یک راکتور مقیاس آزمایشی چیست؟ اصول، انواع و کاربردها

جواب دادن به سوال اصلي:یک راکتور در مقیاس آزمایشی چیست و چرا برای گسترش فرآیند ایمن و اقتصادی ضروری است؟یک راکتور مقیاس آزمایشی یک مخزن واکنش حجم متوسط است که معمولاً از 10 تا 1 می باشد.000 لیتر که شکاف بین آزمایشات آزمایشگاهی در مقیاس بنک و تولید کامل تجاری را برطرف می کندعملکرد اصلی آن تایید شیمی واکنش، ترکیب دینامیک، رفتار انتقال گرما، and product quality at a scale large enough to reveal non-linear scale-up effects (such as heat removal limitations or phase separation issues) while remaining small enough to operate safely and cost-effectively with limited quantities of raw materials.

1اصول اصلی عملکرد راکتورهای مقیاس آزمایشی

·** شباهت هندسی و پویا **راکتورهای آزمایشی با همان نسبت ابعاد (H/D) ، نوع چرخ و پیکربندی باز کننده به عنوان ظرف تولید هدف طراحی شده اند. پارامتر اصلی مقیاس بندی عدد قدرت (Np) است،که مصرف قدرت چرخ دنده را با تراکم مایع و سرعت تحریک مرتبط می کند.حفظ ثابت Np × Re (شمار راینولدز) باعث می شود که شدت مخلوط مشابه در مقیاس ها تضمین شود.

·**توسعه انتقال گرما**منطقه انتقال گرما با قطر مربع ظرف (D2) مقیاس می شود، در حالی که نرخ تولید گرما با حجم (D3) مقیاس می شود.این به این معنی است که یک راکتور آزمایشی 100 لیتر نسبت به یک راکتور آزمایشگاهی 1 لیتر دارای سطح حذف گرما کمتر است.در رآکتورهای آزمایشی این مشکل با کویل های نیمه لوله خارجی، خنک کننده های خنک کننده داخلی،یا جاکت های چند منطقه ای که دارای مقادیر U کلی 300 ≈ 800 W/m2 · K هستند.

·**تایید توزیع زمان اقامت (RTD) **در راکتورهای آزمایشی مستمر، مطالعات ردیابی با استفاده از رسانایی یا آشکارسازان UV منحنی RTD را اندازه گیری می کنند.انحرافات از جریان ایده آل پلاگین یا رفتار CSTR که در مقیاس آزمایشی شناسایی شده است (مانند مناطق مرده یا دور زدن) باید قبل از افزایش تولید اصلاح شود تا از از دست دادن محصول یا محصول خارج از مشخصات جلوگیری شود..

2انواع اصلی راکتورهای مقیاس آزمایشی

·** راکتور خلبان مخزن مخلوط شده با ژاکت **متداول ترین پیکربندی، با حجم 50-1000 لیتر، یک بدن شیشه ای یا فولاد ضد زنگ (316 لیتر) و یک ژاکت بلند برای گرمایش / خنک سازی.مخلوط کننده های با سرعت متغیر (50500 rpm) با طرح های چرخدار قابل تعویض اجازه می دهد تا مطالعات بهینه سازی مخلوط شوندمجهز به پورت های نمونه گیری، عینک های دید و سُند های درجه حرارت چند نقطه ای برای جمع آوری داده های حرکتی.

·** رآکتور پیلوت جریان مداوم (CSTR Cascade) **یک سری از راکتورهای مخزن 2 ′′ 6 (هر کدام 5 ′′ 100 لیتر) که به صورت کاسکاد متصل شده اند، رفتار جریان پلاگ را شبیه سازی می کنند. برای کریستالیزه شدن مستمر، پلیمریزاسیون و سنتز چند مرحله ای استفاده می شود.پیکربندی آبشار اجازه می دهد تا تنظیمات دمای مختلف و زمان اقامت در هر مرحله، امکان بهینه سازی فرآیند غیرممکن در حالت دسته.

·** راکتور آزمایشی GMP برای افزایش مقیاس داروسازی **رآکتور فولاد ضد زنگ 316L یا Hastelloy (50500 L) ساخته شده با استانداردهای cGMP با سطوح داخلی الکتروپولیس شده (Ra < 0.8 μm) ، اتصالات فیروول سازگار با ASME BPE، قابلیت CIP / SIP،و اسناد کامل (DQ/IQ/OQ/PQ). برای تولید مواد آزمایش بالینی و تأیید فرآیند قبل از تولید تجاری استفاده می شود.

نوع راکتور مقیاس آزمایشی ماتریس مقایسه

سوالات متداول (FAQ)

چه محدوده حجمی را یک راکتور "پیلوت مقیاس" تعریف می کند؟

رآکتورهای مقیاس آزمایشی به طور معمول از 10 تا 1000 لیتر هستند. ظرف های کمتر از 10 لیتر به عنوان مقیاس بنک در نظر گرفته می شوند، در حالی که ظرف های بالاتر از 1000 لیتر به مقیاس تولید نزدیک می شوند.محدوده دقیق بستگی به صنعت دارد. رآکتورهای آزمایشی داروسازی ممکن است 50-500 لیتر باشند.، در حالی که واحدهای پیلوتی پتروشیمی می توانند بیش از 1000 لیتر باشند.

چرا انتقال گرما شایع ترین مشکل در مقیاس است؟

مقیاس های تولید گرما با حجم (D3) در حالی که مقیاس های سطح حذف گرما با قطر مربع (D2).رآکتور 000 لیتری تقریباً 10 برابر سطح انتقال گرما کمتر از یک رآکتور آزمایشگاهی 1 لیتری دارد.بدون خنک سازی مکمل (کپسول های داخلی، کنسرتورهای رفلکس) ، واکنش های exothermic که در آزمایشگاه قابل کنترل هستند ممکن است در مقیاس آزمایشی خطرناک شوند.

شباهت هندسی در افزایش مقیاس راکتور چیست؟

شباهت هندسی به این معنی است که قایق های خلبان و تولید نسبت ابعاد (H/D) ، نسبت قطر چرخ دنده به مخزن (D/T) و پیکربندی باز کننده را دارند.این تضمین می کند که الگوهای جریان مشاهده شده در مقیاس آزمایشی در مقیاس تولید تکرار می شود، که امکان پیش بینی قابل اعتماد عملکرد مخلوط را فراهم می کند.

برای یک راکتور آزمایشی GMP چه مدارکی مورد نیاز است؟

یک راکتور آزمایشی GMP باید دارای مدارک صلاحیت طراحی (DQ) ، صلاحیت نصب (IQ) ، صلاحیت عملیاتی (OQ) و صلاحیت عملکرد (PQ) باشد.1B)، سوابق پایان سطح (مقادیر Ra) ، گزارش های آزمایش فشار و پروتکل های اعتباربخشی CIP / SIP باید نگهداری و قابل بررسی باشند.