離心分離機(jī)的作用原理有離心過濾和離心沉降兩種。離心過濾是使懸浮液在離心力場下產(chǎn)生的離心壓力,作用在過濾介質(zhì)上,使液體通過過濾介質(zhì)成為濾液,而固體顆粒被截留在過濾介質(zhì)表面,從而實(shí)現(xiàn)液-固分離;離心沉降是利用懸浮液(或乳濁液)密度不同的各組分在離心力場中迅速沉降分層的原理,實(shí)現(xiàn)液-固(或液-液)分離。
衡量離心分離機(jī)分離性能的重要指標(biāo)是分離因數(shù)。它表示被分離物料在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)所受的離心力與其重力的比值,分離因數(shù)越大,通常分離也越迅速,分離效果越好。工業(yè)用離心分離機(jī)的分離因數(shù)一般為100~20000,超速管式分離機(jī)的分離因數(shù)可高達(dá)62000,分析用超速分離機(jī)的分離因數(shù)高達(dá)610000。決定離心分離機(jī)處理能力的另一因素是轉(zhuǎn)鼓的工作面積,工作面積大處理能力也大。
離心機(jī)有一個(gè)繞本身軸線高速旋轉(zhuǎn)的圓筒,稱為轉(zhuǎn)鼓,通常由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。懸浮液(或乳濁液)加入轉(zhuǎn)鼓后,被迅速帶動(dòng)與轉(zhuǎn)鼓同速旋轉(zhuǎn),在離心力作用下各組分分離,并分別排出。通常,轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速越高,分離效果也越好。
強(qiáng)化分離性能包括提高轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速;在離心分離過程中增加新的推動(dòng)力;加快推渣速度;增大轉(zhuǎn)鼓長度使離心沉降分離的時(shí)間延長等。發(fā)展大型的離心分離機(jī),主要是加大轉(zhuǎn)鼓直徑和采用雙面轉(zhuǎn)鼓提高處理能力使處理單位體積物料的設(shè)備投資、能耗和維修費(fèi)降低。
“喘振”
制冷離心式機(jī)組的離心機(jī)常發(fā)生“喘振”現(xiàn)象。
制冷離心壓縮機(jī)原理是將大分子量的制冷劑通過高速運(yùn)動(dòng)將其積壓到小的空間進(jìn)行壓縮,然后通過降溫進(jìn)行冷凝。
離心式冷水機(jī)組能量調(diào)節(jié)方式是靠調(diào)節(jié)高速轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)片角度來調(diào)節(jié)壓縮比
當(dāng)供冷量下降的時(shí)候,導(dǎo)片做的功降低,壓縮出去的氣體壓力和吸入壓縮機(jī)的氣體壓力相近,導(dǎo)致氣體回流產(chǎn)生機(jī)械的強(qiáng)迫震動(dòng)。(也稱“喘振”)喘振會(huì)造成機(jī)械部件的損壞。
藥用離心機(jī)有對生產(chǎn)中換批、換品種時(shí)有清洗、滅菌要求,而一般用途離心機(jī)卻不是主要的。尚具備能夠真正意義上的 CIP、SIP 功能的離心機(jī)幾乎沒有,設(shè)計(jì)上缺少清洗、滅菌的裝置和工藝接口、驗(yàn)證口等,轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部不易被完全清洗也是主要問題。較多的離心機(jī)多考慮由人工清洗機(jī)器內(nèi)部,當(dāng)然不否認(rèn)人工清洗的洗凈效果,但作為藥用設(shè)備應(yīng)從防止各種污染源、避免再次受到污染的角度考慮,CIP、SIP 被證實(shí)是有效的方案。在藥品生產(chǎn)中離心機(jī)的清洗通常要每班或每批進(jìn)行,滅菌一般是每幾批確定為一個(gè)滅菌周期,每次滅菌要經(jīng)清洗、吹凈、通蒸汽并持續(xù)數(shù)小時(shí)完成。按照 GMP 思路,我們對藥用離心機(jī)具有的清洗、滅菌功能和其實(shí)際清洗、滅菌的效果不能看作是一回事,其功能的效果要通過驗(yàn)證加以證實(shí),離心機(jī)的清洗滅菌需要建立一個(gè)由生物指示劑和熱電偶等組成的驗(yàn)證系統(tǒng)。
藥用離心機(jī)的使用功能需求是制造者為關(guān)注的問題,就制藥行業(yè)使用的情況看,因藥物的物質(zhì)種類繁多、性狀的差異很大,從藥物制備來說,物料粉碎得細(xì)對藥物有效成分析出有利,相應(yīng)提取率會(huì)越好,但藥渣黏度相對會(huì)越大,造成固液分離難度增大,成為困擾分離效率與卸料的難題,使得一部分離心機(jī)不適用。相對而言,刮刀式卸料是一種較有效的方法,但刮刀式離心機(jī)在進(jìn)料的自動(dòng)控制、有效清除殘?jiān)鼘雍?CIP 功能上尚需優(yōu)化。為防止污染可考慮對離心機(jī)傳動(dòng)部分與工作部分隔離安裝不同潔凈室區(qū)的“穿墻”結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),國外已有全密閉離心干燥機(jī)將離心、洗滌、干燥過程和裝料工藝集中設(shè)計(jì)在一個(gè)設(shè)備中,脈沖氣體 下料,消除藥物暴露的隱患,主要可用于無菌、高活性等產(chǎn)品,克服了離心機(jī)不能干燥的問題,實(shí)現(xiàn)了密閉加的生產(chǎn)工藝。
離心機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)使用制冷,由于空氣的水分,在離心腔內(nèi)結(jié)霜,停機(jī)后霜化為水。大部分國外的低速大容量離心機(jī),沒有排水孔,離心腔中水愈積愈多。此時(shí),用戶應(yīng)自行拆下轉(zhuǎn)子,清理積水。在重新安裝轉(zhuǎn)子時(shí),一定要裝好,避免出事故。
實(shí)驗(yàn)用離心機(jī)可進(jìn)行液體澄清和固體顆粒富集,或液-液分離,這類分離機(jī)有常壓、真空、冷凍條件下操 作的不同結(jié)構(gòu)型式。主要型號(hào)有臺(tái)式醫(yī)用高速離心機(jī)、實(shí)驗(yàn)室低速離心機(jī)、大容量冷凍離心機(jī),一般都用在醫(yī)院或者學(xué)校的實(shí)驗(yàn)提取中,也叫做電動(dòng)離心機(jī),離心機(jī) 的工作原理基本相同,不過這種離心機(jī)的轉(zhuǎn)速普遍在3000轉(zhuǎn)以上,比工業(yè)離心機(jī)的轉(zhuǎn)速要高的多。