Эмульсии, суспензии, гели, растворы — приготовление и упаковка (Оборудование для производств малой и средней мощности)/ «Фармацевтические технологии и упаковка» №6, 2013

Рис.1. Установка УПЭС-0.01/0.55 с объёмом рабочей ёмкости 10 литров предназначена для лабораторных, учебных целей и опытных производств. Установка разработана с учётом возможности последующего масштабирования технологического процесса при переходе на установки с ёмкостями большего объёма.

Широкий класс продукции химических, фармацевтических, косметических производств выпускается в форме эмульсий, суспензий, гелей и растворов. Продукция в такой форме удобна и в производстве, и в применении. Наряду с крупными промышленными производствами существует также потребность в выпуске небольших по объему партий продукции. Оборудование для оснащения именно таких производств с выпуском продукции до нескольких тонн за рабочую смену разрабатывает и изготавливает уже более двадцати лет Инновационно-техническое предприятие «ПРОМБИОФИТ». Продуманное сочетание автоматизации и ручного труда оператора определяет такие характеристики выпускаемого предприятием оборудования как большая производительность, невысокая цена, обеспечение технологических требований, гибкость (быстрая адаптация к новым условиям производства), а также невысокие требования к квалификации операторов и технической подготовке производственных помещений. В настоящее время оборудование с маркой «ПРОМБИОФИТ» для приготовления гомогенных жидких и пастообразных продуктов, для их фасовки в потребительскую тару, укупорки и этикетирования успешно работает на тысячах малых и средних предприятий России и близлежащих стран.

В технологии приготовления любого продукта имеются свои специфические особенности. Однако большинство технологических процессов приготовления гомогенных жидких и пастообразных продуктов включает в себя такие основные стадии, как первичное перемешивание исходных компонентов, термическая обработка смеси, качественное перемешивание смеси (гомогенизация, эмульгирование, …). Все эти стадии технологического процесса могут быть реализованы в условиях производств малой и средней мощности на выпускаемых предприятием установках приготовления эмульсий и суспензий серии УПЭС (Таблица 1).

Рис.2. При работе насоса-гомогенизатора серии НГД исходная смесь засасывается в рабочий объём гомогенизирующей головки, проходя последовательного через каналы статорного диска и ротора подвергается необходимой обработке и отбрасывается в тангенциальный отвод обечайки.

Модификации установок с объёмом рабочей ёмкости 10 и 20 литров предназначены для лабораторной отработки технологии, выпуска опытных партий продукции и учебных целей (рис. 1), а модификации с ёмкостями бoльшего объёма — для оснащения производственных цехов и постоянного выпуска товарной продукции.

Установки УПЭС имеют рабочую ёмкость (реактор) с перемешивающим устройством и пароводяной «рубашкой». Нижний выпуск ёмкости соединён со входом насоса-гомогенизатора роторно-пульсационного типа серии НГД, выход которого посредством гибкого трубопровода с регулирующей и запорной арматурой соединён в свою очередь с патрубком возврата продукта в рабочую ёмкость. Образованный этими элементами циркуляционный контур обеспечивает возможность многократной циклической обработки смеси с целью получения продукта с требуемыми характеристиками.

Сам реактор выполнен в виде цилиндрической ёмкости с коническим дном. На крышке ёмкости закреплен электропривод низкооборотного перемешивающего устройства с мешалкой рамного или винтового (для густых продуктов) типа. Скорость вращения мешалки в стандартной модификации составляет 60 об./мин. При необходимости электропривод перемешивающего устройства может быть дооснащен электронным блоком регулировки частоты вращения (блок ПЧ).

Рис.3. Напорные характеристики насосов-гомогенизаторов серии НГД. По производительности (подача по воде) семейство установок серии НГД перекрывает диапазон от 0.8 до 26 м3/час.

Циркуляционный контур установки собран из элементов с быстросъёмными браслетными соединениями типа КЛАМП. Гибкий трубопровод в зависимости от состава приготавливаемой смеси выполняется либо в виде сильфона из нержавеющей стали, либо в виде резинопластикового шланга с нержавеющими монтажными наконечниками. Патрубок возврата продукта в рабочую ёмкость имеет тангенциальное расположение на боковой стенке, что позволяет уменьшить пенообразование в процессе приготовления продукта. Для этой же цели применяется электромеханический пеногаситель ЭПМ-3, который, при необходимости, дополнительно устанавливается на крышке ёмкости. Конечная стадия приготовления продукта, при которой происходит тонкое перемешивание и диспергирование смеси, осуществляется в гомогенизирующей головке насоса-гомогенизатора НГД (рис. 2). Выпускаются насосы-гомогенизаторы серии НГД предприятием ИТП «ПРОМБИОФИТ» в восьми модификациях с мощностью электродвигателей от 0.55 до 15.0 кВт, что позволяет фактически полностью перекрыть потребности производителей эмульсий и суспензий в оборудовании такого типа (рис. 3).

Рис.4. Автор изобретения Роторно-пульсационного аппарата (РПА) Элеонора Ивановна Артамоновна (на фото слева) в демонстрационном зале ИТП «ПРОМБИОФИТ» рассказывает Аверкиеву В.В. и Свершовой Н.И. об истории создания и практически неограниченных возможностях применения РПА в различных технологических процессах (Москва, 2013г).

Необходимо отметить, что в настоящее время различные модификации гидродинамических устройств роторно-пульсационного типа занимают все более прочные лидирующие позиции в ряду технологического оборудования для диспергирования и гомогенизации смесей в различных производственных отраслях, в том числе в косметической и пищевой промышленности, фармакологии, в производстве ветеринарных препаратов и дезинфицирующих средств… Интересно, что первые опытные образцы такого оборудования, получившего название роторно-пульсационный аппарат (РПА), были разработаны в СССР советскими инженерами-изобретателями супругами Спириным П.А. и Артамоновой Э.И. в 1974-75 гг., а уже в 1978 году был изготовлен первый РПА промышленного назначения. Об истории создания РПА и работе по их совершенствованию сотрудникам ИТП «ПРОМБИОФИТ» рассказала сама автор разработки Э. И. Артамонова (рис. 4). Она же рассказала о более чем тридцатилетней практической работе создателей РПА совместно с производственниками и учеными ряда организаций, которая позволила им сформулировать программу эффективного применения этих аппаратов в различных отраслях народного хозяйства. Так, в области фармакологии и производства косметики в качестве перспективных направлений в программе указаны: изготовление лекарственных препаратов и косметических средств наружного и внутреннего применения с улучшенной дисперсностью препаратов и, соответственно, с улучшенными проникающими свойствами; получение устойчивых коллоидных растворов и кинетически стойких эмульсий, а также клеёв для склеивания органических тканей; изменение вкусовых качеств препаратов и микстур внутреннего применения без изменения их лечебных свойств. Несомненно, в каждом конкретном случае требуется детальная отработка технологии производства новой продукции, серьёзная совместная работа технологов и конструкторов.

Рис.5. Установка розлива УД-2П с дополнительной расходной ёмкостью для розлива жидких и пастообразных продуктов малыми дозами.

После этапа приготовления продукции в любом производстве следующим этапом является её расфасовка и упаковка, нанесение на тару необходимой информации и этикеток. Для выполнения всех этих операций конструкторами предприятия ИТП «ПРОМБИОФИТ» разработаны малогабаритные полуавтоматические установки, которые могут эксплуатироваться как в составе технологических производственных цепочек, так и самостоятельно, каждая установка отдельно.

Для розлива готовой продукции в потребительскую тару предприятие выпускает полуавтоматические установки розлива жидких и пастообразных продуктов УД-2. Объёмный дозированный розлив в этих установках осуществляется одновременно по двум каналам, общая производительность зависит от объёма дозы, навыков оператора, физических свойств продукта и составляет 700-1200 доз/час. Величина дозы легко изменяется оператором в пределах от 100% до 20% объема дозирующего цилиндра (типоразмеры дозирующих цилиндров — 1 литр, 500 мл, 250 мл, 50 мл; общий диапазон регулировки 1 литр — 10 мл). Для розлива продуктов с твёрдыми включениями и сгустками выпускается модификация установки УД-2П с крановыми распределителями, которая при розливе малыми дозами дооснащается расходной ёмкостью (рис. 5).

Для укупорки наполненной тары пластмассовыми колпачками с резьбой предназначено полуавтоматическое устройство укупорки УУ-3ПН на стойке с упором для фиксации тары или на пружинной подвеске. Специальные сменные укупорочные головки (изготавливаются под заказ) позволяют закрывать тару колпачками с клапаном, дозатором, распылителем и т. д. Другие модификации устройств укупорки тары, изготавливаемые на предприятии, позволяют проводить укупорку тары колпачками без резьбы разной конструкции, кронен-пробками, крышками твист-офф, алюминиевыми колпачками «под винт», заваривать пластиковые банки контрольными мембранами из алюминиевой фольги.

Реальную конкуренцию зарубежным аналогам составляют в настоящее время разработанные и выпускаемые специалистами предприятия ИТП «ПРОМБИОФИТ» малогабаритные многофункциональные машины для нанесения самоклеящихся этикеток. Так, настольная модификация этикетировочной машины ЭМ-4П.Мини обеспечивает нанесение самоклеящихся этикеток на плоскую, цилиндрическую или эллиптическую в сечении тару. При необходимости эти машины могут дооснащаться верхним прижимным транспортёром для неустойчивой тары, кружителем цилиндрической тары, электромеханическим принтером штемпельного типа ПЭШТ, а также автоматическим загрузчиком тары, который обеспечивает работу машины в режиме максимальной производительности. В зависимости от размеров этикетки и тары и организации рабочего места оператора производительность машины может составлять от 1500 до 7500 этикеток в час. Для одновременного нанесения на тару двух этикеток (этикетка и контрэтикетка) разработана этикетировочная машина ЭМ-4П, которая имеет две этикетировочные головки. Эта машина монтируется на напольной раме.

Возможность подбора оптимальных технологических режимов работы выпускаемого предприятием оборудования определяет его востребованность не только в традиционных, но и в новых областях производства, например, в производстве эмульсий с нанокомпонентными элементами. Комплексная разработка специалистов ИТП «ПРОМБИОФИТ» «Мини-заводы для микро- и нано- технологий» отмечена в 2011 году дипломом конкурсной комиссии Всероссийского выставочного центра.

Технические консультации по эксплуатации оборудования ИТП «ПРОМБИОФИТ» проводятся в демонстрационном зале предприятия, по телефону или в письменном виде по электронной почте.

Таблица 1

Аверкиев В.В., к. ф.-м. н., Свершова Н.И.
«Фармацевтические технологии и упаковка», №6, 2013, стр. 78-79