一種凍干機用清洗站系統(tǒng)的設(shè)計

0引言

為保證凍干無菌生產(chǎn)工藝,凍干機內(nèi)部板層等風險部位需要在凍干前徹底清潔和消毒,最大可能減少污染風險^[1]。凍干機清洗用水要求量大且水質(zhì)潔凈度高,由于制水系統(tǒng)的制水速度有限,一般情況下不能保證凍干機批次連續(xù)清洗的用水量需求,所以對凍干機清洗前,一般使用儲水罐提前準備一定量的水,由于清洗潔凈效果還受到水壓大小的影響,清洗時會使用增壓泵把水罐內(nèi)的水增壓并打到凍干機內(nèi)以取得良好的清洗效果。這一過程有兩個問題:一是清洗水要保證其無菌水平需要溫度高于70℃ ^[2],但水存儲在水罐里,時間越長溫度越低,如不能及時用完,水溫很容易低于要求,增加污染風險;二是清洗水壓力高,凍干機內(nèi)清洗區(qū)域大,耗水量往往以噸計,純化水和注射用水的制備成本又比較高,所以如何盡量節(jié)約用水量也是一個亟待解決的問題^[3]。

1研究現(xiàn)狀

關(guān)于保證清洗水無菌水平的研究,有學(xué)者提出的方法是提高進入水罐前水的溫度^[4],即在儲水罐之前,通過外部加熱升高進水的溫度,使水溫達到80℃甚至90℃ ,以求清洗水使用前高于70℃ 。還有學(xué)者采用對供水進行二次加熱的辦法^[5],即在水罐到凍干機的管路上安裝換熱裝置,以提高給凍干機清洗用水的溫度,使其溫度保持70℃以上。上述兩種方法均存在一些缺點,比如提高水溫、增加保溫,水儲存時間久了溫度還是會降下來;供水管路上加換熱器,供

水的溫度達到了要求,但水罐里的水儲存過程中的溫度仍可能低于70℃,存在污染的風險。

關(guān)于清洗節(jié)水的問題,主要解決辦法有單罐循環(huán)清洗^[6]和多罐分級清洗^[7]兩種方式。單罐循環(huán)清洗,配置有自吸泵可以把清洗凍干機的水吸回水罐,實現(xiàn)清洗水在凍干機和水罐之間的循環(huán)流動,但是單一的水質(zhì),加上回水影響,清洗水的潔凈質(zhì)量不能保證,難以取得更高等級要求的清洗效果。多罐分級清洗,每個水罐里水的潔凈級別不一樣,先用級別低的水給凍干機粗洗,然后依次提高清洗水的潔凈級別進行精洗,以最終達到凍干機的清潔要求,這樣做可以相對降低清洗成本,但該方法實際的用水量并沒有減少,只是降低了高成本的用水量。

2設(shè)計說明

凍干機用清洗站系統(tǒng)設(shè)計有兩個水罐,分別儲存凍干機清洗用的純化水和注射水,兩個水罐里的水都可實現(xiàn)循環(huán)保溫功能,配合供水泵和回水泵及其管路,清洗站可實現(xiàn)凍干機純化水清洗、注射水清洗、沖洗排污、循環(huán)清洗、注射水回收等功能。為了實現(xiàn)上述功能,凍干機用清洗站系統(tǒng)設(shè)計了純化水罐、注射水罐、供水泵及管路、回水泵及管路、換熱器及保溫循環(huán)管路等,如圖1所示。

下面結(jié)合圖2說明凍干機用清洗站系統(tǒng)各部分的工作過程。

凍干機用清洗站系統(tǒng)啟動后,注射水罐呼吸器加熱器11和純化水罐呼吸器加熱器14分別開始工作,根據(jù)注射水罐呼吸器溫度探頭12和純化水罐呼吸器溫度探頭15監(jiān)測到的呼吸器溫度,控制注射水罐呼吸器和純化水罐呼吸器溫度維持在設(shè)定溫度之上,以防呼吸器上產(chǎn)生的冷凝水影響呼吸器的通透性。

在給凍干機進行清洗前,注射水罐和純化水罐首先進行注水,注射水進水閥1和純化水進水閥2打開,當注射水罐水位計13和純化水罐水位計16監(jiān)測到的各個水罐到達設(shè)定注水水位后,注射水進水閥1和純化水進水閥2關(guān)閉。

注射水罐和純化水罐注水完成后,兩個水罐可以分別進行自循環(huán)保溫,下面以注射水罐自循環(huán)過程為例進行說明:首先注射水罐循環(huán)出水閥17和注射水罐循環(huán)回水閥3打開,回水泵22啟動,只要回水泵流量開關(guān)21有信號,回水泵22將繼續(xù)工作,如果回水泵流量開關(guān)21信號消失10 s以上,回水泵22將停止工作并報警。當循環(huán)水溫度探頭5的溫度低于70℃時,蒸汽閥7打開,蒸汽經(jīng)過蒸汽手動調(diào)節(jié)閥8調(diào)整適量大小后,進入換熱器6給循環(huán)水加熱,換熱后形成的冷凝水和剩余蒸汽經(jīng)過手動調(diào)節(jié)疏水閥9和疏水閥10排走。當循環(huán)水溫度探頭5的溫度高于75℃后,蒸汽閥7關(guān)閉。通過上述方式,注射水罐中的水經(jīng)過循環(huán)加熱始終保持在70℃以上。

凍干機清洗開始,首先進行純化水粗洗排污過程,純化水罐供水閥20打開,供水管路放空閥34打開30 s后關(guān)閉,供水泵29注入引水后啟動,供給清洗純化水給凍干機進行沖洗。只要供水泵流量開關(guān)26有信號,供水泵29將繼續(xù)工作,如果供水泵流量開關(guān)26信號消失10 s以上,供水泵29將停止工作并報警;如果供水壓力變送器27和供水壓力表28壓力超過500kpa(5 bar),供水泵29也將停止工作并報警;如果供水溫度探頭25的溫度低于70℃ ,純化水罐開始自循環(huán)加熱并報警。如無報警,回水泵排水閥24打開,回水泵22啟動,把凍干機沖洗后的污水直接排掉。

凍干機經(jīng)過粗洗排污后,進入純化水循環(huán)清洗過程,回水泵排水閥24關(guān)閉,純化水罐循環(huán)回水閥4打開,供水泵29和回水泵22繼續(xù)工作,清洗水在凍干機和純化水罐之間循環(huán)使用。如果供水泵流量開關(guān)26和回水泵流量開關(guān)21信號消失10 s以上,供水泵29和回水泵22將會停止,它們停止工作延時60s后,還會再次啟動繼續(xù)循環(huán)清洗。

在純化水循環(huán)清洗結(jié)束后,純化水罐將會被清空,進入注射水最終清洗并回收階段,注射水罐供水閥18打開,供水泵29啟動,純化水罐循環(huán)回水閥4打開后,回水泵22啟動,注射水在給凍干機清洗結(jié)束后回到純化水罐儲存起來,以備下次或給另一臺凍干機粗洗排污使用。如純化水罐水位計16監(jiān)測到水位到達最高水位后,回水泵排水閥24打開,純化水罐循環(huán)回水閥4關(guān)閉,多余的回水將被排走。

3 驗證

在清洗站系統(tǒng)和20 m2凍干機管路連接后進行聯(lián)動清洗測試,分別記錄清洗過程中各工作階段清洗供水溫度、純化水罐內(nèi)水溫度和注射水罐內(nèi)水溫度的最小值,結(jié)果如表1所示。

從表1可以看到,凍干機用清洗站系統(tǒng)可以在凍干機清洗使用之前和使用過程中,通過換熱器和保溫循環(huán)管路保證水罐內(nèi)清洗水的溫度一直維持在70℃以上,從而解決了水罐內(nèi)的水儲存過程中降溫的問題,減少了污染的風險。

把凍干機清洗次數(shù)分別設(shè)為3、4、5次,比較雙罐分級清洗方法和本方案的清洗用水總量,比較結(jié)果如表2所示。

從表2可見,凍干機用清洗站系統(tǒng)通過純化水粗洗排污、循環(huán)清洗、注射水最終清洗水回收的方式對凍干機進行清洗的方案能有效減少用水量,清洗次數(shù)越多,節(jié)水效果越明顯。

4結(jié)束語

本文介紹了一種凍干機用清洗站系統(tǒng)的設(shè)計,并對該系統(tǒng)進行了測試,測試結(jié)果表明:該清洗站系統(tǒng)通過循環(huán)保溫、純化水粗洗、循環(huán)清洗和注射水最終清洗并回收的方式,在保證清洗水潔凈質(zhì)量的前提下,節(jié)約了清洗用水總量。

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2024年第14期第12篇