Secīgās apstrādes izaicinājums
Ķīmiskie pārstrādātāji un farmācijas ražotāji izmanto vienu un to pašu aprīkojumu dažādu produktu apstrādei. Reaktors var sildīt produktu A pirmdien, tīrīt un sildīt produktu B otrdien. Reaktorā iegremdētais siltummainis saskaras ar abiem produktiem. Neskatoties uz rūpīgu tīrīšanu starp partijām, siltummaiņa virsma var saglabāt nelielu daudzumu produkta A, kas piesārņo produktu B.
Metāla siltummaiņi ir īpaši problemātiski secīgai apstrādei. To oksīda virsmas ir mikro-rupjas un ķīmiski aktīvas. Produkta molekulas adsorbējas uz oksīda slāņa, izkliedējas virsmas mikro-plaisās un pretojas noņemšanai tīrīšanas laikā. Atlikušais piesārņojums, pat daudzos -uz- miljonos līmeņos, var būt nepieņemams farmaceitiskās tīrības standartiem vai var katalizēt nevēlamas reakcijas nākamajā produktā.
PTFE siltummainim ir ne-absorbējoša, ne-poraina, molekulāri gluda virsma. Produkta molekulas neadsorbējas. Tie neiekļūst. Tie tiek pilnībā noņemti, izmantojot standarta tīrīšanas protokolus. Šķērs-vannas piesārņojums no siltummaiņa virsmas ir praktiski novērsts.
Metālu virsmas absorbcijas mehānisms
Nerūsējošā tērauda un titāna virsmas ir pārklātas ar pasīvo oksīda plēvi -Cr₂O3 un Fe₂O3 uz nerūsējošā tērauda, bet TiO₂ uz titāna. Šīm oksīda plēvēm ir virsmas hidroksilgrupas (-OH), kas var izveidot ūdeņraža-saiti ar organiskajām molekulām procesa šķidrumā. Ūdeņraža saite ir vāja atsevišķi, bet kopumā pietiekami spēcīga, lai pēc nosusināšanas uz virsmas saglabātu produkta molekulāro slāni.
Oksīda virsma ir mikro-raupja, ar iezīmēm 0,1–1,0 μm mērogā. Produkta molekulas var fiziski iesprūst šajos virsmas nelīdzenumos. Ieslodzītās molekulas ir aizsargātas no tīrīšanas šķīduma, un tās nevar noņemt ar standarta tīrīšanas procedūrām.
Kad tiek ievadīts nākamais produkts, produkta A atlikumu molekulas lēnām desorbējas produktā B. Piesārņojums var tikt atklāts tikai tad, kad produkts B neiztur kvalitātes pārbaudi, un tad partiju var nodot metāllūžņos.
| Virsmas absorbcijas parametrs | Nerūsējošais tērauds | Titāns | PTFE |
|---|---|---|---|
| Virsmas ķīmija | Cr₂O₃/Fe₂O3 ar -OH grupām | TiO₂ ar -OH grupām | -CF₂- (nav polāro grupu) |
| Virsmas raupjums (Ra, μm) | 0.5-3.0 | 0.3-2.0 | 0.1-0.3 |
| Organiskās adsorbcijas tendence | Vidēji{0}}Augsti | Mērens | Ļoti zems |
| Tīrāmība | Labi (nepieciešamas agresīvas ķīmiskas vielas) | Labi | Lieliski (pietiek ar ūdens skalošanu daudziem produktiem) |
| Produkta atlikums pēc tīrīšanas (ug/cm²) | 0.5-5 | 0.2-3 | < 0.1 |
| Šķērs{0}}piesārņojuma risks | Mērens | Zema-Mērena | Ļoti zems |
Tīrīšanas apstiprināšanas vienkāršošana
Farmaceitiskajiem un{0}pārtikas procesiem ir nepieciešamas apstiprinātas tīrīšanas procedūras, kas parāda, ka iepriekšējā produkta atlieku daudzums ir mazāks par pieļaujamo. Apstiprināšana ietver siltummaiņa virsmas noslaukšanu pēc tīrīšanas un tampona analīzi, lai noteiktu, vai tamponā nav produkta. Validācija tiek atkārtota periodiski un ikreiz, kad mainās produktu secība.
Metāla siltummaiņiem ar to absorbējošām virsmām ir nepieciešama agresīva tīrīšana-karsta kodīga, skābes pasivēšana, intensīva skalošana-, lai sasniegtu atlikuma robežu. Tīrīšanas procedūra ir sarežģīta,-laikietilpīga, un pati par sevi ir jāvalidē. Katrs tīrīšanas cikls rada atkritumu plūsmu, kas ir jāapstrādā.
PTFE apmainītāji ar to neuzsūcošo virsmu{0}} ir vieglāk tīrāmi. Maigāki tīrīšanas līdzekļi, īsāks tīrīšanas laiks un mazāks skalošanas ūdens nodrošina nepieciešamo atlieku daudzumu. Tīrīšanas procedūru ir vienkāršāk apstiprināt. Atkritumu plūsma ir mazāka. Tīrīšanas cikla laiks ir īsāks, palielinot aprīkojuma pieejamību ražošanai.
Lēmums par speciālo aprīkojumu salīdzinājumā ar koplietojamu aprīkojumu
Dažās nozarēs savstarpējā piesārņojuma risks tiek uzskatīts par tik augstu{0}}, ka katram produktam ir norādīts īpašs aprīkojums-atsevišķi siltummaiņi-. Šī pieeja novērš savstarpēju-piesārņojumu, bet palielina kapitāla izmaksas.
PTFE siltummainis ar gandrīz -nulles absorbciju un izcilu tīrāmību ļauj izmantot kopīgu aprīkojumu bez šķērs{1}}piesārņojuma riska, ko rada metāliskie apmainītāji. Kapitāla izmaksu ietaupījums, izmantojot kopīgu aprīkojumu, var būt ievērojams-viens PTFE siltummainis, kas apkalpo vairākus produktus, nevis vairākus īpašus apmainītājus.
Kopsavilkums
PTFE siltummaiņi novērš šķērs{0}}vannas piesārņojumu secīgā apstrādē, izmantojot to ne-absorbējošo, molekulāri gludo virsmu, kas nesaglabā produkta molekulas. Metāla oksīda virsmas adsorbē organiskās vielas un aiztur atlikumus virsmas nelīdzenumā, radot savstarpējas-piesārņojuma risku pat pēc tīrīšanas. PTFE vienkāršo tīrīšanas apstiprināšanu, samazina tīrīšanas laiku un atkritumus, kā arī ļauj izmantot kopīgu aprīkojumu vietās, kur citādi būtu nepieciešami īpaši apmaiņas ierīces.
Inženiertehniskais atbalsts PTFE siltummaiņa specifikācijām vairāku{0}}produktu un farmācijas lietojumos ir pieejams, iesniedzot informāciju par produkta ķīmisko sastāvu, tīrīšanas procedūrām, atlieku limitiem un pašreizējām problēmām saistībā ar savstarpēju-piesārņojumu.
