Тепломассообменное устройство для изготовления многокомпонентных смесей

Тепломассообменное устройство для изготовления многокомпонентных смесей

Реферат

 

Изобретение относится к тепломассообменной технике и может быть использовано преимущественно на предприятиях фармацевтической промышленности для проведения тепломассообменных процессов при производстве мягких комбинированных многокомпонентных лекарственных препаратов, таких как мази, гели, суспензии. Устройство содержит фильтр, дисковый фильтр, последовательно и соосно с которым установлен роторно-пульсационный диспергатор, и тепловой блок, содержащий реактор с мешалкой и водяной рубашкой, продуктовый насос, продуктовые трубопроводы с запорными клапанами и подключенный к водяной рубашке контур нагрева. Устройство также содержит по меньшей мере один дополнительный тепловой блок, соединенный встречно с первым блоком, и контуры охлаждения, подключенные к водяным рубашкам реакторов параллельно контурам нагрева. Продуктовый насос имеет возможность подачи компонентов через продуктовый трубопровод на фильтр, а продуктовый насос дополнительного теплового блока имеет возможность выгрузить из реактора дополнительного теплового блока через продуктовый трубопровод готовую высокодисперсную смесь. Построение устройства обеспечивает многофункциональность: возможность осуществлять плавление веществ, диспергирование, смешивание, гомогенизацию, фильтрацию, нагрев, охлаждение, термостатирование и другие технологические операции для гидромеханической обработки гетерогенных сред. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к тепломассообменной технике и может быть использовано преимущественно на предприятиях фармацевтической промышленности для проведения тепломассообменных процессов при производстве мягких комбинированных многокомпонентных лекарственных препаратов, таких как мази, гели, суспензии, суппозитории, пасты и другие, а также в пищевой, химической и других отраслях промышленности для производства высокодисперсных многокомпонентных смесей, в том числе и вязких.

Известны установки, применяемые на фармацевтических предприятиях для производства суспензионных мазей, которые содержат нагреватели для плавления мазевой основы (вазелина) и парафина, фильтры, насосы, реактор с рубашкой для расплавленного вазелина, реактор для смешивания компонентов с системой обогрева и мешалкой, диспергатор для измельчения сухих компонентов, сито и емкость с весами для него. В обогреваемый реактор с включенной мешалкой к смеси вазелина и парафина небольшими порциями добавляют необходимые компоненты и после прибавления всех компонентов смесь перемешивают до получения однородной массы, которую с помощью насоса подают в охладитель, после чего готовую мазь направляют на фасовку (Тенцова А. И. , Грецкий В. М. Современные аспекты исследования и производства мазей. - М. : Медицина, 1980, с. 68-72).

Этот процесс приготовления мазей в условиях производства является многостадийным, с большим количеством отдельных аппаратов, в которых проводят стадии приготовления мазей и которые занимают значительные производственные площади, что способствует увеличению энергетических затрат. Кроме того, каждая стадия приготовления отдельных компонентов трудоемкая, экологически опасна для обслуживающего персонала и связана с большими материальными потерями сырья, что снижает производительность и эффективность работы оборудования и качество готового продукта.

Известно тепломассообменное устройство для диспергирования и смешивания многокомпонентных смесей, например, таких как мягкие лекарственные формы, которое содержит реактор для перемешивания компонентов с мешалкой и водяной рубашкой, фильтр, диспергатор, насосы, трубопроводы с запорной арматурой и блок управления (проспект фирмы "KINEMATIKAAG", Швейцария: 1997).

Такое устройство в некоторой степени позволяет усовершенствовать технологический процесс изготовления смесей, снизить трудоемкость процесса, повысить производительность и экономичность устройства и качество готового продукта.

Однако наличие только одного реактора для перемешивания компонентов не позволяет изготовлять многокомпонентные высоковязкие лекарственные препараты. В одном реакторе-смесителе невозможно провести изготовление, например, таких смесей, как гели. Все это снижает производительность и эффективность работы устройства, сужает функциональные возможности и области его применения.

Частично устраняет перечисленные недостатки известное устройство для изготовления лекарственных препаратов, которое является наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению и которое содержит реактор для смешивания компонентов с мешалкой и водяной рубашкой, фильтр, фильтровальный блок, дисковый фильтр, сборник фильтрата с системой обогрева, нагреватель для нагрева воды, продуктовые и водяные насосы и трубопроводы с запорной арматурой. Выход реактора соединен трубопроводом с входом первого насоса, который соединен с входом фильтровального блока, при этом выход первого насоса соединен через трубопровод с входом сборника фильтрата и через фильтр - с другим его входом. Такое выполнение устройства для изготовления лекарственных препаратов позволяет в некоторой степени повысить его производительность за счет сокращения времени технологического цикла (А. с. СССР 1651904, МКИ А 61 J 7/00, 1991).

Известное устройство для изготовления лекарственных препаратов имеет один реактор для смешивания компонентов и не имеет органа для измельчения твердых компонентов, поэтому оно не может применяться для изготовления разноструктурных многокомпонентных смесей, таких как гели, мази, суспензии, майонезы, пасты и другие смеси, что ограничивает технологические возможности устройства и области его применения, приводит к увеличению оптимального времени обработки, в результате чего снижается производительность, эффективность его работы, а также качество готового продукта.

Задача изобретения - усовершенствование известного тепломассообменного устройства для изготовления многокомпонентных смесей путем снабжения его роторно-пульсационным диспергатором, установленным последовательно и соосно с дисковым фильтром, и по меньшей мере одним дополнительным тепловым блоком, что дает возможность достичь высокого качества фильтрации, смешивания, диспергации и гомогенизации компонентов и таким образом расширить функциональные возможности и области применения устройства, обеспечить повышение его производительности и эффективности, а также качества готового продукта.

Поставленная задача решается тем, что тепломассообменное устройство для изготовления многокомпонентных смесей, содержащее фильтр, дисковый фильтр и тепловой блок, который имеет реактор с мешалкой и водяной рубашкой, продуктовый насос, продуктовые трубопроводы с запорными клапанами и подключенный к водяной рубашке реактора контур нагрева, включающий в себя водяной насос и нагреватель, согласно изобретению снабжено роторно-пульсационным диспергатором, установленным последовательно и соосно с дисковым фильтром, и по меньшей мере одним дополнительным тепловым блоком, соединенным встречно продуктовыми трубопроводами с первым блоком, а выходы блоков соединены с их входами через последовательно установленные фильтр и дисковый фильтр с роторно-пульсационным диспергатором, при этом тепловые блоки дополнительно снабжены контурами охлаждения, подключенными к водяным рубашкам реакторов через трубопроводы с запорными клапанами параллельно контурам нагрева.

Кроме того, задача решается тем, что вход дискового фильтра соединен с выходом роторно-пульсационного диспергатора байпасным трубопроводом с запорными клапанами.

Снабжение тепломассообменного устройства для изготовления многокомпонентных смесей роторно-пульсационным диспергатором, установленным последовательно и соосно с дисковым фильтром, и по меньшей мере одним дополнительным тепловым блоком, соединенным встречно продуктовыми трубопроводами с первым блоком, и соединение выходов блоков с их входами через последовательно установленные фильтр и дисковый фильтр с роторно-пульсационным диспергатором, в отличие от прототипа дает возможность проводить в одном устройстве разные технологические процессы, например, такие как плавление веществ, нагрев, измельчение, экстрагирование, смешивание, диспергирование, гомогенизация, фильтрация, охлаждение и их одновременное совмещение, позволяет получить эффект, который превышает суммарный эффект отдельных устройств.

Такая совокупность существенных признаков способствует расширению технологических возможностей заявляемого устройства, благодаря чему сокращается продолжительность технологического цикла и количество оборудования, применяемого для обеспечения процесса изготовления разноструктурных многокомпонентных смесей. Это позволяет упростить конструкцию, повысить экономичность, производительность и эффективность работы устройства и качество готового продукта за счет получения высокой дисперсности смеси, а также расширить области его применения. Например, это устройство можно применять в медицине для изготовления мягких многокомпонентных лекарственных форм, таких как мази, гели, суспензии, суппозитории, в пищевой промышленности для изготовления таких продуктов, как майонезы, пасты, йогурты, и в других отраслях промышленности для получения высокодисперсных многокомпонентных смесей, вязкость которых повышается во время технологического процесса.

Снабжение тепловых блоков дополнительно контурами охлаждения, подключение их к водяным рубашкам через трубопроводы с запорными клапанами параллельно контурам нагрева позволяет за счет рециркуляции быстро поднять температуру воды в водяных рубашках реакторов, а при необходимости быстро отключить нагреватели и провести охлаждение водяных рубашек до заданной температуры, благодаря чему в реакторах возможно осуществлять нагрев, охлаждение, термостатирование смеси, что расширяет функциональные возможности устройства.

Соединение входа дискового фильтра с выходом роторно-пульсационного диспергатора байпасным трубопроводом с запорными клапанами обеспечивает удобство работы устройства при замене фильтров или, когда по технологическому процессу нет необходимости в диспергации и гомогенизации компонентов смеси, то ее подают в реакторы через байпасный трубопровод, минуя дисковый фильтр с роторно-пульсационным диспергатором, что позволяет повысить экономичность устройства.

На фиг. 1 показан дисковый фильтр с роторно-пульсационным диспергатором; на фиг. 2 - схема тепломассообменного устройства для изготовления многокомпонентных смесей с двумя тепловыми блоками.

Тепломассообменное устройство для изготовления многокомпонентных смесей содержит фильтр 1, дисковый фильтр 2, последовательно и соосно с которыми установлен роторно-пульсационный диспергатор 3, тепловой блок 4, содержащий реактор 5 с мешалкой 6 и водяной рубашкой 7, продуктовый насос 8, продуктовые трубопроводы 9, 10 с запорными клапанами 11, 12 и подключенный к водяной рубашке 7 контур нагрева реактора 5, включающий в себя водяной насос 13 и нагреватель 14. Устройство содержит также по меньшей мере один дополнительный тепловой блок 15, который содержит реактор 16 с мешалкой 17 и водяной рубашкой 18, продуктовый насос 19, продуктовые трубопроводы 20, 21 с запорными клапанами 22, 23 и подключенный к водяной рубашке 18 контур нагрева реактора 16, включающий водяной насос 24 и нагреватель 25. Дополнительный тепловой блок 15 соединен встречно продуктовыми трубопроводами 26, 27 с первым блоком 4, при этом выходы блоков 4, 15 соединены с их входами через последовательно установленные фильтр 1 и дисковый фильтр 2 с роторно-пульсационным диспергатором 3. Тепловые блоки 4, 15 дополнительно снабжены контурами 28, 29 охлаждения, подключенными к водяным рубашкам 7, 18 реакторов 5, 16 через трубопроводы с запорными клапанами 30, 31 и 32, 33 параллельно контурам нагрева. Вход дискового фильтра 2 соединен с выходом роторно-пульсационного диспергатора 3 байпасным трубопроводом 34 с запорными клапанами 35, 36. Кроме того, устройство содержит также клапаны 37, 38 для выгрузки готового продукта из реакторов 5, 16, переливные трубопроводы 39, 40 и блок управления (на чертеже не показан).

Работает тепломассообменное устройство для изготовления многокомпонентных смесей следующим образом.

В реактор 5 загружаются твердые и жидкие компоненты, количество которых может быть от 3 до 20, включается мешалка 6, которая работает в соответствии с регламентом. Одновременно в верхнюю часть водяной рубашки 7 через водяной насос 13 и нагреватель 14 подается горячая вода, которая, циркулируя в рубашке, охлаждается и водяным насосом 13 отбирается из нижней части рубашки 7 и через нагреватель 14 снова подается в верхнюю часть рубашки 7. Благодаря такой рециркуляции нагретой воды поддерживается постоянная температура в водяной рубашке 7. После подогрева смеси компонентов в реакторе 5 до заданной согласно регламенту температуры продуктовым насосом 8 через продуктовый трубопровод 9 она подается на фильтр 1, где проводится грубая фильтрация смеси, при этом запорный клапан 11 открыт, а запорные клапаны 12 и 22 закрыты. После грубой фильтрации в фильтре 1 смесь подается на дисковый фильтр 2, в котором осуществляется тонкая фильтрация смеси и начало ее диспергации, потом в роторно-пульсационный диспергатор 3, в котором смесь окончательно диспергируется и гомогенизируется. Открывается клапан 23 и тонкодисперсная смесь подается в реактор 16 с включенной мешалкой 17. Одновременно с этим открывается запорный клапан 32 и в нижнюю часть водяной рубашки 18 реактора 16 поступает холодная вода, которая заполняет водяную рубашку 18 и по переливному трубопроводу 40 направляется на слив, охлаждая при этом смесь в реакторе 16 до заданной согласно регламенту температуры. После этого продуктовым насосом 19 через продуктовый трубопровод 20 и открытый запорный клапан 38 готовую высокодисперсную смесь выгружают из реактора 16.

Контроль за температурами смесей и воды, временем работы, последовательностью включения мешалок, дискового фильтра с роторно-пульсационным диспергатором, насосом выполняет система КИП и А.

В описанном примере тепловые блоки 4 и 15 работали последовательно по схеме нагрев - охлаждение. В том случае, когда при различных технологических режимах необходимо смешать много разноструктурных компонентов, тепломассообменное устройство имеет широкие возможности коммутации блоков.

Таким образом, заявляемое тепломассообменное устройство для изготовления многокомпонентных смесей является универсальным многофункциональным изделием, с помощью которого можно проводить плавление, диспергирование, смешивание, гомогенизацию, фильтрацию, экстрагирование, нагрев, охлаждение, термостатирование и другие технологические операции для гидродинамической обработки гетерогенных сред, использование которого в промышленности позволяет увеличить производительность, сократить продолжительность технологического цикла и количество применяемого оборудования и производственных площадей, а также позволяет увеличить выход действующих веществ и качество готового продукта.

Формула изобретения

1. Тепломассообменное устройство для изготовления многокомпонентных смесей, содержащее фильтр, дисковый фильтр и тепловой блок, который имеет реактор с мешалкой и водяной рубашкой, продуктовый насос и подключенный к водяной рубашке реактора контур нагрева, включающий водяной насос и нагреватель, отличающееся тем, что устройство снабжено роторно-пульсационным диспергатором, установленным последовательно и соосно с дисковым фильтром, и, по меньшей мере одним дополнительным тепловым блоком, соединенным встречно продуктовыми трубопроводами с первым блоком, а выходы блоков соединены с их входами через последовательно установленные фильтр и дисковый фильтр с роторно-пульсационным диспергатором, при этом тепловые блоки дополнительно снабжены контурами охлаждения, подключенными к водяным рубашкам реакторов через трубопроводы с запорными клапанами параллельно контурам нагрева, продуктовый насос имеет возможность подачи смеси компонентов через продуктовый трубопровод на фильтр, а продуктовый насос дополнительного теплового блока имеет возможность выгружать из реактора дополнительного теплового блока через продуктовый трубопровод готовую высокодисперсную смесь.

2. Теплообменное устройство по п. 1, отличающееся тем, что вход дискового фильтра соединен с выходом роторно-пульсационного диспергатора байпасным трубопроводом с запорными клапанами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2