干法制粒的節(jié)能降耗

　　從干法制粒概述入手，對其與濕法制粒進行比較，著重論述了干法制粒的節(jié)能降耗性。

　　干法制粒是繼傳統(tǒng)的濕法混合制粒而發(fā)展起來的一種新的制粒工藝，它是利用物料本身的結(jié)晶水，通過機械擠壓直接對原料粉末進行壓縮→成型→破碎→造粒的一種制粒工藝。其特點：原料粉末連續(xù)地直接成型、造粒，省略了加濕和干燥工序，節(jié)約了大量的電能；環(huán)保式的制粒工藝，無需添加粘合劑，既節(jié)能又無污染。干法制粒機是一種投入少，效率高，節(jié)省人力、物力、財力的節(jié)能環(huán)保型設備。本文通過干法制粒與濕法制粒的比較來闡述干法制粒的節(jié)能降耗。

1 干法制粒概述
　　制藥工業(yè)涉及對各種活性的藥品原料以及一種或多種賦形劑的加工處理，這些原料藥大部分是細的粉末，且這些粉末粒徑大小不一、密度不均、流動性不好、易于成層。因此，必須經(jīng)過一個關(guān)鍵的制粒工序，才能進行下道壓片、膠囊填充或原料藥以顆粒形式進行直接包裝等。而目前的制粒工藝主要有4種：
1.1 傳統(tǒng)的濕法制粒
　　即槽形混合機先混合成濕的“軟材”，然后通過搖擺顆粒機制粒。目前，此種方法還在被一些廠家所沿用，但此類設備存在著混合不均勻、清洗不干凈、密封不良及漏油等問題。
1.2 新的濕法混合制粒
　　即高效濕法混合制粒，它是利用混合攪拌漿將粉粒物料與粘合劑攪拌混合成潤濕軟料，并由高速破碎刀切割制成濕的“軟材”顆粒，目前此種方法被普遍應用。其設備與工藝不完善之處：需用大量的粘合劑、清洗產(chǎn)生的污水對環(huán)境造成污染。另外，制出的濕顆粒目數(shù)分布范圍廣而不均勻、細粉多，一般多用于壓片或膠囊填充。
1.3 一步沸騰制粒
　　此工藝是將噴霧技術(shù)和流化技術(shù)綜合運用，使傳統(tǒng)的混合、制粒、干燥過程在同一密閉容器中一次完成。同樣，其設備與工藝需用大量的粘合劑，清洗后需污水處理，且制粒時間偏長。
1.4 干法制粒
　　此工藝是利用物料本身的結(jié)晶水，依靠機械擠壓原理，直接對原料粉末進行壓縮→成型→粗碎→造粒，且能進行連續(xù)造粒的一種節(jié)能降耗、操作簡單方便的工藝。

2 干法制粒與濕法制粒比較
　　干法制粒與濕法制粒是各有千秋，各有其應用。但干法制粒同以上3種濕法制粒相比較，具有以下的優(yōu)勢：
　　(1)干法制粒比起濕法制粒投入設備少、維護成本低、占地面積少，故其生產(chǎn)成本低。
　　(2)干法制粒比濕法制粒工藝簡單，中間環(huán)節(jié)少，既可控制粉塵飛揚又減少粉料浪費。同時，無廢氣排放、減少環(huán)境污染。
　　(3)干法制粒比起濕法制粒來，最大的優(yōu)勢是低能耗，這由于干法制粒無需加濕再干燥。
　　(4)干法制粒無需添加任何粘合劑；有些藥物(抗生素類、熱敏性強)以及中藥提取物比重達不到要求，又不能加粘合劑，必須通過干法制粒工藝來完成。
　　(5)干法制粒后成品的粒度均勻，堆積密度增加、流動性改善及可控制崩解度，同時便于后序加工、貯存和運輸。

3 干法制粒的節(jié)能降耗
　　節(jié)能是加強用能的管理，采取技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理以及環(huán)境和社會可以承受的措施，盡可能減少從能源生產(chǎn)到消費各個環(huán)節(jié)中的損失和浪費，更加有效、合理地利用能源；降耗是減少投入、降低生產(chǎn)中的消耗。本文以生產(chǎn)200 kg/h物料進行制粒為例，對干法制粒與濕法制粒在節(jié)能降耗方面作一比較。
3.1 設備投資少
　　濕法制粒投入設備：(1)SL150型濕法制粒機1臺，生產(chǎn)能力50 kg/批，制粒時間10 min/批左右，加上輔助時間一般4批/h，即200 kg/h；(2)FG120型沸騰干燥機1臺，生產(chǎn)能力(濕料)120 kg/批，干燥時間15～45 min(約2批/h)，折合成干粉為200 kg/h）；(3)TA120壓縮空氣機1臺、YK200搖擺顆粒機1臺。總設備需投入40萬～50萬元。
　　干法制粒投入設備：(1)GL200干法制粒機1臺，生產(chǎn)能力200 kg/h；(2)ZL制冷機1臺。2臺設備可聯(lián)接為一體，需投入35萬～40萬元。
　　具體選用設備的技術(shù)參數(shù)如表1所示。

　　3.2 空間與廠房需求小
　　從表1可知：濕法制粒機所占空間為2 220 mm×1 010 mm×1 460 mm；沸騰干燥機主機空間為1 700 mm×2 200 mm×3 130 mm及輔機、風機及管道空間；壓縮空氣機所占空間1 640 mm×670 mm×1 420 mm；搖擺顆粒機所占空間為1 160 mm×470 mm×1 230 mm。把以上設備進行綜合考慮，整套濕法制粒設備所需廠房為4 m×4 m×4 m、4 m×2.5 m×4 m、4 m×2.5 m×3 m共3間，總面積約36 m2。
　　干法制粒所占空間為2 600 mm×1 300 mm×2 700 mm（包含制冷機的空間），考慮到生產(chǎn)時輔助空間及安全生產(chǎn)所需保證的空間，干法制粒所需廠房為3.6 m×2.5 m×3.2 m，總面積約9 m2 ,其只占濕法的1/4。
3.3 操作人員少
　　干法制粒只需2名操作工人，而濕法制粒需4～6名操作工人。相應工資支出費用干法為濕法的1/3。
3.4　設備的維修、保養(yǎng)費用低
　　濕法制粒工藝：加料→加粘合劑混合制粒（包含供壓縮空氣工序）→整粒→沸騰干燥（包含供蒸汽及壓縮空氣工序）→出粒等多道工序。
　　干法制粒工藝：加料后，連續(xù)地直接壓縮成型、造粒，整個制粒只有1道工序。
　　由于每個加工設備都需要相應的維修、保養(yǎng)，故干法的維修保養(yǎng)成本低。
3.5 能量消耗少
3.5.1 制粒過程的耗電量對比
　　干法制粒200 kg的原料需耗電量Q=18.845 kW×1 h=18.845 kW·h；
　　濕法制粒200 kg的原料需耗電量Q=46.7×1 h=46.7 kW·h。
　　因此，干法制粒耗電量只占濕法制粒的40.4％。
3.5.2　制粒過程的蒸汽耗量對比
　　干法制粒過程不需要蒸汽，濕法制粒蒸汽消耗量為211 Kg/h，而蒸汽量與用電度數(shù)關(guān)系為Q=2.6/3 600×1 000×211=152 kW·h。注：每度電產(chǎn)生的熱能約為3 600 kJ，每g20 ℃水蒸發(fā)為100 ℃的蒸汽需要熱能為：80×4.31J/（ kW·h·g）+2 260汽化熱=2 600 J=2.6 kJ。
3.5.3 對比結(jié)論
　　二項對比進行綜合分析可知：干法制粒耗電量只占濕法制粒的9.5％，大大地節(jié)省了能耗。同樣，成本支出也大大減少（按1元/ kW·h計算,生產(chǎn)200 kg的物料就可省電費179.9元）。
3.6 無需消耗粘合劑
　　干法制粒過程是依靠物料自身的結(jié)晶水，利用機械擠壓、破碎原理直接造粒，不需要添加粘合劑。濕法制粒的原理就是在藥物粉末中加入液體粘合劑，靠粘合劑的架橋或粘結(jié)作用使粉末聚結(jié)在一起而制備成顆粒。粘合劑一般采用水、糊精、淀粉漿、酒精等等，不同的物料，不同用途粘合劑不同，消耗量也有所不同，一般占物料的5％～30％。
3.7　環(huán)保性
　　干法制粒過程中壓輪冷卻是利用制冷機強制循環(huán)冷卻，不但冷卻效果好而且不消耗水資源。因此，制粒過程中無廢氣、廢水產(chǎn)生。清洗過程工藝簡單，清洗方便，制粒部件除壓輪外都可拆卸清洗，且生產(chǎn)設備少，故產(chǎn)生的污水也少。
　　濕法制粒從準備加料到整個制粒過程，應始終通氣，故易粉塵飛揚。其中，沸騰干燥是利用離心風機使筒體內(nèi)形成高壓、蒸汽經(jīng)過濾純凈后，熱空氣再通過料斗氣體分布板形成沸騰床，對物料進行熱交換，干燥物料同時也通過捕集裝置排出濕氣流。因此，干燥過程會產(chǎn)生大量的廢氣。濕法制粒從加濕到干燥工序多，設備也多，且需添加粘合劑，故清洗時需消耗大量的水，產(chǎn)生大量的污水。

4 結(jié)語
　　綜上所述，干法制粒從設備投入到產(chǎn)品輸出，無論它的成本，還是能耗都比濕法制粒低許多。隨著干法工藝的不斷完善，以及能源漸漸緊張，干法制粒工藝將逐步替代濕法制粒流水線的投入。據(jù)德國客戶反映的信息,目前在固體制劑行業(yè)中，國外客戶使用干法制粒比例占市場的85%,可見它的優(yōu)點已被國內(nèi)外大都多藥廠所認可。總之，干法制粒機是投入少，效率高，節(jié)省人力、物力、財力的節(jié)能環(huán)保型新設備。