Problema de contaminare prin schimbare
Producătorii de produse chimice contractuale și procesatorii de taxe farmaceutice produc mai multe produse în același echipament. Produsul A rulează două săptămâni. Se curăță reactorul. Produsul B rulează săptămâna următoare. Schimbătorul de căldură, scufundat în reactor, intră în contact cu ambele produse. În ciuda curățării amănunțite între campanii, substanțele chimice reziduale ale produsului A prinse în crăpăturile microscopice ale suprafeței sau absorbite în materialul schimbătorului de căldură pot contamina produsul B.
Schimbătoarele de căldură metalice sunt deosebit de problematice pentru serviciul de schimbare. Suprafețele lor de oxid adsorb molecule organice polare. Crăpăturile lor de la suduri, garnituri și conexiuni filetate adăpostesc reziduuri. Validarea curățării dintre produse este costisitoare și consumă-timpul. O validare nereușită-de detectare a reziduurilor de Produs A la niveluri de părți-pe-milion din primul lot de Produs B-poate să anuleze lotul și să declanșeze un ciclu de re-curățare.
Un schimbător de căldură PTFE cu cartușe cu tub cu schimbare rapidă-rezolvă această problemă nu prin curățarea schimbătorului, ci prin înlocuirea suprafețelor-de contact ale produsului. Pachetul de tuburi este împărțit în cartușe de unică folosință sau dedicate care sunt schimbate în timpul schimbării produsului. Noile cartușe nu au reziduuri perfecte-de la produsul anterior. Riscul de-contaminare încrucișată este eliminat la sursă.
Designul cartușului
Schimbătorul de căldură constă dintr-o carcasă permanentă sau un cadru care se montează în rezervor și oferă colectoarelor de abur și condens fitinguri de conectare rapidă-. Mănunchiul de tuburi este fabricat ca unul sau mai multe cartușe detașabile. Fiecare cartuş este o unitate pre-asamblată de tuburi din PTFE, montată între două sub-anteturi cu fitinguri de conectare-rapidă care cuplează colectoarele permanente.
Conexiunile cartuşelor sunt auto-aliniate, cu deconectare rapidă-oarbă. Operatorul aliniază cartușul cu știfturi de ghidare pe cadrul permanent, îl împinge în poziție și blochează zăvoarele de reținere. Deconectarea-rapidă se cuplează automat pe măsură ce cartuşul se aşează. Nu sunt necesare instrumente. Nu trebuie făcute sau rupte conexiuni filetate în interiorul rezervorului. Schimbarea cartuşului pentru un singur operator durează 5-10 minute pe cartuş.
| Parametrul cartuşului | Caietul de sarcini |
|---|---|
| Numărul de cartușe per schimbător de căldură | 2-6 (în funcție de mărime și sarcină) |
| Greutate uscată a cartuşului | 5-12 kg (manipulare manuală) |
| Tip conexiune cartuș | Deconectare rapidă-blind-mate PTFE cu garnitură dublă-inel O- |
| Angajamentul conexiunii | Automat pe așezarea cartușului |
| Timp de schimbare per cartuş | 5-10 minute |
| Depozitare cartus | Raft de depozitare dedicat cu identificarea produsului |
| Durata de viata a cartusului | Produs-dedicat: campania de viață a produsului; de unică folosință: o singură campanie |
| Risc de-contaminare încrucișată după schimbare | Zero (suprafețe de contact-produse noi) |
Strategia de cartuş dedicat vs. de unică folosinţă
Două strategii de cartuş servesc nevoi operaţionale diferite. Pentru procesele cu un număr mic de produse cu ciclu regulat (3-6 produse în rotație), se menține un set de cartușe dedicat pentru fiecare produs. Când produsul A se termină, cartușele sale sunt îndepărtate, curățate și depozitate. Cartușele produsului B sunt instalate. Cartușele de produs A sunt reinstalate când produsul A revine la program. Costul cartusului este amortizat pe mai multe campanii.
Pentru procesele cu multe produse sau campanii repetate rare, se folosesc cartușe de unică folosință-de unică folosință. Cartușele sunt fabricate din tuburi și fitinguri standard din PTFE la un cost suficient de mic pentru a fi aruncate după o singură campanie. Eliminarea elimină complet validarea curățării-nu există nimic de curățat. Cartușele proaspete pentru următorul produs sunt instalate din inventar.
Strategia dedicată minimizează costul continuu al cartuşelor. Strategia de unică folosință minimizează costul de validare a curățării. Alegerea depinde de mixul de produse și de costul validării curățării în raport cu costul de fabricare a cartuşului.
Designul cadru permanent
Cadrul permanent este componenta investițională a sistemului. Este fabricat din elemente structurale PTFE sau PVDF și este proiectat să rămână în rezervor pe toată durata de viață a echipamentului. Conducta de alimentare cu abur și retur condens se conectează la colectoarele permanente. Fitingurile-de deconectare rapidă a receptorului de pe antete sunt proiectate pentru numărul estimat de cicluri de schimbare a cartuşului-de obicei 500-1.000 de cicluri - fără scurgeri sau uzură.
Cadrul permanent include șine de ghidare sau știfturi care aliniază cartușele în timpul introducerii. Caracteristicile de aliniere asigură că deconectările rapide-să se cupleze direct fără încărcare-laterală care ar putea deteriora garniturile inelului O-. Cadrul susține, de asemenea, cartușele împotriva forțelor de flotabilitate și de curgere în timpul funcționării.
Simplificarea validării curățeniei
Cu cartuşele cu schimbare rapidă-, validarea curățării este redusă de la un proces complex, cu mai mulți-etași, la o simplă verificare. Cadrul permanent-singura componentă care intră în contact cu mai multe produse-este curățat o dată după îndepărtarea cartuşului. Deoarece cadrul nu are crăpături, suduri și suprafețe absorbante, curățarea este rapidă și verificabilă. Noile cartușe nu necesită validare de curățare-acestea sunt verificate prin certificarea materialului și înregistrările de fabricație.
Reducerea timpului de validare a curățeniei scurtează fereastra de schimbare a produsului, crescând capacitatea de producție anuală a unității. Pentru un producător contractual care desfășoară 20 de campanii pe an, economisirea a 4-6 ore pe schimbare adaugă 80-120 de ore de capacitate productivă anual.
Rezumat
Schimbătoarele de căldură din PTFE cu cartușe cu tub cu schimbare rapidă-permit schimbarea rapidă a produsului fără risc de contaminare-încrucișată. Cartușele dedicate pentru fiecare produs sau cartușele de unică folosință de unică-utilizare elimină necesitatea curățării suprafețelor de contact-produselor între campanii. Fitingurile blind-mate rapid-deconectare permit schimbarea cartuşelor în 5-10 minute fără unelte. Cadrul permanent, fără crăpături sau suprafețe absorbante, simplifică validarea curățării. Sistemul este ideal pentru procesarea chimică cu mai multe produse, unde riscul de contaminare și timpul de schimbare sunt constrângeri critice de operare.
Asistența de inginerie pentru specificația schimbătorului de căldură PTFE a cartuşului cu schimbare rapidă-este disponibilă la trimiterea frecvenței de schimbare a produsului, a numărului de produse în rotație, a cerințelor de validare a curățării și a dimensiunilor reactorului.
