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  Burkert - 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥在制藥行業(yè)的應(yīng)用與重要性  
  2024/11/28  
     
 

一、引言

制藥行業(yè)作為關(guān)乎人類健康的關(guān)鍵產(chǎn)業(yè),對(duì)生產(chǎn)過程的精確性、穩(wěn)定性和安全性有著極高的要求。在制藥生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié),從原材料的處理到藥品的合成、提純以及最終的包裝,流體的控制都起著不可或缺的作用。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥作為一種重要的流體控制設(shè)備,憑借其獨(dú)特的性能優(yōu)勢(shì),在制藥行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。

二、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的工作原理與基本結(jié)構(gòu)

(一)工作原理
氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥基于氣體壓力作為動(dòng)力源來實(shí)現(xiàn)對(duì)流體流量、壓力或液位等參數(shù)的調(diào)節(jié)控制。壓縮空氣進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu),推動(dòng)活塞或隔膜運(yùn)動(dòng),進(jìn)而帶動(dòng)閥桿和閥芯產(chǎn)生位移。閥芯與閥座之間的相對(duì)位置變化改變了流體通道的截面積,從而調(diào)節(jié)了流體的流量大小。通過接收來自控制系統(tǒng)的信號(hào),如 4 - 20mA 的電流信號(hào),氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥能夠根據(jù)設(shè)定值精確地調(diào)整閥門開度,以維持生產(chǎn)過程中工藝參數(shù)的穩(wěn)定。
(二)基本結(jié)構(gòu)
一般而言,氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)閥兩大部分組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括氣缸、活塞、彈簧等部件,負(fù)責(zé)將氣壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械運(yùn)動(dòng)。調(diào)節(jié)閥則包含閥體、閥芯、閥座、閥桿以及密封件等,是直接與流體接觸并實(shí)現(xiàn)流量控制的部分。閥體的材質(zhì)通常根據(jù)制藥工藝流體的性質(zhì)進(jìn)行選擇,如不銹鋼以滿足耐腐蝕要求,確保藥品質(zhì)量不受污染。

三、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥在制藥工藝中的應(yīng)用場(chǎng)景

(一)反應(yīng)過程控制
在制藥的化學(xué)反應(yīng)過程中,精確的物料流量控制至關(guān)重要。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥能夠準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)反應(yīng)物的進(jìn)料速度,確保反應(yīng)按照預(yù)定的速率和條件進(jìn)行。例如,在藥物合成反應(yīng)中,對(duì)于一些活性成分的添加量控制精度要求極高,氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥可以根據(jù)反應(yīng)進(jìn)程和工藝參數(shù)的反饋,實(shí)時(shí)調(diào)整物料的流入量,保證反應(yīng)的產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。
(二)溫度控制回路
制藥生產(chǎn)中的許多工藝步驟需要嚴(yán)格的溫度控制。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥常與熱交換器等設(shè)備配合使用,通過調(diào)節(jié)冷卻或加熱介質(zhì)的流量來控制反應(yīng)釜、蒸餾塔等設(shè)備的溫度。在藥品的提純和結(jié)晶過程中,精確的溫度控制對(duì)于產(chǎn)品的純度和結(jié)晶形態(tài)有著決定性的影響。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥能夠快速響應(yīng)溫度傳感器的信號(hào),精確調(diào)節(jié)熱交換介質(zhì)的流量,使溫度穩(wěn)定在設(shè)定的范圍內(nèi),從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量和一致性。
(三)壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)
在制藥的一些高壓或真空工藝中,如高壓滅菌、真空干燥等,氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥用于維持系統(tǒng)內(nèi)的壓力穩(wěn)定。它可以根據(jù)壓力傳感器的反饋信號(hào),自動(dòng)調(diào)節(jié)氣體或蒸汽的流量,確保工藝過程在規(guī)定的壓力條件下進(jìn)行。壓力的精確控制不僅關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量,還涉及到生產(chǎn)過程的安全性,氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的可靠性能有效保障這一點(diǎn)。
(四)流量配比控制
在制藥配方工藝中,常常需要將多種不同的液體或氣體按照精確的比例進(jìn)行混合。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥可以安裝在各個(gè)物料的輸送管道上,根據(jù)控制系統(tǒng)設(shè)定的比例系數(shù),精確調(diào)節(jié)各物料的流量,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的流量配比。這對(duì)于生產(chǎn)出成分穩(wěn)定、療效可靠的藥品具有極為重要的意義。

四、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥在制藥行業(yè)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

(一)高精度控制
制藥生產(chǎn)對(duì)工藝參數(shù)的控制精度要求極高,氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥能夠提供精確的流量、壓力和液位控制。其良好的線性度和重復(fù)性,使得在不同工況下都能穩(wěn)定地將工藝參數(shù)控制在極小的誤差范圍內(nèi),從而保證藥品質(zhì)量的一致性和穩(wěn)定性。
(二)快速響應(yīng)特性
在制藥生產(chǎn)過程中,工藝條件可能會(huì)發(fā)生快速變化,如突發(fā)的溫度波動(dòng)或物料流量變化等。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥具有快速的響應(yīng)速度,能夠在短時(shí)間內(nèi)對(duì)控制系統(tǒng)的信號(hào)做出反應(yīng),及時(shí)調(diào)整閥門開度,使工藝參數(shù)迅速恢復(fù)到設(shè)定值,減少對(duì)生產(chǎn)過程的不良影響,確保生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。
(三)可靠性與耐用性
制藥生產(chǎn)通常是連續(xù)運(yùn)行的,設(shè)備的可靠性至關(guān)重要。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,且經(jīng)過長(zhǎng)期的工業(yè)實(shí)踐驗(yàn)證,具有較高的可靠性和耐用性。其較少的運(yùn)動(dòng)部件降低了故障發(fā)生的概率,并且在正常維護(hù)保養(yǎng)的情況下,能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行,減少因設(shè)備故障導(dǎo)致的生產(chǎn)中斷和損失。
(四)良好的密封性
為了防止藥品在生產(chǎn)過程中受到污染或泄漏,氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥具備良好的密封性能。閥體與閥芯、閥座之間的密封設(shè)計(jì)能夠有效阻止流體的泄漏,確保生產(chǎn)環(huán)境的清潔和藥品質(zhì)量的安全。同時(shí),對(duì)于一些高純度藥品的生產(chǎn),良好的密封性還能避免外界雜質(zhì)的混入,保證產(chǎn)品的純度。
(五)適應(yīng)多種介質(zhì)
制藥行業(yè)涉及到各種各樣的流體介質(zhì),包括腐蝕性的化學(xué)試劑、高純度的溶劑以及粘性較大的藥液等。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥可以根據(jù)不同的介質(zhì)特性選擇合適的閥體材質(zhì)、密封材料和閥芯結(jié)構(gòu),從而能夠廣泛地應(yīng)用于制藥生產(chǎn)中的各種流體控制場(chǎng)景,具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。

五、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥在制藥行業(yè)應(yīng)用的注意事項(xiàng)

(一)材質(zhì)選擇
由于制藥行業(yè)的特殊性,氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的材質(zhì)必須符合藥品生產(chǎn)的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)和耐腐蝕要求。閥體通常選用不銹鋼 316L 等高品質(zhì)不銹鋼材料,以防止金屬離子溶出對(duì)藥品質(zhì)量產(chǎn)生影響。對(duì)于密封件,應(yīng)選用符合 FDA 認(rèn)證的橡膠或聚四氟乙烯等材料,確保其與藥品接觸的安全性和相容性。
(二)清潔與消毒
在制藥生產(chǎn)過程中,設(shè)備的清潔和消毒是必不可少的環(huán)節(jié)。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥需要設(shè)計(jì)成便于拆卸和清洗的結(jié)構(gòu),以便在生產(chǎn)批次切換或定期維護(hù)時(shí)能夠徹底清潔內(nèi)部部件,防止藥品殘留和微生物滋生。同時(shí),在選擇消毒方法時(shí),要考慮到調(diào)節(jié)閥的材質(zhì)和密封性能,避免因消毒過程導(dǎo)致設(shè)備損壞或密封失效。
(三)校準(zhǔn)與維護(hù)
為了保證氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的控制精度和可靠性,定期的校準(zhǔn)和維護(hù)工作至關(guān)重要。應(yīng)按照設(shè)備制造商的建議,定期對(duì)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行零點(diǎn)和量程校準(zhǔn),檢查執(zhí)行機(jī)構(gòu)的氣壓、閥芯的靈活性以及密封性能等。及時(shí)更換磨損的部件,如密封件、閥芯等,確保調(diào)節(jié)閥始終處于良好的工作狀態(tài)。
(四)安全聯(lián)鎖
在一些涉及危險(xiǎn)化學(xué)品或高壓工藝的制藥生產(chǎn)環(huán)節(jié),氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥應(yīng)配備安全聯(lián)鎖裝置。例如,當(dāng)系統(tǒng)壓力超過設(shè)定值或出現(xiàn)其他異常情況時(shí),安全聯(lián)鎖能夠自動(dòng)關(guān)閉閥門,防止事故的發(fā)生,保障生產(chǎn)人員的安全和生產(chǎn)設(shè)施的完好。

六、結(jié)論

氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥在制藥行業(yè)中扮演著極為重要的角色,其廣泛應(yīng)用于制藥生產(chǎn)的各個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié),從反應(yīng)過程控制到溫度、壓力調(diào)節(jié)以及流量配比等方面。憑借其高精度控制、快速響應(yīng)、可靠性強(qiáng)、密封性好以及適應(yīng)多種介質(zhì)等優(yōu)勢(shì),為制藥企業(yè)提供了穩(wěn)定、精確的流體控制解決方案,有力地保障了藥品質(zhì)量的一致性、穩(wěn)定性和安全性。然而,在應(yīng)用過程中也需要充分考慮材質(zhì)選擇、清潔消毒、校準(zhǔn)維護(hù)以及安全聯(lián)鎖等注意事項(xiàng),以確保氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥能夠長(zhǎng)期、高效地運(yùn)行于制藥生產(chǎn)環(huán)境中。隨著制藥技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步,氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥也將不斷創(chuàng)新和完善,繼續(xù)為制藥行業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)重要力量。