Princípio de funcionamento e processo tecnológico do filtro três-em-um cilindro-cônico, lavagem e secagem.

A máquina de filtração, lavagem e secagem (comumente conhecida como "três em um" na indústria) realiza processos contínuos como filtração, lavagem, secagem, esterilização e descarga de materiais. Seu modo de operação é em lote (operação intermitente) e é amplamente utilizada nas indústrias farmacêutica, alimentícia, de pesticidas, química e outras, evitando perdas de material, poluição e danos ambientais que podem ocorrer durante a transferência de materiais. A estrutura atual da máquina três em um é do tipo placa plana, mas alguns defeitos foram identificados em sua produção e uso prolongados, como: área de filtragem circular de fundo plano pequena; descarga lateral que resulta em descarga incompleta; efeito de secagem não ideal, com revolvimento do material durante o processo de secagem; baixa eficiência de transferência de calor; e efeito de secagem limitado.

Para superar os problemas e deficiências na combinação dos equipamentos unitários mencionados acima e, ao mesmo tempo, atender à transformação da indústria química para alta qualidade, alto valor agregado, multivarietais e em pequenos lotes, a Wuxi ZhangHua Machinery Co., Ltd. realizou um extenso trabalho de projeto e desenvolvimento, culminando no desenvolvimento bem-sucedido do secador de filtro de reação multifuncional cilindro-cônico, que integra filtração, lavagem e secagem. O equipamento obteve patente (número da patente: ZL201721560677.6), representando uma melhoria significativa no desempenho técnico, desde o projeto estrutural até a aplicação. O equipamento atende aos requisitos regulamentares da indústria farmacêutica.

O equipamento possui três funções principais: filtragem, lavagem e secagem, além de diversas outras funções como reação, extração, cristalização, concentração, evaporação, mistura e trituração, sendo classificado como um equipamento multifuncional aprimorado.

Princípio de funcionamento da máquina multifuncional de lavagem e secagem por filtro de reação cilíndrico-cônico

A nova máquina de lavagem e secagem por filtro possui uma estrutura cilíndrica-cônica. Há camisas de aquecimento no corpo do cilindro e no corpo do cone inferior para aquecer ou resfriar os materiais. Dentro da máquina multifuncional, existem eixos ocos e eixos ocos de ângulo variável e passo variável. O dispositivo de agitação espiral agita, mistura e levanta o material, impulsionando-o para fora durante a descarga. Um dispositivo de filtragem cônica com estrutura relativamente complexa é instalado no cone inferior, e um dispositivo de descarga de abertura rápida sem ângulo morto, especialmente projetado, ou uma válvula de esfera de descarga pneumática sem ângulo morto, é instalado na parte inferior do equipamento.

Na etapa de reação, os reagentes são adicionados pela parte superior, e a estrutura de agitação exclusiva garante a homogeneização dos materiais dentro da máquina. O aquecimento e o resfriamento simultâneos dos materiais são realizados através da camisa cilíndrica, da camisa cônica, do eixo oco e da lâmina espiral oca, permitindo que a reação ocorra por completo. Na etapa de filtração, a máquina filtra e seca o material por meio de pressurização ou vácuo, adicionando-se líquido de lavagem. O material é então automaticamente repolpado e lavado diversas vezes dentro da máquina, sendo então prensado e seco após atender aos requisitos de lavagem. Na etapa de secagem, a camisa cilíndrica, a camisa cônica, o eixo oco e a fita oca aquecem o material simultaneamente, criando vácuo na parte superior, garantindo a secagem hermética e em baixa temperatura. Após a secagem, o material é selado e descarregado automaticamente.

Fluxograma do processo de lavagem e secagem de filtro de reação multifuncional tipo barril-cônico

1. Reação de agitação

Adicione o material (sólido-líquido, líquido-líquido ou gás-líquido) que precisa reagir através da porta de alimentação na parte superior do equipamento, ligue o motor e o redutor e faça o eixo oco e a fita oca girarem no sentido horário (vista de cima para baixo). A estrutura de agitação exclusiva permite que os materiais sejam completamente misturados e reajam por completo na máquina. Caso seja necessário aquecer ou resfriar os materiais durante a reação, um fluido de aquecimento ou refrigerante pode ser introduzido no cilindro e na camisa do cone, bem como no eixo oco e na fita espiral oca. O fluido de aquecimento ou resfriamento pode circular continuamente para completar o aquecimento ou resfriamento do material, atendendo às condições de processo necessárias para a reação.

2. Filtração por pressão ou filtração a vácuo

Após o término da reação, abra a saída do filtrado inferior, passe ar comprimido ou nitrogênio gasoso para o equipamento e filtre a mistura sólido-líquido resultante sob pressão até que o material na máquina esteja seco. Também é possível aplicar vácuo na saída do filtrado para filtrar o material a vácuo até que o filtrado seja drenado. Durante a filtração, o eixo oco e a correia helicoidal oca podem girar no sentido horário (visto de cima) para elevar o material. A correia helicoidal oca, ao girar, limita a espessura da camada de torta de filtração, de modo que o material fique em uma camada fina, aumentando a taxa de filtração.

Para materiais fáceis de filtrar, não é necessário agitar durante a filtração, e os materiais são filtrados diretamente até secarem.

3. Pode ser lavado e filtrado diversas vezes.

Após a filtração de alguns materiais, é necessário lavá-los diversas vezes. A máquina multifuncional de reação, filtração e secagem é o equipamento ideal para a lavagem repetida desses materiais.

Após a secagem do material na máquina, o líquido de lavagem pode ser adicionado à entrada superior. Em seguida, através da agitação do eixo oco e da fita oca, a torta de filtração é homogeneizada e repolpada uniformemente, sendo o material prensado e seco por agitação. Caso uma lavagem não seja suficiente, podem ser realizadas várias lavagens. Dessa forma, os passos acima podem ser repetidos diversas vezes. A operação é muito prática e exige pouca mão de obra.

O material é lavado pelo método acima, que denominamos método de lavagem intermitente.

Como o material é prensado a seco e depois lavado com líquido de lavagem, embora as válvulas sejam abertas e fechadas um pouco mais vezes durante a operação, utiliza-se menos líquido de lavagem. A máquina também pode lavar os materiais continuamente, ou seja, prensar continuamente o líquido de lavagem com uma bomba ou outro método, utilizando a pressão do líquido para filtrar, enquanto o eixo oco e a fita oca são continuamente agitados, e o filtrado é continuamente descarregado pela saída de filtrado até que os requisitos de lavagem sejam atendidos, sendo então a torta de filtração finalmente prensada a seco. Este método de lavagem contínua geralmente utiliza mais líquido de lavagem do que a lavagem intermitente, mas é mais conveniente de operar.

4. Secagem e descarga a vácuo

A torta de filtração, após ser filtrada, lavada e seca, permanece na máquina. Nesse momento, o fluido de aquecimento é passado pela camisa do cilindro, pela camisa do cone, pelo eixo oco e pela correia helicoidal oca para aquecer o material. Simultaneamente, o eixo oco e a correia helicoidal oca continuam girando no sentido horário (vista de cima) para elevar o material e misturá-lo completamente, enquanto o vácuo é aplicado na parte superior do equipamento para que o material seque em um ambiente hermético dentro da máquina. Como o eixo oco e a correia helicoidal oca são aquecidos internamente, além do aquecimento da camisa, e a secagem ocorre sob vácuo, a eficiência da secagem é muito alta.

Após a secagem, abra a porta de descarga rápida na parte inferior do equipamento, de modo que o eixo oco e a fita oca girem no sentido anti-horário (visto de cima), e os materiais secos na máquina sejam automaticamente empurrados para a porta de descarga.

Até o momento, os processos de reação, filtração, lavagem e secagem de um lote de materiais foram concluídos.