 - введс1те ко1щсн1рата; 2 - ва­ куумизация баллона; З - введение nроnеллента, 4 - герметизация балло11а.

После наполнения баллонов сжатыми газами обязательно должно быть измерено внутреннее давление, так как это единственный способ оп­ ределить наличие пропеллента в упаковке. Величину давления контроли- руют маIJометром.

Наполнение растворимыми сжатыми пропеллентами. Если сжа­ тый газообразный пропеллент растворим в концентрате (например, закись азота), то в этом случае наполнение баллона пропеллентом также осущест­ вляется через клапан, но при этом процесс должен сопровождаться энер­ гичным встряхиванием для лучшего поглощения пропеллента концентра­ том. Введение газа и встряхивание продолжаются до полного насыщения вещества и установления равновесия системы. Обычно это занимает до 20 с. Этот способ используют в основном для аэрозольной упаковки пищевых

продуктов.

Низкотемпературный метод. В литературе этот метод получил на­ звание "холодное наполнение" или «наполнение при низких температу­ раю>. Наполнение пропеллентом производится ускоренно через верхнее отверстие баллона (горловину), после чего баллон герметизируется клапа­

ном.

Для сравнения основные стадии наполнения под давлением и при

низких температурах представлены на рис. 2.33 - А, Б.

 

о о-. о

-im-ш --,-·e-

О, .

2

. , 4 . , •

Рис.2.33, А Основные стадии наполнения аэрозолей под давлением:

1 - мойка ба.плонов; 2 - введение препарата; 3 - удаление воздуха из балJ1она; 4 - герметиза­

ция баллонов; 5 - введение про еллента; 6

 

- проверка на пр чность и герметичность

-

 

 

.

 

о

о

 

 

/

uuu - -i-i-

г;

 

 

/

э

U' z

Рис.2.33, Б. Основные стадии наполнения аэрозолей при низких температурах:

1 - мойка баллонов; 2 - охлаждение баллонов; З - введение препарата; 4 - введение проnеллен­ та; 5 - герметизация баллонов клапанами; 6 - проверка на прочность и герметичность.

 

 

При 11юкотемпературном методе баллоны хра11ятся в холодильнике с

 

 

низкой ми11усовой температурой. Это предохраняет от резкого испарения'

 

 

пропелле11та из заполняемого баллона. У рабочего места баллоны хранятся

 

 

в переносных холодильных камерах и закладываются в машину непосред­

 

 

ственно перед заполнением.

 

 

 

 

 

 

 

Концентрат и пропеллент охлаждаются так, чтобы избежать потерь

 

 

при испарении. Пропеллент обычно охлаждается до температуры на 5'С

 

 

ниже его температуры кипения и вводится в баллон за один пр"ем или

 

 

порциями в зависимости от характера оборудования и величины баллона.

 

 

Чтобы избежать больших потерь проnеллента (достигающих 5-15%) и уве­

 

 

личить скорость наполнения, третью и четвертую стадии объединяют. Для

..

с

этого концентрат и проnеллент смешивают и предварительно охлаждают в

 

 

больших емкостях, а затем по передаточным линиям подают к головке на­

 

 

полнения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из головки наполнения в баллон

 

 

Рис. 2.34. Напол-

подается готовая смесь {рис.2.34), после

 

 

пение баллона ох-

чего баллон герметизируется клапаном.

 

 

лаждеиной

смесью

Основным

недостатком

низ-

 

 

концентрат

а

с

котемпературного

метода

является

 

 

пропеллент ом:

 

образование

льда

на головке

наполне-

 

 

1 - баллон; 2 - на-

 

 

ния, в результате чего ее необходимо

 

 

полнительнЗJI голов-

 

 

ка; 3 - готова смесь;

периодически очищать. Кроме того, этот

 

 

4 - клапан.

 

 

метод не пригоден; для веществ с

высокой вязкостью, а также для растворов, содержащих воду. Также известно, что охлаждение отрицатель­ но сказывается на стабильности эмульсий. Поэтому этот метод может бьrrь использован, тех случаях, когда в баллон вводятся большие количества веществ способных выдерживать низкую температуру без изменения свойств.

 

Низкотемпературный метод был распространен в США и Канаде, где

 

такое nоложение сложилось исторически. Однако позднее достоинства

..

способа наполнения под давлением заставили предпринимателей нару­

 

 

шить сложившуюся традицию.

 

В СНГ и во всех развитых странах применяется исключительно метод

 

наполнения под давлением.

2.11. Оборудование производства экстракционных препаратов из лекарственного растительного сырья

В современном фармацевтическом производстве большое значение

имеют процессы экстракции биологически активных веществ из природно­ гФ сырья растительного или животного происхождения, потому что каж­ дый третий лекарственный препарат, используемый в медицине - это про­

дукт животного или растительного происхождения.

68

69