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在现代的化工与医药生产中，化合物往往需要复杂的流程才能被制造出 来。为了最终达到所需要的产品质量与产量，每一个生产单元必须选择适当的设 备，并对设备在实际运转中的数据提前进行预计，个环节就是工艺放大。药品 生产中的固液分离作为重要的一个工艺环节，更需要工艺放大。但是正如实验一 定会有误差一样，工艺放大也有其特定的风险。现代化工与医药产业对每一个工 艺环节的有效性要求越来越高，这就要求对投资、操作费用、产能能够做出准确 计算。固液分离的工艺放大必须包含工艺分析与实验室分析、现场工业试验、数 据放大、经验数据对比，这四步工艺放大的过程是为了将试验误差与风险最小化。 走好这主要的四步棋，能够保证对生产要求的充分体现，从而得到良好的工艺放 大结果，并把风险降到最低。 ■工艺分析与实验室分析 工艺分析与实验室分析是工艺放大的重要阶段，其首要生产任务有离心分离、 干燥、混合、洗涤、萃取、反应等；其次，对于固液分离来说是，就应该确定适 当的分离手段——连续或间歇操作、单一功能或多功能生产模式、大批量或是小 批量精细生产，同时应进行尽可能详细的物料分析。 在确定了生产任务与分离手段后，有关物料本身的测试就十分必要了。通常 物料测试包括两部分，首先是不需要受现场条件制约在实验室即可独立进行的粒 度分布、黏度测量、密度测量等物化性质试验；接下来可以利用实验室规模的固 液分离设备或干燥设备，测试物料的脱水能力、干燥特点等参数。这样试验者可 以对构成过滤阻力或降低干燥速度的因素有更全面的理解。通常这些因素包含有 毛细作用、表面张力、物料电阻、极性作用和范德华力。 物料在离心分离的过程中会受到不同的作用力。利用杯式离心机进行定性试 验，可以得到工艺放大时所需要的转速、脱水/干燥时间、温度、滤网选择和洗 涤液比例等参数。 ■现场工业试验 通过工艺分析与实验室分析确定了适当的设备形式后，就需要通过现场工业 试验来确定如何才能达到生产者所需要的产品质量。在某些情况下，也可直接用 真正的工业生产设备进行试验，这样所得到试验数据更接近真实情况。工业试验 设备要能够适合不同的工作场合，便于移动与安装。试验人员除了应了解设备之 外还应对于工艺流程与工艺特点有全面的了解。工业试验设备应该能够方便地在 生产商的生产现场直接安装，对于一些特殊的产品，如不稳定物料颗粒，其输送 十分麻烦，这一点十分重要。推料式离心机是进行工业试验时的必要配制。在试 验过程中连续准确的测量是成功工业放大的关键之一。 ■数据放大 对现场工业试验中所得的数据进行有效处理是工艺放大的关键。整个固液分 离过程被区分为若干个步骤，对应每一个步骤的试验数据的处理方法不尽相同。 每一个单一步骤的放大结果都会影响到整个固液分离工序的最终处理能力与质量。 例如，刮刀离心机的工艺放大过程中，每一个单一步骤（进料、洗涤、甩干）都 有一个放大过程。工艺放大是通过长期以来经过验证的数学模型来进行的。这一 模型是长期交流生产经验和试验数据并总结出来的核心技术。 ■经验数据对比 为了确保工艺放大数据的准确性，所有放大结果必须要经过严格检验，也就 是说需要由另外的工作人员独立进行计算，并进行结果对比。最后工艺放大的结 果还要与设备生产商原有数据库内相似的物料进行比对。丰富的实践经验可以减 少设备选择过程中犯错误的机会，可以在一开始就有可能减少设备投资并节省操 作费用。 值得注意的是，如果试验数据的采集范围不足，有可能造成工艺放大的不准 确。特别是对于新开发的产品或生产工艺来说，往往没有实际运行的工业化生产， 只有实验室内的小规模试验。在这种情况下，实验室内形成的物料的性质与将来 实际工业化生产的物料性质可能会有较大的偏差，这就要求，针对新工艺的工艺 放大必须考虑适当的弹性余量。 另外，工艺放大结果可能由于物料的性质超出了数学模型的计算范围而造成 偏差。例如，当物料的黏度大于3毫巴斯克秒时，毛细作用对固液分离造成的影 响就超出了数学模型计算的范围。对于这种情况还需要更进一步的研究，还 只能通过使用更接近真实设备尺寸的试验设备或加大试验数据的采集范围以减少 误差。 □鲁毅 |
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