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倍受关注的消毒阀-将死角限制到最小

    工艺流程需要变型的,结构紧凑的控制阀类型,而带有AS-i电缆的多路控制阀块适合于自动转换检测点

    无论是生命科学企业还是食品、饮料生产企业,消毒阀都是流程生产设备中的一个重要部件,在满足卫生级的要求方面起着非常重要的作用。但在实际应用中,对这种阀的技术要求非常高,为使您能够正确选择并使用消毒阀,本文从大量的应用实例中选择几例供大家参考。

    尽管在啤酒酿造企业中开始时希望一切都是“活的”(酵母菌是有生命力的),但在酵母发酵之后,一切又都“安静”下来,负责啤酒生产的技术人员不希望在后续的生产工序中发现其他种类的微生物。其他食品生产、医药生产从业人员也有着与啤酒酿造技术人员相同的看法,这都对无菌工艺的稳定性提出了很高的要求。而各个安装在流程设备中的无菌元器件(泵、管道附件、管道、连接件等)在设计时也都需要特别注意,尤其是按照各种专项技术规范的要求设计所需设备时。生命科学产品的生产是跨专业、跨领域的,在设备的维护保养、清洁以及可靠运行方面具有很高的要求。在生产中,所使用的金属材料无一例外都是高品质的、易清洁、耐腐蚀和使用寿命长的不锈钢材料。而这种情况也适用于该领域中所使用的、除了满足卫生要求以外还需满足其他要求的元器件,例如:具有在位清洗和在位消毒性能的消毒阀。这些元器件必须能够抵抗设备清洗、消毒时所使用的酸性和碱性液体的侵蚀,其密封件、膜片以及容器必须能够经受高温消毒的考验。生物工程领域专家Claudio Kehl先生指出:“这样做的目的只有一个,最大程度地将死角限制到最小。”

    膜片阀的日渐普及

    哪些元器件可以在需要杀菌消毒的流程设备中使用呢?Gemü公司市场和信息部负责人Thomas Schulz先生说道:“按照美国食品和药品监督管理局FDA的要求,药品生产企业在流程设备的消毒过程中应优先选用膜片泵。这同样也适用于所谓的红色、绿色和白色生物工程企业,即必须严格遵守过程工艺的生物工程企业。在食品和饮料生产企业中,按照传统使用较多的是座阀和双座调节阀,但是近年来这些领域对消毒的要求也在不断提高,尤其是在饮料的无菌灌装和清洁工艺技术中,近几年来人们也越来越多地使用膜片阀了。”
许多业内的代理商也注意到生物制品生产企业越来越多地使用膜片阀的趋势,尤其是当膜片阀承担截止任务时。如果膜片阀还附带有调节任务,则需使用其他结构的控制阀,因为大多数情况下膜片阀不适合进行调节。流程设备的使用者之所以最愿意选用膜片阀,是因为它能绝对地将流程设备的产品与外界隔离开来。在这种控制阀中,阀的驱动、传动机构都在膜片的保护之后,而且只有膜片与流程设备生产的产品相互接触。膜片不仅对内起到了开、关控制作用,对外还有着隔离的作用,因此具有很高的工作可靠性。而且膜片是唯一的一个磨损件,可以在不从管道系统中拆卸膜片阀的情况下进行更换。膜片阀能够很好地清空内部,从卫生/无菌的角度出发,它也是一种标准的应用部件。

    膜片阀的安装设计

    在膜片阀中,膜片是最重要的密封元件,同时也是最薄弱的环节。因此,必须按照膜片阀的使用情况选择合适的材料制造膜片。除了要选择合适的膜片材料,膜片安装结构的设计也非常重要,Schubert & Salzer监控系统公司的负责人Rainer Lange博士说道:“在我们的6021型消毒调节阀中,通过设计结构的优化可以避免膜片运动而出现裂纹。”在平板式的膜片中,膜片的运动会产生拉伸应力,从而导致出现裂纹。Schubert & Salzer公司在采用了特殊的结构设计之后,可以用平整的膜片将流程设备与阀的柱塞腔隔开。其独特的设计结构保证了膜片在开启和关闭时不出现延展,从而避免了在膜片中产生机械应力以及微小裂纹的产生。膜片在其工作位置处由一个类似O型密封圈的物体进行增强,厂家使得该阀的生产成功制造出一种大行程的消毒阀,允许对大流量的消毒液进行流量调节,该阀已通过EHEDG认证。阀的壳体采用的是密实的金属材料,根据流程设备使用情况的不同,其表面采用了精车、抛光和精密抛光加工或者电抛光加工。隶属于KSB集团公司的Sisto Armaturen公司在膜片阀的壳体中设计了一个特殊的空腔结构,据其介绍:这种结构可以防止膜片“卡住”,使消毒阀具有更长的使用寿命。

    智能化的总线系统

    为了使消毒阀尽可能简单方便地与自动化控制系统集成到一起,Schubert & Salzer公司研发设计了AS-i,一种经济实惠的现场总线系统。它带给设备操作者的好处是:减少了总线系统中电缆所需的费用、简化了总线系统的安装、避免了故障源,使流程设备在试车运行和各种工况下的运行都非常可靠。AS-i系统允许通过互联网络在远程故障诊断工具的帮助下了解设备的工作状况,获取故障报警信息。Gemü公司也为流程设备的使用者提供了简单方便的自动化控制方案,例如他们生产的气动消毒阀就具有自动化控制功能,其651型2位2通膜片阀是一种柱塞控制的膜片阀,专门为杀菌消毒场合而设计,有“开-关式”的变型品种或者“位置调节式”的变型品种。阀的控制端带有集成式的自动化控制模块。它既有传统的电缆连接结构形式,也有适用于AS-i结构形式,并可以在最短的时间内安装到位、自动化编程并且投入生产使用。

    平板膜片的替代类型

    Tuchenhagen公司生产的Vesta系列消毒阀是专门为小流量流程设备研发设计的,是一种在座阀基础上采用了“风箱式”膜片的“膜片阀”。这种结构最主要的特点是:严密的密封性能,无死角的结构设计,风箱膜极长的使用寿命,易清洁和简单、可靠的维护保养。除了用作传统的截止阀以外,这种消毒阀还可以当作取样阀使用。此时,它也离不开电子控制技术:T.VIS控制方案(Tuchenhagen公司研发的阀-信息控制系统)。该技术是对气动控制的Vesta消毒阀的补充和完善;它通过模块式的系统的消毒阀进行监控、驱动控制和调节,使消毒阀适合于卫生设计的要求。

    小结

    到目前为止,理想的消毒阀还没有研究出来。膜片或者风箱式膜片都不能满足使用者的全部要求:因为膜片材料的老化疲劳和承载极限无法满足使用者的所有要求,例如:没有一种弹性体能够长期承受高温蒸汽。严格的安装尺寸空间要求也是影响可用性能的一个重要因素。因此,流程设备附件的最佳设计将一直是人们所关注的问题,需要通过不断的努力才能达到明显的效果。