王林寬，胡永勝，施雯宇，孫昌榜，孫　科，吳義務

數(shù)字化全自動真空帶式干燥機的研制

王林寬，胡永勝，施雯宇，孫昌榜，孫科，吳義務

目的：研制數(shù)字化全自動真空帶式干燥機，有效解決浸膏干燥的難題。方法：采用微型計算機與機電一體化技術將中藥浸膏的自動進料布料器、加熱干燥器、剝離粉碎器、出料清洗器等裝置組合成一條全自動的連續(xù)生產線，主要由真空腔體與可編程邏輯控制器（programmable logic controller，PLC）、配料罐與布料器、觀察窗與出料裝置等部件組成。結果：該裝置保證了浸膏的干燥效率和質量，避免了污染環(huán)節(jié)，提高了生產效率和經濟與社會效益。結論：該裝置功能齊全、自動化程度高，聯(lián)動性、緊湊性、封閉性、穩(wěn)定性、可靠性好，適用于各類型中藥廠與醫(yī)院制劑室對中藥浸膏的干燥加工處理，具有廣闊的應用前景。

全自動；真空；帶式；干燥機

0　引言

真空帶式干燥技術設備的應用范圍十分廣泛，對各種中藥浸膏（簡稱“浸膏”）的干燥皆可適用，尤其對于黏性高、易結團及熱塑性、熱敏性的浸膏更加適用[1-3]。目前，我國真空帶式干燥技術設備與世界發(fā)達國家的同類產品相比，還存在著一定的差距。雖然國外進口的技術設備優(yōu)勢明顯，但是價格昂貴，維護費用高，因此，只能在國內少數(shù)大型中藥廠得到應用，這大大限制了國外的真空帶式干燥技術設備在國內中小型中藥廠及醫(yī)院制劑室的廣泛應用。國內制造生產的真空帶式干燥技術設備的自動化水平與生產能力較低，且不能滿足各類型中藥廠與醫(yī)院制劑室對浸膏全自動真空干燥的要求與需求。筆者研制的數(shù)字化全自動真空帶式干燥機（簡稱“干燥機”）[4]已生產出系列產品，既替代了發(fā)達國家的同類產品，有效解決了浸膏干燥的難題，又擴大了真空帶式干燥技術設備在各類型中藥廠與醫(yī)院制劑室對浸膏進行自動化真空干燥中的應用，使產品質量全面提高。

1　干燥機設計

1.1組成

干燥機主要由真空腔體（簡稱“腔體”）與可編程邏輯控制器（programmable logic controller，PLC）（簡稱“控制器”）、配料罐與布料器、觀察窗與出料裝置等部件組成（如圖1所示）[5]。其中腔體由8 mm厚的不銹鋼板制成，其上設置有觀察窗、腔體門與鎖門裝置等部件。配料罐由3 mm厚的不銹鋼板制成，其上設置有進出料管、攪拌器與罐蓋等部件。配料罐依次與多臺計量泵、布料桿等部件相連接。布料器由多臺計量泵、布料桿、布料噴管等部件組成。布料時，采用計量泵在線自動調整腔體內每層布料噴管的噴料量與噴料速度，使浸膏均勻地噴布在每層料帶上，并可在線自動調整每層料帶上噴布浸膏的寬度與厚度，以滿足不同品種浸膏干燥生產的工藝需要。

1.2結構

干燥機真空干燥結構主要由布料器與輸送帶、真空泵與冷凝器、加熱系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)、腔體與粉碎裝置等部件組成（如圖2所示）[6]。其中，真空冷凝器主要由冷凝器及多臺羅茨機組與多臺水環(huán)真空泵等部件組成。采用自動變頻真空度控制技術，由真空度控制器、傳感器與自動化電磁真空調節(jié)閥控制腔體兩端及中間的真空度在910～5 400 Pa之間?？筛鶕?jù)不同品種的浸膏選擇最佳的真空度與低溫狀態(tài)進行干燥，達到最佳干燥質量。三段加熱系統(tǒng)分別由保溫儲液罐、自動補液器、熱水泵與管道等部件組成。一段冷卻系統(tǒng)由與真空機組相匹配的高效冷凝器、貯液罐、冷凝水泵等部件組成。粉碎裝置由剝離鏟斷裝置、螺旋式葉片粉碎器、粉碎料槽、篩網（20～40目）等部件組成。

圖1　真空帶式干燥機基本結構

圖2　真空帶式干燥機真空干燥結構

1.3主要技術參數(shù)

干燥溫度：40～145℃；干燥床量：2～10層；料帶寬度：700～1 400 mm；裝機功率：35～200 kW/h；加熱面積：9.8～196 m2；水蒸發(fā)量：12～225 kg/h；主機內徑：1 200～3 000 mm；設備尺寸：主機（9 000～18 000）mm×（1 800～3 200）mm×（2 500～4 300）mm；輔機（3 800～12 000）mm×（1 500～3 200）mm×（2 000～4 500）mm。

2　關鍵技術

2.1數(shù)字化控制技術的設計

運用數(shù)字化控制技術，將干燥機設計為微型計算機數(shù)字化智能控制系統(tǒng)，具有自動在線檢測和自動在線調整及自動生成干燥工藝曲線和自動生成工藝過程記錄等多項功能，改變了以往國產真空帶式干燥機半自動和手動控制操作及缺少各種有效的在線檢測手段的現(xiàn)狀。

2.2過壓熱水加熱裝置的設計

干燥機成功地設計與應用了節(jié)能環(huán)保的過壓熱水加熱裝置[7]，具有至少3組獨立且結構相同的循環(huán)加熱單元，與傳統(tǒng)的蒸汽直接加熱形式相比，蒸汽耗能降低了三分之一以上。既具有加熱表面溫度誤差小、傳導穩(wěn)定、控制和維護簡便等優(yōu)點，又采用了液態(tài)媒介間接加熱原理，使主加熱源（蒸汽）僅在外部輔機工作不進入干燥倉，防止了泄漏，避免了污染，使干燥過程安全性、可靠性更高。

2.3自動在位糾偏系統(tǒng)的設計

干燥機獨創(chuàng)設計與應用了擁有自主知識產權的載料輸送帶自動在位糾偏系統(tǒng)[8]，它是具有數(shù)字化在線自動檢測、自動在位糾偏與機械緩沖微調糾偏及直線限位導向輔助糾偏功能的多重組合技術系統(tǒng)，突破了被國外封鎖的料帶數(shù)字化全自動在線檢測和自動在位糾偏的技術瓶頸，使裝置實現(xiàn)了國產化。

2.4真空度在線顯示技術的設計

干燥機真空度在線顯示和調節(jié)技術的設計，實現(xiàn)了在線顯示自動檢測和自動調節(jié)的真空度，符合對各種浸膏真空動態(tài)干燥的要求。干燥機在真空狀態(tài)下對各種浸膏的動態(tài)干燥方式與工藝過程中的真空度、加熱溫度、干燥速度、進料密度存在著密切的關系，其中真空度和加熱溫度之間的配比尤為重要。干燥機真空度在線顯示和調節(jié)技術的成功設計，使其在對各種浸膏干燥時，既可通過對系統(tǒng)真空度的精確設定來對應和調節(jié)加熱溫度，也可通過對系統(tǒng)真空度的適當調節(jié)來對應加熱溫度的平衡，使干燥機明顯地提高了自動化程度。

2.5串聯(lián)式冷凝器技術的設計

干燥機串聯(lián)式雙水汽冷凝器捕水技術的設計，系在干燥機組內設計與眾不同的串聯(lián)式雙水汽冷凝器二級捕水裝置，使2個冷凝器之間形成一定的溫度差。第一級捕水裝置的冷凝器冷卻溫度為10～20℃，比主機內冷卻段的溫度低5～15℃，這樣可以避免大量的水汽在主機冷卻段聚集。然后在第二級捕水裝置采用低溫冷凝器進行二次捕水，將第二級冷凝器的冷卻溫度設計為4～8℃，避免了主機內冷卻段形成積露現(xiàn)象，提高了產品的干燥質量。

2.6不銹鋼電預熱板技術的設計

浸膏中有相當一部分原料在干燥初期會產生飛濺現(xiàn)象，既導致了料帶料量的不均勻分布而影響干燥效果，又容易形成熔點硬塊劃傷料帶而造成料帶破損與原料的損耗。為克服這個難題，創(chuàng)新設計了直接式不銹鋼電加熱預熱板，上下由2塊不銹鋼平板、中間由一層硅橡膠高性能電熱絲黏合成為夾層板，具有升溫速度快、溫度控制精確、受熱表面溫度誤差及變形小特點，且無復雜的管道連接，直接接通電源即可加熱。既可將浸膏中的一部分自由水先去除，減少浸膏的飛濺現(xiàn)象，又可使料帶布料均勻干燥的效果更好。

3　主要特點

3.1設計先進，創(chuàng)新性強

干燥機將自動進料與布料、自動帶式輸送與糾偏、自動真空低溫加熱干燥與冷卻、自動物料剝離鏟斷與粉碎、自動出料與清洗等功能工序設計為全程聯(lián)動同步運行的全自動機[9-11]，提高了自動化水平與生產效率。

3.2智能控制，科學性強

干燥機采用微型計算機與機電一體化技術，將其設計為微型計算機數(shù)字化智能控制，使真空低溫干燥各種浸膏實現(xiàn)了生產程控化、檢測自動化、輸送聯(lián)動化，確保了各種浸膏的干燥質量。

3.3一機多型，適用性強

將干燥機設計為大中小多種型號的系列產品，非常適用于大中小各類型中藥廠與醫(yī)院制劑室，對各種浸膏進行自動化真空低溫干燥、自動化剝離鏟斷粉碎與自動化出料清洗。

4　應用效果

4.1干燥溫度更低，產品質量提高

當浸膏需要低溫干燥時，將干燥機設定在910～2 400 Pa真空度內，對浸膏在可控的40～60℃低溫狀態(tài)下進行干燥，可以最大限度地保持干燥的浸膏色、香、味不變，能得到高質量的最終產品。

4.2干燥環(huán)境真空，防止物料氧化

在干燥過程中，能使含有易氧化成分的浸膏在腔體內始終處于910～2 400 Pa的真空低溫狀態(tài)下，使其氧化極少，可有效地防止浸膏中易氧化成分被破壞，有利于浸膏干燥質量的提高。

4.3干燥濃黏浸膏，應用前景廣闊

由于浸膏具有濃度高、黏性大、易結團等特點，因而水分蒸發(fā)的阻力比較大。若采用傳統(tǒng)的烘箱與烘房干燥，易出現(xiàn)黏壁、結焦、色澤深、耗損大等諸多問題。而干燥機在對浸膏布料時，可以自動控制腔體內每層料帶上的料層厚度，使浸膏在真空環(huán)境下沸騰發(fā)泡，其中的水分立刻被真空抽走，減小了蒸發(fā)阻力，提高了浸膏干燥的效率與質量。干燥機在大中小各類型中藥廠與醫(yī)院制劑室對各種浸膏干燥生產中都可應用，具有廣闊的應用前景。

4.4干燥三熱一冷，產品質量更高

干燥機將浸膏自動均勻地噴布在腔體內的每層料帶上，自動逐步進入三段低溫加熱區(qū)與一段冷卻區(qū)進行真空減壓干燥時，形成了多孔結構的浸膏層，使其單位體積的表面積顯著增大。改善了干燥產品的溶解性能，增強了產品的脆性與顆粒的流動性，使浸膏的干燥質量更高。

4.5干燥全程聯(lián)動，生產效率提高

將需要干燥的浸膏在干燥機腔體內的每層料帶上進行自動進料與布料、自動加熱與冷卻、自動剝離與粉碎、自動出料與清洗等，皆為全程聯(lián)動同步運行，使浸膏的干燥效率比傳統(tǒng)的烘箱與烘房干燥提高5倍以上。

4.6干燥清洗自動，符合規(guī)范要求

干燥機設計了在位清洗系統(tǒng)（clean in place，CIP），在更換干燥浸膏的批次與品種時，可以非常方便地將每層料帶上黏附的微量浸膏自動清洗干凈。既使干燥浸膏品種的更換非常方便，降低了操作人員的勞動強度，又減少了污染環(huán)節(jié)，保證了浸膏的干燥質量，符合藥品生產質量管理規(guī)范、優(yōu)良藥方工作規(guī)范要求。

5　結語

本研究采用微型計算機與機電一體化技術，將浸膏的自動進料、布料、干燥、剝離、粉碎、出料、清洗等工序設計為全程聯(lián)動同步運行，先后獲得5項國家發(fā)明與實用新型專利。干燥機聯(lián)動性、緊湊性、封閉性、穩(wěn)定性、可靠性好，減化了傳統(tǒng)的烘箱、烘房等干燥設備與手工操作的繁瑣程序，減少了污染環(huán)節(jié)，提高了生產效率與經濟社會效益，是大中小各類型中藥廠與醫(yī)院制劑室對各種浸膏進行真空低溫加熱干燥非常理想的聯(lián)動化、智能化、自動化的干燥設備。干燥機已在各類型中藥廠與醫(yī)院制劑室得到廣泛應用，取得了很好的應用效果。

[1]屠錫德，張鈞壽，朱家壁.藥劑學[M].北京：人民衛(wèi)生出版社，2013：227-234.

[2]畢殿洲.藥劑學[M].北京：人民衛(wèi)生出版社，2001：192-194.

[3]莊越，曹寶成，簫瑞祥.實用藥物制劑技術[M].北京：人民衛(wèi)生出版社，2000：55-61.

[4]孫昌榜.真空帶式干燥機組：中國，200520048347.X[P].2007-01-24.

[5]孫昌榜.真空干燥機的配料系統(tǒng)：中國，201320138757.8[P].2013-08-14.

[6]孫昌榜.多重冷凝回收系統(tǒng)：中國，201320138741.7[P].2013-07-31.

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（收稿：2014-11-28修回：2015-04-07）

Development of digital automatic vacuum belt drier

WANG Lin-kuan1,HU Yong-sheng1,SHI Wen-yu1，SUN Chang-bang2,SUN Ke2,WU Yi-wu2
（1.The 118th Hospital of the PLA,Wenzhou 325000,Zhejiang Province,China;2.Wenzhou Jin-bang Light Industry Machine Co.,Ltd.,Wenzhou 325025,Zhejiang Province,China）

Objective To develop a digital automatic vacuum belt drier to solve the problems in extract drying.Methods Micro-computer technology and electromechanical integration technology were used to construct a fully-automatic production line for feeding,clothing,heating,drying,peeling,crushing,discharging and cleaning of traditional Chinese medicine extract.Results The machine adopted low-temperature vacuum drying,discharging coupled with automated cleaning process to ensure the efficiency and quality of the TCM extract.Conclusion The machine with complete functions and high degree of automation adapts itself to all types of traditional Chinese medicine factory and hospital pharmacy for automatic processing of TCM extract.[Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（10）：33-35]

automation;vacuum;belt;drier

[中國圖書資料分類號]R318.6；TD462.4A

1003-8868（2015）10-0033-03

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.10.033

浙江省工業(yè)新產品研發(fā)項目（201201CC0017）

王林寬（1941—），男，主任藥師，主要從事藥學與藥械方面的研究工作，E-mail：wlk118@126.com。

325000浙江溫州，解放軍118醫(yī)院藥械科（王林寬，胡永勝，施雯宇）；325025浙江溫州，溫州市金榜輕工機械有限公司（孫昌榜，孫科，吳義務）

胡永勝，E-mail：yshu@outlook.com