軟膠囊烘干用轉輪除濕機的選型設計

　　無錫市聯眾控濕節能設備有限公司馬海青

　　一、概述：目前軟膠囊烘干技術有以下幾種：①轉籠式烘干、②履帶式烘干③靜態的托盤烘干。由于靜態托盤烘干技術有著保證軟膠囊表面光澤度好、無破損率等優點，經過四五年的實踐經驗比較采用靜態托盤烘干技術是一種趨勢。因為物料的烘干只與空氣的溫度、濕度、風速、自身的揮發率這四要素相關。由于軟膠囊的自身因素，烘干溫度不能過高，所以為了提高生產效率，就只好在降低空氣濕度、增大干燥室內之換氣次數方面想辦法。為保證軟膠囊干燥室內的溫度、濕度、潔凈度、大的換氣次數，且符合GMP標準，就必須創造一種人工環境來滿足以上四個參數的要求。目前國內的凈化空調廠家，在保證干燥室內溫度、潔凈度、大的送風量方面沒有任何難題，難就難在低濕控制這方面。把濕度控制在50~70%，在夏季只靠空調就可解決，而軟膠囊的最佳烘干濕度是20~30%，一般空調及壓縮式制冷除濕機（屬于物理機械除濕法）根本無法達到此濕度求，達到此要求就必須借助化學除濕法。目前普遍采用的化學除濕法就是氯化鋰/硅膠/分子篩轉輪除濕機。由于氯化鋰具有很強的腐蝕性、易溶于水性、使用壽命短等缺點，在國外已被淘汰；而國內現于多種方面原因，有些單位還在采用。硅膠(SilicaGel)的繁體中文為矽膠二字，矽字為化學元素硅的舊名，而不是有的銷售廠家在宣稱的其特有的矽膠。硅膠除濕轉輪在國內的發展也趨于緩慢，至今還不成熟，極易脫落，吸濕劑只是涂在纖維紙的表面，其吸濕效率不到國際成熟產品的20%。進口的硅膠轉輪成熟產品在保證進風參數為27-30℃前提下，其單位除濕量為6g/kg干空氣左右，而國產的只有2g/kg干空氣以下的單位除濕量。分子篩除濕轉輪適用于對空氣濕度通常要求1%-10%的極低的場合，如手機鋰電池制造、特種塑料行業等。由于分子篩除濕轉輪的再生溫度一般在160℃以上，耗能大，價格高，所以在一般制藥企業不宜采用。二、軟膠囊烘干房的設計實例：面積60m，高度2.6m；容納軟膠囊350kg左右；干燥時間35-40小時；潔凈度10萬級；房間溫度要求18-25℃，濕度要求20%-30%；用戶所在地夏季室外計算干球溫度35℃，濕球溫度28℃；送風方式采用上送下回；工作人員最多4名；無其它濕源。三、除濕機的選型：⑴確定干燥室送風量：按照《空氣調節設計手冊》之空氣凈化和潔凈室的相關章節，潔凈度10萬級時，房間換氣次數按不小于15次/小時進行設計，本實例按照換氣次數20次/小時進行設計。送風量L=20V=20×60×2.6m3/h=3120m3/h。也有用戶為了提高干燥效率，把換氣次數提高至30次/小時的。⑵計算干燥室的散濕量：查取《空氣調節設計手冊》得知，在室溫22℃時，輕勞動強度，成人的散濕量為150g/h，室內最多有4人工作，即房間內人體散濕量最大為600g/h。因為由于軟膠囊的品種不同，其自身揮發率也有所不同，其散濕量實為變值，故本實例以在夏季不放膠時為前提而設計的。軟膠囊生產廠家應該由做實驗得出自家產品在哪一種溫濕度條件下干燥效果比較快且效果好，以最終確定送風之單位除濕量。⑶確定送風的溫濕度：因為房間無熱源、也無除4名工作人員之外的其他濕源，取室內要求的中間值作為最終設計目標，即按溫度22℃，濕度25%設計。考慮到送風機5℃的溫升，查取相關手冊，取送風溫度為17℃比較恰當。扣除人體每小時散濕量，送風的含濕量應不大于3.8g/kg干空氣。⑷確定新風量：根據《空氣調節設計手冊》，確定潔凈室的新風量應取以下三個條件的最大值：①保證房間正壓；②保證工作人員平均每人每小時的平均吸氧量不小于45個立方米；③取總送風量的10%。在夏季，軟膠囊干燥時，應盡量減少新風量，因為新風中含有太多的水分。為避免室外濕負荷向室內的滲透，應該保證干燥室內正壓。當補充新風量是房間的換氣次數的1~2倍時，室內相對室外即可保持5~10Pa的正壓差。針對本實例，我們取補充新風量為300m3/h。⑸除濕機的選型：用一般空調壓縮機的冷凍除濕法只能把空氣露點溫度降至10℃，而此軟膠囊干燥室內的露點溫度要求達到1℃以下，故用一般冷凍除濕法根本無法達到生產工藝要求。而采用空調制冷加轉輪除濕機之組合機的方法可以輕易使空氣露點溫度降至-40℃。⑹空調用制冷方式的選型：水冷型制冷機適用于1000平方米以上的大房間或者說大系統，性價比較高；而針對200平方米以下的小房間來講，風冷型管道機有著較多優勢，如操作簡單、維護方便、無需水源等等優勢。此實例之干燥室選用風冷型管道機比較合適。⑺轉輪除濕機再生方式的選型：目前轉輪除濕機的再生方式有兩種即電加熱和蒸汽加熱。蒸汽加熱的表壓力須不小于4kgf/cm2。選用蒸汽加熱再生方式時，最好選配耐高溫電磁閥，這樣不但可以實現自控來節約能源，而且可延長除濕轉輪的使用壽命。當除濕干燥輪的實際處理風量小于2000m3/h時，選用電加熱的再生方式比較省力簡單。⑻除濕轉輪前制冷機的選型：新風300m3/h與回風2820m3/h混合后的空氣溫度為23℃，空氣含濕量為5.8g/kg干空氣。當確保空氣含濕量不變的前提下，進除濕轉輪的空氣溫度越低，除濕轉輪的除濕效果越好。我們把此混合后的空氣降至10℃后再送入除濕轉輪就是基于這個原理。按有關熱工公式計算，前制冷機需要制冷量13.52KW，從而選擇制冷機。⑼除濕干燥輪的選型：查取美國U.S.ROTORS.公司除濕機的技術手冊，當進風空氣溫度為10℃，空氣含濕量為5.8g/kg干空氣時，經過規格φ770×200的硅膠轉輪處理后，出風的空氣含濕量為1.2g/kg干空氣，其遠遠低于送風之含濕量3.8g/kg干空氣的要求，此規格除濕轉輪偏大。為節約能源和初投資，我們適當選小一號的如φ550×200的除濕轉輪進行校核計算。φ550×200的額定處理風量為1500m3/h，所以另1620m3/h的空氣需要旁通。它們混合后的空氣含濕量為3.5g/kg干空氣，接近送風含濕量3.8g/kg干空氣的要求，故選用此型號除濕轉輪。⑽除濕轉輪后制冷機的選型：除濕轉輪后的空氣溫度為23℃，含濕量為3.5g/kg干空氣，送風溫度為17℃，按有關熱工公式計算工，需要制冷量7.28KW，從而選擇制冷機。⑾過濾器的選型：根據工程實際情況，選用初效和中效過濾器。⑿風機的選型：計算各個過濾器、前后制冷機蒸發器、除濕轉輪、送回風管道、高效送風口等的阻力總和不小于1200Pa，查看4-72-3.6A送風機性能曲線圖，當送風量為3120m3/h時，其全壓為1500Pa，系統總余壓300Pa偏小。為確保其送風量、增大風壓、提高軟膠囊的干燥效率，再串聯一臺低噪音全壓500Pa的空調風機。⒀控制的選型：經過對傳統繼電接觸式控制、單片機控制、PLC控制的多年實際經驗的比較，認定轉輪除濕機采用PLC控制最好。它有以下幾大優點：①可靠性高、抗干擾能力強；②可實現電控、電儀、電結的三電一體化；③編程簡單、使用方便、控制程序可變、具有很好的柔性一；④體積小、重量輕、功耗低。為實現遠程監控，也可加選觸摸屏或者PC微機控制。四、結語：經過以上十三步的計算、考慮，一臺量體裁衣式的軟膠囊烘干用除濕空調凈化一體機組選型完畢。一體機組的外殼應采用保溫板，目前各個生產廠家普遍采用50mm原的夾芯板，保溫層有聚乙烯發泡和聚安酯發泡兩種。其中聚安酯發泡的可以耐高溫，不過其價格是聚乙烯發泡的兩倍。具體空氣處理流程可參閱附圖。

　　參考資料：電子工業部第十設計研究院主編《空氣調節設計手冊》；無錫市聯眾控濕節能設備有限公司《轉輪除濕機技術手冊》等。

　　附：除濕空調凈化一體機空氣處理流程圖