國內中藥企業(yè)常用的浸膏干燥設備是箱式干燥和噴霧干燥。箱式干燥時間長，能耗高，間斷操作，容易染菌和吸潮；噴霧干燥的粉劑致密而水溶性差，干燥溫度高，熱敏感性的物質容易被破壞，多糖含量高的物料會粘在噴霧干燥收集器的壁上，造成收粉困難。近幾年，一種自動真空履帶干燥機開始應用生產。與箱式干燥相比，自動真空履帶干燥機的優(yōu)點是：料層薄、干燥快、物料受熱時間短；物料松脆，容易粉碎；隔離操作，避免污染；動態(tài)操作，不易結垢；連續(xù)生產，自動控制。自動真空履帶干燥機也能克服噴霧干燥的缺點，與常用的干燥設備相比，自動真空履帶干燥機具有更好的應用價值，控制系統(tǒng)采用德國西門子S7-200 PLC、西門子變頻技術，實現(xiàn)了干燥溫度、真空壓力、干燥速度穩(wěn)定、干燥物料含水率穩(wěn)定的目標，使用效果良好。
1工作原理
物料通過變頻螺桿泵送入真空條件下的干燥機內部，物料被連續(xù)地涂布在緩緩移動的干燥機內的多條干燥帶上，形成薄薄的涂層；干燥帶在調速電機驅動下以設定的速度向前運動，每條干燥帶的下面都有3段獨立的加熱板和1段冷卻板，干燥帶與加熱板、冷卻板緊密接觸，以接觸傳熱的方式將干燥所需要的能量傳遞給帶上物料；當干燥物料從筒體的一端運動到另一端時，物料已經干燥并經過冷卻，干燥后的物料從干燥帶上剝離；物料通過一個粉碎裝置粉碎后，通過真空蝶閥到料桶中出料。
物料直接進入真空度容器內，經過干燥，所得顆粒的流動性很好，結構疏松，速溶性好。其結構如圖1。
2真空自動履帶干燥機主要特點
2.1真空筒體是一個直徑近2 m的不銹鋼圓筒，前后開門，長度在15m，內外壁拋光處理，筒體密封良好。履帶是干燥物料的平臺，材質為聚四氟乙烯帶，性質穩(wěn)定，耐溫范圍在-70-260℃，可安全使用于醫(yī)藥、食品工業(yè)。履帶按4層設置，每條履帶分別由變頻電機單獨驅動，履帶運動速度則通過變頻調速機組進行調整，速度范圍在0.15-1.5 m/min。
2.2真空系統(tǒng)采用羅茨真空泵和水環(huán)真空泵組成的機組。
2.3干燥前物料先預熱以增加流動性，進料用螺桿計量泵，可處理粘度很大(相對密度1.35-1.45)的中藥浸膏；進料流量可精確調整，即使在進料量很小的情況下，布料裝置也確保均勻布料，以便干燥工藝的優(yōu)化；每一條履帶配備單獨螺桿泵作為進料輸送泵，進料速度一般20-50L／h。搖擺布料擺臂通過一臺步進電機控制，速度一般在5-20 r/min。
2.4自動真空履帶干燥機整個干燥帶分為4個區(qū)，3個加熱區(qū)和1個冷卻區(qū)。機組熱源采用熱水，配備完整熱水循環(huán)加熱系統(tǒng)和冷卻水冷卻系統(tǒng)?？紤]天然藥物的熱敏性，常采用低溫真空干燥的方式，干燥過程中產品溫度一般在40-95℃之間。經過冷卻，出料溫度可控制在20-30℃之間。
2.5終端出口以氣動真空蝶閥阻斷真空以連續(xù)地排出干物料；出料口有破碎和制粒功能，干粉顆粒大小可控制在40-60目之間設置。
2.6機組配有高壓水清洗裝置，符合GMP易清洗的要求。
2.7自動真空履帶干燥機采用PLC控制，通過PC機的人機界面來操作設備，同時干燥機附近設置操作面板以便在工作區(qū)操作設備?？梢宰詣舆\行，也可以手動操作。
3控制系統(tǒng)的總體設計
3.1系統(tǒng)軟硬件的選型
(1)選用SIEMENS變頻器(2)搖擺布料采用KINCO步進電機及驅動器；(3)觸摸屏采用POFACE
產品；(4)上位機采用戴爾工控機；(5)通訊采用一條RS-485通訊線將上位機和PLC連成一個通訊系統(tǒng)；(6)現(xiàn)場觸摸屏為操作員界面，工控機為工程師界面。
3.2 PLC的功能及選型
PLC在系統(tǒng)中完成下列任務：(1)采集外界各設備的狀態(tài)信號及模擬量信號；(2)控制各臺電機起停、頻率調節(jié)及調節(jié)閥的開度調節(jié)；(3)若外界設備出現(xiàn)故障，PLC接通報警裝置，實現(xiàn)故障報警。
根據(jù)上述功能，該系統(tǒng)選用SIEMENS的S 7-200PLC，它屬于模塊組合式PLC，由基板及模塊組成，有多種基板模塊可供選擇，可根據(jù)需要構成不同的系統(tǒng)。本著實用性、可靠性、經濟性等原則，選用CPU226 PLC、EM 223 CN型的數(shù)字量輸入/輸出模塊、EM 232 CN型的模擬量輸出模塊、EM 235 CN型的模擬量輸入／輸出模塊。其組成見圖2。
4控制系統(tǒng)的應用
4.1 4條履帶可以分別控制其運行狀態(tài)與運行速度。每條履帶都分別采用變頻控制實現(xiàn)1對1控制，在運行狀態(tài)下，可在線調節(jié)修改履帶速度。
4.2 4臺進料泵可以分別控制其運行狀態(tài)與進料速度。每臺進料泵都分別采用變頻控制實現(xiàn)1對1控制，在運行狀態(tài)下，可在線調節(jié)修改流量。
4.3布料電機運行速度可調節(jié)。布料電機在運行狀態(tài)下，可在線調節(jié)進料速度，范圍(15、20、24、28、37 r/min)。
4.4真空泵采用3級機組，保證筒體真空度運行時不低于10 MPa。主泵ZJ 300羅茨真空泵(球墨鑄鐵)1臺,抽氣速率300L/s，二級泵ZJ 150羅茨真空泵(球墨鑄鐵)1臺，抽氣速率150 L/s，前級泵2 BV 5-131水環(huán)真空泵2臺，抽氣速率6.66 m3/min，功率11 kW，極限真空(絕壓)40 Pa，前級泵配2臺2 BV 5-131水環(huán)真空泵，可以有效地縮短及提高整個機組的效率，將真空預抽時間縮短，在主泵開啟整個機組投入運行后，可自動關閉1臺水環(huán)真空泵。
4.5加熱區(qū)、冷卻區(qū)溫度控制采用調節(jié)閥從而保證溫度恒溫運行時不偏于設定±2℃，流程如圖3。
4.6
信號報警界面可隨時監(jiān)控與顯示系統(tǒng)運行中的單機運行故障，提示故障原因及解決方案。從而保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性與自診斷的功能，保證各項硬件的使用壽命。
4.7程序分為3
部分：主程序、子程序和中斷程序。系統(tǒng)初始化的一些工作放在初始化子程序中完成，可節(jié)省掃描周期。利用定時器中斷功能實現(xiàn)PID控制的定時采樣及輸出控制。主程序功能最多，履帶電機、進料泵及布料電機速度的顯示，真空泵組控制信號的綜合以及報警處理都在主程序。頻率和真空的壓力值采用數(shù)字方式直接在程序中設定。溫度PID控制中，使用了比例和積分控制，其回路增益和時間常數(shù)可通過工程計算初步確定，需要進一步調整以達到最優(yōu)效果。
5結束語
通過自動控制技術應用和改進，自動真空履帶干燥機在工業(yè)應用中運行可靠,生產能力穩(wěn)定，干燥后物料含水率≤5%。隨著中藥產業(yè)化的發(fā)展，自動真空履帶干燥機在干燥方面的優(yōu)點，將被更多的企業(yè)認可，市場應用前景廣闊。
關注本刊微信訂閱號