我们常常接到这样的订单,客户在采购了实验室乳化机或其他款实验室设备后一段时间,又会再来采购一台中试乳化搅拌机。通常,配方和工艺是在实验室规模上进行研发的,批量约为1~10 kg,研发完成后会转移到批量为1000 kg及以上的大型生产设备上。一般情况下,批量大小仅增大为原来的10倍,例如,从10 kg增大至100 kg,从100 kg增大至1000 kg。工艺放大需要注意哪些问题,一起来了解一下。
在研发陌生的配方或工艺时,需清楚:该工艺或产品的生产在更大批量下可能会变得不可预测,并因此带来巨大的风险。如果想要在产品的整个生命周期内完全避免此类事件发生,那么根据参数研发准确且完整的放大模型就非常必要。仔细观察工艺的各个步骤可以发现,当批量乘以10时,所有的尺寸和元素并不一定会以相同的比例增加。
在现实中,因为一些限制条件,会使得精确计算放大变得更加困难。例如,市面上的电动机仅有几种特定的额定转速,并且不能记录性能增量。即使电动机是根据零件清单定制的,也只有部分尺寸可用。此外,不同厂家生产的电动机的几何结构、机械以及产品特有的多重特征也会给计算带来影响,所以在这种情况下的计算并不精确,只能是种近似结果。
工艺放大中最常见的问题是反应选择性改变,这会影响到产品的产率和纯度,这主要是小试的混合效果和生产不一致。如果在小试已经评估过转速的影响,在出现问题时,就会快速找到原因,中试车间的乳化反应釜都配有变频调速,可以进行适当的调整以确定合适的转速。在实验室中由于物料体积较小,搅拌效率好,传热、传质的问题表现不明显,但是在中试放大时,由于搅拌效率的影响,传热,传质的问题就突出地暴露出来。因此,中试放大时必须根据物料性质和反应特点注意研究搅拌器的型式,考察搅拌速度对反应规律的影响,特别是在固-液非均相反应时,要选择合乎反应要求的搅拌器型式和适宜的搅拌速度。避免复杂在工艺发展和放大中要尽可能简单,越简单,产生工艺错误的机会越少。
在原料药工艺放大时需要考虑乳化搅拌机设备的可用性,对于混合乳化机设备的可用性评价应注意一下六点:
- 混合状态是否满足工艺要求;
- 反应设备的最小投料溶剂是多少;
- 加热介质是否有温度指示且可控制在工艺要求的范围内;
- 滴液点的温度是否可控制(滴液是否达到足够的低温,滴液是否足够稀释,滴液位置是否处于搅拌最大处,滴液的分布是否满足工艺要求等);
- 反应设备是否做到了工艺要求的清洗和干燥程度;
- 反应设备是否达到了工艺要求的密封程度。
事实上,实验室阶段获得的最佳反应条件不一定能符合中试放大要求。开始中试放大时应考虑所需各种设备的材质和型式,并考察是否合适,尤其应注意接触腐蚀性物料的设备材质的选择。意凯的各系列乳化搅拌机设备的小试、中试、生产型、大生产型,它们在规格配置上,充分考虑到了其中的影响因素。如:放热反应中的加料方式以更方便控制加料速度;乳化反应釜的传热面积与传热系数,以及制冷剂等因素进行深入的试验研究。掌握这些要素在放大时设备的变化规律,并经过严密科学的数据计算,以得到更合适的相应规格设置。以此为依据的相应结构、规格与配置等的设置,可很友好的进行小试、中试、生产、大生产的衔接。同时,在意凯这里,客户可以在十万级净化实验室配备的专业设备试料或改进调整工艺,测试任何类型的机器,或进行放大和生产批次测试。同时客户也可获得有关技术设备和扩展功能的专家的建议和支持。通过可持续和创新的解决方案,意凯推动客户实现眼前的成功,并帮助他们塑造未来的市场。