Dans les étapes de traitement en aval de la production de produits pharmaceutiques, de pesticides, d’explosifs, de colorants, de pigments et d’autres produits chimiques fins, des opérations unitaires telles que la filtration, le lavage et le séchage sont couramment nécessaires. Traditionnellement, ces opérations sont réalisées dans des équipements distincts — filtres centrifuges, cuves de lavage, séchoirs, etc. —, le transfert des matières entre ces équipements s’effectuant par des canalisations ou d’autres moyens. Le fait de relier de nombreuses unités distinctes en un seul grand système entraîne un long parcours, un faible rendement et un processus difficile à réguler. Avec des suspensions à forte teneur en matières solides, celles-ci adhèrent fréquemment aux parois et obstruent les canalisations, ce qui rend la production normale difficile. Le traitement en circuit ouvert facilite le débouchage, mais il ne permet pas de respecter les exigences réglementaires applicables aux produits pharmaceutiques, alimentaires et biologiques, et il présente des risques pour la sécurité lorsque des matières inflammables, explosives, toxiques ou hautement toxiques sont en jeu.
Pour pallier ces lacunes et répondre à l’évolution de l’industrie chimique vers des produits de haute qualité, à forte valeur ajoutée, de types variés et en petits lots, Longxin a mené un travail approfondi de conception et de développement et a réussi à mettre au point une machine multifonctionnelle de filtration, de lavage et de séchage qui intègre ces trois processus. Il en résulte une amélioration substantielle des performances de l'équipement, dont la conception structurelle et l'application sont étroitement alignées sur les réglementations pharmaceutiques en vigueur. La machine remplit les trois fonctions principales que sont la filtration, le lavage et le séchage, et peut également effectuer des opérations de réaction, d'extraction, de cristallisation, de concentration, d'évaporation, de mélange et de broyage. Il s'agit d'un équipement de haute technologie offrant les avantages suivants :
- Fonctionnement en circuit fermé. Plusieurs étapes du processus sont réalisées au sein d'une même unité, ce qui réduit l'influence de la poussière et des micro-organismes sur la qualité du produit et minimise les pertes de matière précieuse, améliorant ainsi à la fois la qualité du produit et le rendement.
- Une réduction du nombre d'étapes de transfert de matière, notamment pour le gâteau de filtration, ce qui permet de raccourcir le cycle de production et d'augmenter la capacité de production.
- La filtration et le lavage peuvent être effectués sous vide ou sous pression, ce qui permet un fonctionnement flexible et facile à contrôler.
- Une manipulation en toute sécurité des matières dangereuses inflammables, explosives, toxiques ou hautement toxiques, permettant de réduire la pollution environnementale, d'améliorer les conditions de travail et de garantir une exploitation plus sûre.
- Un circuit de production plus court, moins d'équipements, un encombrement réduit et des investissements techniques moindres.
Machine de lavage et de séchage à filtres à plaques — Structure et principe de fonctionnement
La machine de lavage-séchage à filtre, connue dans le secteur sous le nom de “ trois-en-un ”, permet d’effectuer la filtration, le lavage, le séchage, la stérilisation et le déchargement selon une séquence continue d’étapes de traitement, bien qu’elle fonctionne en mode discontinu (par lots). Elle est largement utilisée dans les secteurs pharmaceutique, agroalimentaire, des pesticides et des produits chimiques. La machine se compose principalement d’une cuve verticale résistante à la pression, d’un système de chauffage, d’un système d’agitation (arbre d’agitation, turbine, garniture mécanique, etc.), d’un mécanisme de levage de l’agitateur, d’un entraînement, du média filtrant, d’une vanne de décharge, d’un système de pulvérisation, d’un système de stérilisation, d’un groupe hydraulique et de l’armoire de commande principale (comprenant des variateurs de fréquence et un automate programmable). Les fonctions mécaniques, électriques et d’instrumentation sont intégrées au sein d’un seul et même système.
Une fois les opérations de base d'un lot — filtration, lavage, séchage et évacuation des matières solides — terminées, la machine peut également dissoudre les matières nécessitant un traitement supplémentaire à l'aide d'un solvant et passer directement à l'étape suivante du processus.
Machine de lavage et de séchage à filtres à plaques — Déroulement du processus
(1) Filtration
Le mélange solide-liquide (suspension cristalline) provenant du réacteur en amont ou du cristallisoir est déversé dans la cuve de la machine « trois-en-un », où la séparation par filtration est assurée par une différence de pression. Dans la pratique, on utilise aussi bien la filtration sous pression que la filtration sous vide, ainsi que la filtration combinée sous pression et sous vide. La filtration sous pression utilise de l’air comprimé pur, de l’azote ou un autre gaz inerte, choisi en fonction des propriétés du mélange solide-liquide. Si, par exemple, le mélange s’oxyde facilement ou contient des substances explosives, l’air comprimé ne peut pas être utilisé et il faut alors opter pour un gaz inerte. L’expérience montre que, dans l’industrie pharmaceutique, une pression de filtration de 0,2 à 0,3 MPa est généralement suffisante, tandis que certains produits chimiques ou alimentaires nécessitent des pressions de filtration plus élevées, pouvant atteindre 1,0 MPa.
(2) Lavage
Après la filtration, le lavage constitue l'étape suivante du processus. La cuve est équipée d'un système de pulvérisation spécialement conçu pour répartir uniformément le liquide de lavage dans toute la cuve. Grâce au système d'agitation, au mécanisme de levage et à l'entraînement, la turbine peut à la fois tourner et se déplacer axialement de haut en bas, ce qui permet de laver minutieusement le matériau et d'éliminer les impuretés adhérant aux surfaces des cristaux. Le liquide de lavage et le nombre de lavages sont déterminés en fonction du matériau et des caractéristiques du procédé.
(3) Séchage
Le séchage dans la machine « trois-en-un » peut être effectué par séchage à l'air chaud ou par séchage sous vide. Dans les deux cas, il est nécessaire d'utiliser un gaz inerte propre, car de la poussière est générée pendant le séchage et l'environnement d'exploitation de l'équipement doit être conçu pour assurer une protection contre les explosions. Le séchage sous vide est actuellement la méthode de séchage la plus couramment utilisée pour les machines « trois-en-un ». Les principaux facteurs influençant le processus de séchage sous vide sont le degré de vide, la durée de séchage et les caractéristiques de la turbine.
Lors du séchage sous vide, le système de vide évacue le gaz inerte de la cuve, ce qui réduit le nombre de molécules de gaz et isole le matériau de l'air. Ce procédé est particulièrement adapté aux matériaux sujets à la dégradation oxydative, à ceux dont le solvant évaporé doit être récupéré, ainsi qu'aux matériaux thermosensibles. Sous vide, le risque de contamination microbienne est réduit, ou la croissance de certaines bactéries est inhibée, ce qui rend ce procédé particulièrement adapté au séchage de matières stériles.
Machine de lavage et de séchage à filtres à plaques — Caractéristiques techniques
Ces dernières années, la machine de lavage et de séchage à filtre de qualité chimique a connu un essor rapide et a été largement adoptée, car elle permet d’effectuer la filtration, le lavage, le séchage, le prélèvement d’échantillons, le déchargement automatique et le nettoyage au sein d’une seule cuve. Elle remplace progressivement les équipements utilisés dans les lignes de cristallisation et de séchage conventionnelles — centrifugeuses, cuves de filtration sous vide, sécheurs à plateaux sous vide et sécheurs rotatifs à double cône sous vide — et est devenue l'équipement de nouvelle génération pour la filtration et le séchage dans la production de produits chimiques fins.
(1) Intégration multifonctionnelle et fonctionnement continu
Cette machine trois-en-un assure l'agitation, la filtration, le lavage et le séchage au sein d'un seul et même ensemble fermé, ce qui permet d'éviter l'introduction de corps étrangers et la contamination microbienne lors du transfert des matières et de garantir pleinement la qualité du produit.
(2) Une structure simple et un environnement de production amélioré
L'ensemble du processus, depuis l'alimentation jusqu'à l'évacuation du produit séché, se déroule au sein d'une seule et même unité, ce qui réduit considérablement le nombre total d'équipements de traitement nécessaires ; une seule machine effectue le travail de plusieurs unités de filtration classiques. L'ensemble de l'opération se déroulant dans un environnement hermétique, aucun liquide, gaz ou poussière n'est rejeté dans la salle blanche, ce qui élimine tout risque de contamination ou de danger pour la santé.
(3) Procédé simplifié, faible encombrement et coût d'investissement réduit
La filtration, le lavage et le séchage sont réalisés au sein d’un même système, ce qui permet d’exploiter pleinement l’espace disponible dans le bâtiment ; à une époque où la surface au sol est une ressource précieuse, le volume de salle blanche nécessaire est considérablement réduit, les coûts d’investissement sont faibles et des économies substantielles sont réalisées. Ce procédé est mieux adapté à la production à grande échelle : il raccourcit le flux de production, réduit le nombre d’équipements, diminue l’espace nécessaire à l’usine et réduit les investissements en ingénierie, tout en améliorant la qualité des produits et en réduisant l’intensité de main-d’œuvre, ce qui présente des avantages économiques et sociaux considérables.
(4) Production entièrement confinée et récupération des solvants
L'unité trois-en-un de filtration, de lavage et de séchage est un système entièrement fermé. Son fonctionnement en circuit fermé empêche les substances toxiques de polluer l'air et réduit le risque d'intoxication de l'opérateur. Le produit séché peut être acheminé mécaniquement vers les postes de pesage et de conditionnement. La matière première et le solvant sont récupérés presque intégralement, ce qui évite le gaspillage lié aux pertes de matière et à l'évaporation du solvant.
(5) Production propre et nettoyage minutieux
Cette unité trois-en-un est équipée d'un dépoussiéreur qui capte la poussière générée pendant le séchage, répondant ainsi aux exigences d'une production propre. Le système assure la pulvérisation et l'agitation automatiques, ce qui permet de laver minutieusement le gâteau de filtration, réduisant ainsi les rejets d'eaux usées et le coût de leur traitement.
