مبدأ العمل والعملية التكنولوجية لمرشح الأسطوانة المخروطية ثلاثي الوظائف، والغسيل والتجفيف

تُتيح آلة الغسيل والتجفيف بالترشيح (المعروفة في الصناعة باسم "ثلاثية الوظائف") إمكانية إجراء عمليات متواصلة تشمل الترشيح والغسيل والتجفيف والتعقيم وتفريغ المواد. وتعمل بنظام الدفعات (التشغيل المتقطع)، وتُستخدم على نطاق واسع في مجالات المستحضرات الصيدلانية والأغذية والمبيدات الحشرية والمواد الكيميائية وغيرها، مما يُجنّب فقدان المواد والتلوث البيئي الذي قد يحدث أثناء نقلها. يُعدّ الهيكل الحالي ثلاثي الوظائف من النوع ذي الألواح المسطحة، ولكن وُجدت بعض العيوب بعد الاستخدام والإنتاج على المدى الطويل، مثل: صغر مساحة المرشح الدائري ذي القاع المسطح؛ وعدم اكتمال التفريغ الجانبي؛ وعدم كفاءة التجفيف؛ وقلة تقليب المواد أثناء عملية التجفيف؛ وانخفاض كفاءة نقل الحرارة؛ ومحدودية فعالية التجفيف.

سعياً للتغلب على المشكلات والقصور في دمج المعدات المذكورة أعلاه، ومواكبةً في الوقت نفسه لتحوّل الصناعة الكيميائية نحو إنتاج عالي الجودة والقيمة المضافة، ومتعدد الأصناف، وبكميات صغيرة، قامت شركة ووشي تشانغ هوا للآلات المحدودة بجهود مكثفة في التصميم والتطوير، ونجحت في نهاية المطاف في تطوير مجفف مرشح التفاعل الأسطواني المخروطي متعدد الوظائف، الذي يدمج الترشيح والغسيل والتجفيف، وحصل على براءة اختراع (رقم براءة الاختراع: ZL201721560677.6)، مما حقق تحسناً كبيراً في الأداء التقني للمعدات، بدءاً من التصميم الهيكلي وصولاً إلى التطبيق العملي، بما يتوافق مع المتطلبات التنظيمية ذات الصلة في صناعة الأدوية.

يحتوي الجهاز على ثلاث وظائف رئيسية هي الترشيح والغسل والتجفيف، كما أنه يحتوي على العديد من الوظائف مثل التفاعل والاستخلاص والتبلور والتركيز والتبخير والخلط والسحق، وهو ما ينتمي إلى المعدات متعددة الوظائف المحسنة.

مبدأ عمل آلة غسل وتجفيف مرشح التفاعل المخروطي الأسطواني متعدد الوظائف

تتميز آلة غسل وتجفيف المرشحات الجديدة بهيكل أسطواني مخروطي. تحتوي على أغلفة تسخين على جسم الأسطوانة وجسم المخروط السفلي لتسخين أو تبريد المواد. كما تحتوي الآلة متعددة الوظائف على أعمدة مجوفة وأعمدة مجوفة متغيرة الزاوية والخطوة. يقوم جهاز التقليب الحلزوني بتقليب المواد ورفعها، ثم يدفعها للخارج عند التفريغ. تم تركيب جهاز ترشيح مخروطي ذي بنية معقدة نسبيًا في المخروط السفلي، بينما تم تركيب جهاز تفريغ سريع الفتح بدون زاوية ميتة مصمم خصيصًا، أو صمام كروي هوائي للتفريغ بدون زاوية ميتة، في أسفل الجهاز.

في مرحلة التفاعل، تُضاف مواد التفاعل من الأعلى، ويضمن تصميم التحريك الفريد تقليب المواد بالتساوي داخل الجهاز. كما تُسخّن أو تُبرّد المواد في آنٍ واحد عبر الغلاف الأسطواني، والغلاف المخروطي، والعمود المجوف، والشفرة الحلزونية المجوفة، مما يُتيح تفاعل المواد بشكل كامل داخل الجهاز. في مرحلة الترشيح، يقوم الجهاز بترشيح وتجفيف المواد عن طريق الضغط أو التفريغ، مع إضافة سائل الغسيل، مما يسمح بإعادة تدوير المواد وغسلها تلقائيًا عدة مرات داخل الجهاز، ثم تُكبس لتجفيفها بعد استيفاء متطلبات الغسيل. في مرحلة التجفيف، يُسخّن الغلاف الأسطواني، والغلاف المخروطي، والعمود المجوف، والشريط المجوف المواد في الوقت نفسه، مع تفريغ الجزء العلوي، مما يُؤدي إلى تجفيف المواد في بيئة محكمة الإغلاق عند درجة حرارة منخفضة، ثم يُغلق الجهاز تلقائيًا ويُفرغ المواد بعد التجفيف.

مخطط تدفق عملية غسل وتجفيف مرشح التفاعل متعدد الوظائف ذو البرميل والمخروط

1. تفاعل التحريك

أضف المادة المراد تفاعلها (صلبة-سائلة، سائلة-سائلة، أو غازية-سائلة) من منفذ التغذية أعلى الجهاز، ثم شغّل المحرك والمخفض، ودع العمود المجوف والشريط المجوف يدوران باتجاه عقارب الساعة (عند النظر من الأعلى). يضمن تصميم التحريك الفريد خلط المواد وتفاعلها بشكل كامل داخل الجهاز. في حال الرغبة بتسخين أو تبريد المواد أثناء التفاعل، يمكن إدخال وسيط تسخين أو تبريد إلى الأسطوانة والغطاء المخروطي، بالإضافة إلى العمود المجوف والحزام الحلزوني المجوف. يُعاد تدوير وسيط التسخين أو التبريد باستمرار لإتمام عملية التسخين أو التبريد، بما يتوافق مع شروط التفاعل المطلوبة.

2. الترشيح بالضغط أو الترشيح بالتفريغ

بعد انتهاء التفاعل، افتح منفذ الرشاحة السفلية، ومرر هواءً مضغوطًا أو غاز نيتروجين إلى الجهاز، ثم قم بترشيح خليط المواد الصلبة والسائلة المتفاعل تحت ضغط حتى تجف المواد داخل الجهاز. يمكن أيضًا سحب الهواء من منفذ الرشاحة لترشيح المواد بالتفريغ حتى يتم تصريف الرشاحة. أثناء الترشيح، يمكن تدوير العمود المجوف وحزام اللولب المجوف في اتجاه عقارب الساعة (عند النظر من الأعلى) لرفع المواد، كما يحد حزام اللولب المجوف من سمك طبقة كعكة الترشيح أثناء الدوران، مما يجعل المواد في طبقة رقيقة من كعكة الترشيح، وبالتالي زيادة معدل الترشيح.

بالنسبة للمواد التي يسهل ترشيحها، فليس من الضروري التقليب أثناء الترشيح، ويتم ترشيح المواد مباشرة حتى تجف.

3. يمكن غسله وتصفيته عدة مرات

بعد ترشيح بعض المواد، يلزم غسلها عدة مرات. تُعدّ آلة التفاعل والترشيح والتجفيف متعددة الوظائف معدات مثالية لغسل المواد بشكل متكرر.

بعد تجفيف المادة في الآلة، يُضاف سائل الغسيل إلى مدخل سائل الغسيل العلوي. ثم، من خلال تقليب العمود المجوف والشريط المجوف، تُعاد تدوير كعكة الترشيح بالتساوي، ويُقلب اللب جيدًا قبل ضغط المادة لتجفيفها. إذا لم تكن الغسلة الواحدة كافية، يمكن تكرارها عدة مرات. في هذه الحالة، يمكن تكرار الخطوات السابقة عدة مرات. العملية سهلة للغاية ولا تتطلب جهدًا كبيرًا.

يتم غسل المادة بالطريقة المذكورة أعلاه، ونسميها طريقة الغسيل المتقطع.

بما أن المادة تُضغط حتى تجف ثم تُغسل بسائل الغسيل، فعلى الرغم من فتح الصمامات وإغلاقها مرات أكثر أثناء التشغيل، إلا أن كمية سائل الغسيل المستخدمة تكون أقل. يمكن للآلة أيضًا غسل المواد بشكل مستمر، أي ضغط سائل الغسيل باستمرار باستخدام مضخة أو غيرها من الطرق، واستخدام ضغط سائل الغسيل للترشيح، مع استمرار تقليب العمود المجوف والشريط المجوف، ويتم تصريف الراشح باستمرار من مخرج الراشح حتى يتم استيفاء متطلبات الغسيل، ثم تُضغط كعكة الترشيح حتى تجف تمامًا. تستخدم طريقة الغسيل المستمر هذه عادةً كمية أكبر من سائل الغسيل مقارنةً بالغسيل المتقطع، ولكنها أسهل في التشغيل.

4. التجفيف والتفريغ بالتفريغ

تبقى كعكة الترشيح، بعد ترشيحها أو غسلها وتصفيتها وتجفيفها، داخل الجهاز. في هذه الأثناء، يُمرر وسيط التسخين إلى غلاف الأسطوانة، وغلاف المخروط، والعمود المجوف، وحزام اللولب المجوف لتسخين المادة. في الوقت نفسه، يستمر العمود المجوف وحزام اللولب المجوف بالدوران في اتجاه عقارب الساعة (عند النظر من الأعلى) لرفع المادة وتقليبها جيدًا، بينما يتم تفريغ الهواء من أعلى الجهاز لتجفيف المادة داخله في بيئة محكمة الإغلاق. نظرًا لتسخين العمود المجوف والحزام المجوف من الداخل بالإضافة إلى تسخين الغلاف، ولأن التجفيف يتم في ظروف تفريغ الهواء، فإن كفاءة التجفيف عالية جدًا.

بعد التجفيف، افتح منفذ التفريغ السريع في الجزء السفلي من الجهاز، بحيث يدور العمود المجوف والشريط المجوف عكس اتجاه عقارب الساعة (عند النظر من الأعلى)، وسيتم دفع المواد المجففة في الجهاز تلقائيًا إلى منفذ التفريغ.

حتى الآن، اكتملت عمليات التفاعل والترشيح والغسل والتجفيف لمجموعة من المواد.