في مراحل المعالجة النهائية لإنتاج المستحضرات الصيدلانية والمبيدات والمتفجرات ومواد الصباغة والأصباغ والمواد الكيميائية الدقيقة الأخرى، تُعد العمليات الوحدوية مثل الترشيح والغسل والتجفيف من العمليات المطلوبة بشكل روتيني. وعادةً ما تُجرى هذه العمليات في معدات منفصلة — مثل المرشحات الطردية وخزانات الغسل والمجففات وما إلى ذلك — حيث يتم نقل المواد بينها عبر الأنابيب أو بوسائل أخرى. ويؤدي ربط العديد من الوحدات المنفصلة في نظام واحد كبير إلى تدفق طويل وكفاءة منخفضة وعملية يصعب تنظيمها. وفي حالة المعلقات ذات المحتوى العالي من المواد الصلبة، غالبًا ما تلتصق المواد الصلبة بالجدران وتسد الأنابيب، مما يجعل الإنتاج العادي أمرًا صعبًا. تسهل المعالجة المفتوحة إزالة الانسدادات، لكنها لا تستوفي المتطلبات التنظيمية الخاصة بالأدوية والأغذية والمنتجات البيولوجية، كما أنها تنطوي على مخاطر تتعلق بالسلامة عند التعامل مع مواد قابلة للاشتعال أو الانفجار أو سامة أو شديدة السمية.
وللتغلب على هذه أوجه القصور وتلبية التحول الذي تشهده الصناعة الكيميائية نحو الجودة العالية والقيمة المضافة العالية وتنوع أنواع المنتجات والدفعات الصغيرة، قامت شركة «لونغشين» بأعمال تصميم وتطوير مكثفة ونجحت في تطوير آلة متعددة الوظائف للترشيح والغسل والتجفيف تدمج بين عمليات الترشيح والغسل والتجفيف. وقد أسفر ذلك عن تحسن كبير في أداء المعدات، حيث يتوافق كل من التصميم الهيكلي والتطبيق بشكل وثيق مع اللوائح الصيدلانية ذات الصلة. تؤدي الآلة الوظائف الثلاث الرئيسية وهي الترشيح والغسل والتجفيف، كما يمكنها إجراء عمليات التفاعل والاستخلاص والتبلور والتركيز والتبخير والخلط والسحق. وهي معدات عالية التقنية توفر المزايا التالية:
- عملية مغلقة. تُنفَّذ عدة خطوات من العملية داخل الوحدة نفسها، مما يقلل من تأثير الغبار والكائنات الدقيقة على جودة المنتج ويحد من فقدان المواد القيمة، وبالتالي يحسّن جودة المنتج ومردود الإنتاج.
- تقليل عدد خطوات نقل المواد، لا سيما بالنسبة لكعكة الترشيح، مما يؤدي إلى تقصير دورة الإنتاج وزيادة الطاقة الإنتاجية.
- يمكن إجراء عمليات الترشيح والغسل في ظل ظروف التفريغ أو تحت الضغط، مما يوفر عملية مرنة يسهل التحكم فيها.
- التعامل الآمن مع المواد الخطرة القابلة للاشتعال أو المتفجرة أو السامة أو شديدة السمية، مع الحد من التلوث البيئي، وتحسين ظروف العمل، وضمان تشغيل أكثر أمانًا.
- مسار عملية قصير، وعدد أقل من المعدات، ومساحة مصنع أصغر، واستثمارات هندسية أقل.
آلة الترشيح والغسل والتجفيف ذات اللوح المسطح — الهيكل ومبدأ العمل
آلة الترشيح والغسل والتجفيف، المعروفة في الصناعة باسم “ثلاثة في واحد”، يمكنها تنفيذ عمليات الترشيح والغسل والتجفيف والتعقيم والتفريغ كسلسلة متواصلة من خطوات العملية، على الرغم من أنها تعمل في الوضع الدفعي (المتقطع). وهي تُستخدم على نطاق واسع في مجالات الأدوية والأغذية والمبيدات والمواد الكيميائية. تتكون الآلة بشكل أساسي من وعاء رأسي مقاوم للضغط، ونظام تسخين، ونظام تقليب (عمود التقليب، دافعة التقليب، الختم الميكانيكي، وما إلى ذلك)، آلية رفع المقلب، ومحرك، ووسيلة الترشيح، وصمام التفريغ، ونظام الرش، ونظام التعقيم، ووحدة الطاقة الهيدروليكية، وخزانة التحكم الرئيسية (بما في ذلك مغيرات التردد ووحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC)). وقد تم دمج الوظائف الميكانيكية والكهربائية ووظائف أجهزة القياس في نظام واحد.
بمجرد الانتهاء من العمليات الأساسية للدفعة — وهي الترشيح، والغسل، والتجفيف، وتفريغ المواد الصلبة — يمكن للآلة أيضًا إذابة المواد التي تتطلب معالجة إضافية باستخدام مذيب، ثم الانتقال مباشرةً إلى الخطوة التالية من العملية.
آلة الترشيح والغسل والتجفيف ذات اللوح المسطح — مسار العملية
(1) الترشيح
يتم تصريف الخليط الصلب-السائل (ملاط بلوري) القادم من المفاعل أو جهاز التبلور في الوعاء الخاص بالآلة ثلاثية الوظائف، حيث يتم إجراء عملية الفصل بالترشيح بفعل فرق الضغط. وفي الممارسة العملية، تُستخدم كل من طرق الترشيح بالضغط، والترشيح بالفراغ، والترشيح المركب بالضغط والفراغ. يستخدم الترشيح بالضغط الهواء المضغوط النظيف أو النيتروجين أو غاز خامل آخر، يتم اختياره وفقًا لخصائص خليط الصلب والسائل. فإذا كان الخليط، على سبيل المثال، سريع التأكسد أو يحتوي على مواد متفجرة، فلا يمكن استخدام الهواء المضغوط ويجب اختيار غاز خامل بدلاً منه. وتُظهر التجربة أنه في صناعة الأدوية، يكون ضغط ترشيح يبلغ 0.2–0.3 MPa كافيًا بشكل عام، في حين تتطلب بعض المنتجات الكيميائية أو الغذائية ضغوط ترشيح أعلى تصل إلى 1.0 MPa.
(2) الغسيل
بعد الترشيح، تأتي عملية الغسل كخطوة تالية في العملية. وقد تم تجهيز الوعاء بنظام رش مصمم خصيصًا لهذا الغرض، يعمل على توزيع سائل الغسل بالتساوي في جميع أنحاء الوعاء. من خلال تشغيل نظام التقليب وآلية الرفع ومحرك الدفع، يمكن للدوار أن يدور ويتحرك محوريًا لأعلى ولأسفل، مما يضمن غسل المادة بشكل شامل وإزالة الشوائب الملتصقة بأسطح البلورات. ويتم تحديد سائل الغسل وعدد مرات الغسل وفقًا للمادة وخصائص العملية.
(3) التجفيف
يمكن إجراء عملية التجفيف في الآلة ثلاثية الوظائف إما عن طريق التجفيف بالهواء الساخن أو عن طريق التجفيف بالفراغ. وفي كلتا الحالتين، يجب استخدام غاز خامل نظيف، لأن الغبار يتولد أثناء عملية التجفيف، كما يجب أن تكون بيئة تشغيل المعدات مصممة بحيث توفر الحماية من الانفجار. يُعد التجفيف بالفراغ حاليًا الطريقة السائدة للتجفيف في الآلات ثلاثية الوظائف. والعوامل الرئيسية التي تؤثر على عملية التجفيف بالفراغ هي درجة الفراغ، ووقت التجفيف، وخصائص دافعة التقليب.
في عملية التجفيف بالفراغ، يقوم نظام الفراغ بإخراج الغاز الخامل من الوعاء، مما يقلل من عدد جزيئات الغاز ويعزل المادة عن الهواء. وتُعد هذه الطريقة مناسبة بشكل خاص للمواد المعرضة للتحلل التأكسدي، وللمواد التي يجب استرداد المذيب المتبخر منها، وللمواد الحساسة للحرارة. في ظل الفراغ، ينخفض خطر التلوث الميكروبي، أو يتم تثبيط نمو بعض أنواع البكتيريا، مما يجعل هذه العملية مناسبة بشكل خاص لتجفيف المواد المعقمة.
آلة الترشيح والغسل والتجفيف ذات اللوح المسطح — ميزات الأداء
في السنوات الأخيرة، شهدت آلة الترشيح والغسل والتجفيف المخصصة للصناعات الكيميائية انتشارًا وتبنيًّا سريعين، وذلك لقدرتها على إتمام عمليات الترشيح والغسل والتجفيف وأخذ العينات والتفريغ التلقائي والتنظيف داخل وعاء واحد. وهي تحل تدريجيًا محل المعدات المستخدمة في خطوط التبلور والتجفيف التقليدية — مثل أجهزة الطرد المركزي، وخزانات الترشيح الفراغي، ومجففات الصواني الفراغية، والمجففات الفراغية الدوارة ذات المخروط المزدوج — وأصبحت تمثل الجيل الجديد من معدات الترشيح والتجفيف في إنتاج المواد الكيميائية الدقيقة.
(1) التكامل متعدد الوظائف والتشغيل المستمر
تقوم الآلة ثلاثية الوظائف بعمليات التقليب والترشيح والغسل والتجفيف داخل وحدة مغلقة واحدة، مما يمنع دخول المواد الغريبة والتلوث الميكروبي أثناء نقل المواد ويضمن الحفاظ على جودة المنتج بشكل كامل.
(2) هيكل بسيط وبيئة إنتاج محسّنة
تتم العملية بأكملها، بدءًا من التغذية وحتى تفريغ المنتج المجفف، داخل وحدة واحدة، مما يقلل بشكل كبير من العدد الإجمالي لمعدات المعالجة المطلوبة؛ حيث تؤدي آلة واحدة مهام عدة وحدات ترشيح تقليدية. ونظرًا لأن العملية بأكملها تتم في بيئة محكمة الإغلاق، فلا يتم إطلاق أي سوائل أو غازات أو غبار داخل الغرفة النظيفة، وبالتالي لا توجد أي مخاطر تتعلق بالتلوث أو الصحة.
(3) عملية مبسطة، ومساحة صغيرة، وتكلفة رأسمالية أقل
تتم عمليات الترشيح والغسل والتجفيف في نظام واحد، مما يتيح الاستفادة القصوى من المساحة المتاحة في المبنى؛ وفي وقت أصبحت فيه المساحة الأرضية سلعة نادرة، ينخفض حجم الغرفة النظيفة المطلوبة بشكل كبير، وتكون التكاليف الرأسمالية منخفضة، ويتم توفير استثمارات كبيرة. وتعد هذه العملية أكثر ملاءمة للإنتاج على نطاق واسع: فهي تقصر مسار العملية، وتقلل من عدد المعدات، وتقلص المساحة المطلوبة للمصنع، وتخفض الاستثمارات الهندسية، مع تحسين جودة المنتج وتقليل كثافة العمالة، مما يحقق فوائد اقتصادية واجتماعية جيدة.
(4) عمليات إنتاج مغلقة تمامًا واستعادة المذيبات
تعد وحدة الترشيح والغسل والتجفيف ثلاثية الوظائف نظامًا مغلقًا بالكامل. ويمنع التشغيل في نظام مغلق تلوث الهواء بالمواد السامة ويقلل من خطر تعرض المشغل للتسمم. ويمكن نقل المنتج المجفف ميكانيكيًا إلى محطات الوزن والتعبئة. ويتم استرداد المواد والمذيبات بشكل شبه كامل، مما يحد من النفايات الناتجة عن فقدان المواد وتبخر المذيبات.
(5) الإنتاج النظيف والتنظيف الشامل
تأتي الوحدة ثلاثية الوظائف مزودة بجهاز لجمع الغبار يعمل على احتجاز الغبار الناتج أثناء عملية التجفيف، مما يفي بمتطلبات الإنتاج النظيف. ويوفر النظام وظائف الرش والتقليب التلقائيين، مما يتيح غسل الكعكة المرشحة بشكل شامل، وبالتالي تقليل تصريف مياه الصرف وتقليل تكلفة معالجتها.
