下面筆者談下藥廠設(shè)計(jì)之結(jié)晶設(shè)備。在抗生素(如青霉素、紅霉素)的生產(chǎn)以及蛋白質(zhì)的純化和生產(chǎn)中,通常都包括有結(jié)晶過(guò)程結(jié)晶是制取具有較強(qiáng)生物活性及特定固體狀態(tài)藥物的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié),只有在特定的結(jié)晶工藝條件及物理場(chǎng)環(huán)境下,才能生產(chǎn)出特定晶型的生物藥物產(chǎn)品;也只有使用特定構(gòu)型的結(jié)晶器,才能保證特定的流體力學(xué)條件,使生物藥物產(chǎn)品更符合所要求的晶體形狀與粒度分布。結(jié)晶設(shè)備種類繁多,有許多形式的結(jié)晶器專用于某一種結(jié)晶,也有許多重要形式的結(jié)晶設(shè)備能通用于各種不同的結(jié)晶方法如DTB型結(jié)晶器。
一、藥廠設(shè)計(jì)之不移除溶劑的結(jié)晶器
冷卻結(jié)晶器冷卻結(jié)晶器的類型很多,目前應(yīng)用較廣的是圖1所示的間接換熱釜式冷卻結(jié)晶器。冷卻結(jié)晶過(guò)程所需冷量由夾套或外部換熱器提供內(nèi)循環(huán)釜式冷卻結(jié)晶器由于換熱面積的限制,換熱量不能太大。而外循釜式冷卻結(jié)晶器通過(guò)外部換熱器傳熱,由于溶液的強(qiáng)制循環(huán),傳熱系數(shù)較大,還可根據(jù)需要加大換熱面積,但必須選用合適的循環(huán)泵,以避免懸浮晶體的磨損破碎。這兩種結(jié)晶器可連續(xù)操作,亦可間歇操作。
此外,還有許多其他類型的冷卻結(jié)晶器,如搖籃式結(jié)晶器、長(zhǎng)槽攪拌式連續(xù)結(jié)晶器以及克里斯托(Krystal)冷卻結(jié)晶器等
二、藥廠設(shè)計(jì)之移除部分溶劑的結(jié)晶器
①蒸發(fā)結(jié)晶器蒸發(fā)結(jié)晶器與用于溶液濃縮的普通蒸發(fā)器在設(shè)備結(jié)構(gòu)及操作上完全相同。在此種類型的設(shè)備(如結(jié)晶蒸發(fā)器、有晶體析出所用的強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器等)中,溶液被加熱至沸點(diǎn),蒸發(fā)濃縮達(dá)到過(guò)飽和而結(jié)晶。但應(yīng)指出,用蒸發(fā)器濃縮溶液使其結(jié)晶時(shí),由于是在減壓下操作,故可維持較低的溫度,使溶液產(chǎn)生較大的過(guò)飽和度,但對(duì)晶體粒度難于控制。因此,遇到必須嚴(yán)格控制晶體粒度的情況,可先將溶液在蒸發(fā)器中濃縮至略低于飽和濃度,然后移送至另外的結(jié)晶器中完成結(jié)晶過(guò)程。
②真空冷卻結(jié)晶器真空冷卻結(jié)晶器是將熱的飽和溶液加入一與外界絕熱的結(jié)晶器中,由于器內(nèi)維持高真空,故其內(nèi)部滯留的溶液的沸點(diǎn)低于加入溶液的溫度。這樣,當(dāng)溶液進(jìn)入結(jié)晶器后,經(jīng)絕熱閃蒸過(guò)程冷卻到與器內(nèi)壓力相對(duì)應(yīng)的平衡溫度。真空冷卻結(jié)晶器可以間歇操作或連續(xù)操作。
真空冷卻結(jié)晶器的優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,生產(chǎn)能力大,當(dāng)處理腐蝕性溶液時(shí),結(jié)晶器內(nèi)可加襯里或用耐腐蝕材料制造。由于溶液是絕熱蒸發(fā)而冷卻,無(wú)需傳熱面,因此可避免傳熱面上的腐蝕及結(jié)垢現(xiàn)象。其缺點(diǎn)是:必須使用蒸汽,冷凝耗水量較大,溶液的冷卻極限受沸點(diǎn)升高的限制等。
三、藥廠設(shè)計(jì)之DTB型結(jié)晶器
DTB型結(jié)晶器具有導(dǎo)流筒及擋板DTB型結(jié)晶器性能優(yōu)良,生產(chǎn)強(qiáng)度大,能產(chǎn)生粒度達(dá)600~1200的大粒結(jié)晶產(chǎn)品,器內(nèi)不易結(jié)晶疤,已成為連續(xù)結(jié)晶器的最主要形式之一。結(jié)晶器內(nèi)有一圓筒形擋板,中央有一導(dǎo)流筒。在其下端裝置的螺旋槳式攪拌器的推動(dòng)下,懸浮液在導(dǎo)流筒及導(dǎo)流筒與擋板之間的環(huán)形通道內(nèi)循環(huán)流動(dòng),形成良好的混合條件。圓筒形擋板將結(jié)晶器分為晶體成長(zhǎng)區(qū)與澄清區(qū)。擋板與器壁間的環(huán)隙為澄清區(qū),此區(qū)內(nèi)攪拌的作用已基本上消除,使晶體得以從母液中沉降分離,只有過(guò)量的細(xì)晶才會(huì)隨母液從澄清區(qū)的頂部排出器外加以消除,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)晶核數(shù)量的控制。為了使產(chǎn)品粒度分布更均勻,有時(shí)在結(jié)晶器下部設(shè)有淘洗腿。DTB型結(jié)晶器屬于典型的晶漿內(nèi)循環(huán)結(jié)晶器。其特點(diǎn)是器內(nèi)溶液的過(guò)飽和度較低,并且循環(huán)流動(dòng)所需的壓頭很低,螺旋槳只需在低速下運(yùn)轉(zhuǎn)。此外,槳葉與晶體間的接觸成核速率也很低,這也是該結(jié)晶器能夠生產(chǎn)較大粒度晶體的原因之一。如將該裝置頂部冷凝器改為精餾塔,可在一臺(tái)裝置中完成青霉素結(jié)晶與混合溶劑的分離回收兩個(gè)單元過(guò)程。