بخار تمیز|بخار استریل

آشنایی با انواع بخار مورد استفاده در فرآیندها

همه بخارها یکسان نیستند و اصطلاحات زیادی برای توصیف بخار در کاربردها و صنایع مختلف استفاده می شود. دانستن خواص و ویژگی های انواع بخار به جلوگیری از بد کار کردن و به هم ریختگی در برنامه های گرمایش کمک می کند.

مقاله زیر اصطلاحات و کاربردهای بخار را برای بهبود دانش شما در مورد بخار و نحوه استفاده صحیح از آن بررسی می کند.

 

بخار مفید

بخار مفید گاهی اوقات بخار زنده یا بخار نباتی نامیده می شود. این بخار حاصل از عملیات دیگ با استفاده از آب نرم شده، اسمز معکوس یا هر آبی است که بطور خاص برای دیگ تصفیه شده است.

بخار مفید بخش اعظم بخار مصرفی به وسیله کاربردهای صنعتی را تشکیل می دهد. بخار آب یک سیال خشک و نامرئی است که هم انرژی محسوس و هم انرژی نهفته دارد.

اجزای انرژی محسوس و نهان بخار بسته به فشار و دما بخار متفاوت است. تنها ماده شیمیایی که با بخار منتقل می شود یک بازدارنده خوردگی (آمین) است که به خط بخار تزریق می شود.

در غیر این صورت، بخار آب یک بخار تمیز و نامرئی است که مقدار زیادی انرژی را در خود جای می دهد.

بخار می تواند به دو شکل وجود داشته باشد: اشباع یا فوق گرم. اکثر برنامه ها فقط از بخار اشباع استفاده می کنند. شکل 1.

گاهی اوقات بخار زنده یا بخار گیاهی نامیده می شود، بخار مفید بخاری است که از عملیات دیگ با استفاده از آب نرم شده، اسمز معکوس یا هر آبی که به طور خاص برای دیگ تصفیه شده است، تولید می شود. یک دیگ بخار استاندارد نشان داده شده است.شکل 1

بخار اشباع شده

بخار اشباع شده، که گاهی اوقات به عنوان بخار خشک شناخته می شود، از گرم شدن آب تا نقطه جوش آن حاصل می شود. سپس حرارت بیشتری اضافه می شود تا بخار، بخار شود (حرارت نهان تبخیر).

بخار اشباع زمانی اتفاق می افتد که فاز مایع و گاز هر دو در دما و فشار معینی وجود داشته باشند. گرمای اشباع دارای خواصی است که به بخار اشباع نسبت به بخار فوق گرم برتری می دهد.

این شامل:

گرمایش سریع و یکنواخت در طول انتقال حرارت.

توانایی کنترل دما از طریق فشار.

ضریب انتقال حرارت بالا

به طور خاص، این ضریب انتقال حرارت بالا به همین دلیل است که مبدل های حرارتی در درجه اول از بخار اشباع شده به جای بخار فوق گرم استفاده می کنند.

 

بخار فوق گرم

بخار سوپرهیت با گرم کردن مداوم بخار اشباع فراتر از نقطه بخار اشباع ایجاد می شود، بنابراین دمای بخار بدون افزایش فشار، افزایش می یابد.

بخار سوپرهیت دمای بالاتر و چگالی کمتری نسبت به بخار اشباع با فشار یکسان دارد. بخار سوپرهیت به دلیل توانایی آن در خنک شدن و حفظ همان حالت بدون تولید میعانات، به طرق مختلف مورد استفاده قرار می گیرد.

این ویژگی ها بخار سوپرهیت را برای وسایل برقی مانند توربین ها ایده آل می کند (شکل 2).

بخار فوق گرم با گرم کردن مداوم بخار اشباع فراتر از نقطه بخار اشباع ایجاد می شود، بنابراین دمای بخار بدون افزایش فشار افزایش می یابد. یک بخش سوپرهیتر در اینجا نشان داده شده است. شکل 2

توربین بخار

در یک توربین بخار، بخار فوق گرم از طریق نازل‌ها جریان می‌یابد و اجزای داخلی را می‌چرخاند، که شفتی را تغذیه می‌کند که می‌تواند برای تولید برق یا تجهیزات پروسه انرژی مورد استفاده قرار گیرد.

توجه داشته باشید که فرآیند توربین، فشار بخار را کاهش می دهد و دمای آن را اندکی کاهش می دهد.

مزیت استفاده از بخار فوق گرم در این برنامه این است که بخار در سراسر توربین بخار فوق العاده خشک می ماند بدون اینکه میعانات تشکیل شود که می تواند باعث از کار افتادن زودهنگام تجهیزات شود.

 

از جمله معایب بخار سوپرهیت می توان به موارد زیر اشاره کرد:

ضریب انتقال حرارت پایین

دمای بخار متغیر با فشار ثابت.

قطعات بخار گران تر به دلیل دماهای بالاتر.

همچنین، تا زمانی که بخار به شرایط اشباع دست پیدا نکند، نمی‌توان مقدار زیادی انرژی نهفته آزاد کرد و استفاده از آن را در بیشتر کاربردها دشوار می‌کند.

 

فلش استیم

بخار فلاش زمانی تولید می شود که میعانات با فشار بالا و دمای بالا به یک سیستم فشار پایین تر تخلیه می شود. (شکل 3) یک مثال تخلیه میعانات از طریق یک تله بخار به داخل سیستم میعانات است.

میعانات موجود در خط بخار همان فشار و دمای بخار را در فرآیند حفظ می کند. بنابراین، هنگامی که میعانات در معرض فشار کمتری قرار می گیرند، انرژی بیشتری نسبت به فشار کمتری دارند.

انرژی اضافی میعانات با دمای بالاتر به حالت بخار یا بخار فلاش (گرمای نهان تبخیر) باز می گردد. شکل 3. بخار فلاش و میعانات نشان داده شده است که از ایستگاه آزمایش تله بخار تخلیه می شود.

بخار فلاش از نظر انرژی یا کیفیت با بخار آب کاربردی تفاوتی ندارد.

نام – بخار فلاش – به سادگی نحوه تشکیل بخار را توضیح می دهد. انرژی تولید شده از بخار فلاش می تواند و باید در فرآیندهای مختلف مورد استفاده مجدد قرار گیرد.

 

بخار پخت و پز

بخار آشپزی بخاری است که مستقیماً به محصولات مرتبط با مواد غذایی تزریق می شود تا سطوح تماس را تمیز یا استریل کند. بخار باید از 3-A Sanitary Standards Inc. (SSI) Accepted Practice 3A-609-03، سیاست های شرکتی و مقررات یا قوانین هر سازمان حاکم دیگر پیروی کند.

بخار آشپزی معمولاً حاوی مواد افزودنی است که از خوردگی در سیستم جلوگیری می کند. بخار فیلتر می شود تا اطمینان حاصل شود که هیچ خوردگی یا آلودگی دیگری وارد پروسه نمی شود.

پس از نصب هر گونه فیلتراسیون لازم، تمام اجزای بخار و لوله ها یا لوله ها باید از جنس فولاد ضد زنگ باشند (شکل 4).

بخار آشپزی فیلتر می شود تا اطمینان حاصل شود که هیچ خوردگی یا آلاینده دیگری وارد فرآیند نمی شود.

هر گونه افزودنی شیمیایی که برای بازدارنده‌های خوردگی به خط بخار تزریق می‌شود باید تمام الزامات قابل اجرا سازمان غذا و دارو و وزارت کشاورزی ایالات متحده را برآورده کند.

مزیت بخار آشپزی نسبت به بخار خالص یا بخار تمیز این است که تولید و اجرای پروسه به صرفه تر است. توجه داشته باشید که بخار آشپزی نیاز به نگهداری سالانه یا دوسالانه در سیستم فیلتراسیون دارد.

 

بخار فیلتر شده

بخار فیلتر شده برای کاربردهایی مانند استریل کردن استفاده می شود، جایی که هر گونه آلودگی می تواند بر محصول یا فرآیند نهایی تأثیر منفی بگذارد.

بخار آب باید از طریق یک صافی تحویل داده شود و سپس فیلتر شود تا ناخالصی هایی مانند زنگ زدگی، مواد خورنده و میعانات که می توانند در لوله کشی بخار جمع شده و در جریان بخار جمع شوند حذف شود (شکل 5).

فیلتر بخار باید بتواند اندازه ذرات را طبق استانداردهای شرکت یا قوانین و مقررات حاکم بر آن حذف کند. به عنوان مثال، دستگاه های ضدعفونی کننده بیمارستانی باید با استاندارد ANSI/AAMI-ST 8: 2013 مطابقت داشته باشند.

پس از فیلتر شدن بخار، تمام اجزای بخار پایین دست و لوله/لوله باید از جنس فولاد ضد زنگ باشد.

شکل 5. بخار فیلتر شده برای کاربردهایی مانند استریل کردن استفاده می شود، جایی که هر گونه آلودگی می تواند بر محصول یا فرآیند نهایی تأثیر منفی بگذارد. فیلتراسیون ادغام مکانیکی نشان داده شده است.

 

بخار خالص در مقابل بخار تمیز

در دنیای سیستم های بخار، عبارات “بخار خالص” و “بخار تمیز” اغلب استفاده می شود، اما این دو عبارت لزوما قابل تعویض نیستند. شیوه های تولید خوب (GMPs) اغلب به بخار تمیز بدون توضیح بیشتر اشاره دارد.

کیفیت بخار با استفاده از آن مشخص می شود و کیفیت آن در استانداردها و دارونامه ها تنظیم می شود. فارماکوپه ایالات متحده (USP) اولین سازمانی بود که الزامات مربوط به بخار خالص را در سال 2006 منتشر کرد.

به طور کلی بخار خالص یا تمیز حاوی هیچ گونه افزودنی نیست. با گرم کردن آب تصفیه شده خاص از طریق یک مولد بخار ساخته شده (مولد بخار خالص یا تمیز) برای تولید بخار با کیفیت بالا و عاری از هرگونه مواد شیمیایی یا افزودنی ایجاد می شود.

منبع آب می تواند یکی از موارد زیر باشد:

آب تصفیه شده (PW)

آب بسیار تصفیه شده (HPW)

آب برای تزریق (WFI).

متداول ترین مشخصات بخار نیاز به میعانات دارد تا الزامات WFI برای رسانایی، کربن آلی کل (TOC) و اندوتوکسین را برآورده کند. از آن به عنوان بخار “خالص” یاد می شود.

(محدودیت میکروبی معمولاً حذف می شود زیرا میکروارگانیسم های زنده نمی توانند در سیستم های بخار زنده بمانند.)

 

GMP ها زمان استفاده از بخار تمیز را در مقابل بخار خالص تعیین می کنند. این قوانین کلی برای تولید دارو اعمال می شود و در قانون مقررات فدرال به تفصیل آمده است (CFR عنوان 21، قسمت 211).

 

آنها هیچ توصیه خاصی در مورد بخار ارائه نمی کنند، اما الزامات کلی برای سیستم های تاسیسات، تجهیزات و عملیات مورد نیاز برای جلوگیری از آلودگی محصولات دارویی در طول تولید را ارائه می دهند.

 

کاربرد دیگ بخار در تولید قند و خط تولید قند کله شمشی به روش پختی با بویلر بخار

کاربردهای بخار خالص و تمیز

بخار تمیز و بخار خالص در صنایع دارویی و بهداشتی در فرآیندهایی استفاده می شود که بخار یا میعانات آن ممکن است با یک محصول دارویی یا پزشکی تماس پیدا کند و باعث آلودگی شود.

به نکات کلیدی زیر توجه کنید:

بخار حاصل از یک دیگ بخار معمولی – بخار مفید – برای کاربردهای دارویی و پزشکی نامناسب است زیرا حاوی مواد افزودنی دیگ بخار یا سایر مواد نامطلوب مانند زنگ است.

بخار خالص اغلب برای تولید محصولات ارگانیک از جمله مواد غذایی استفاده می شود که استفاده از مواد شیمیایی و افزودنی ها را محدود می کند.

همچنین در صنعت مراقبت های بهداشتی استفاده می شود و برای تولید بیشتر محصولات دارویی مورد نیاز است.

از دیگر کاربردهای بخار خالص می توان به اتوکلاو، استریل کننده و مرطوب کننده تهویه مطبوع برای تهویه اتاق های تمیز اشاره کرد.

بخار خالص در محصولاتی استفاده می شود که محدودیت های شدید اندوتوکسین دارند و برای محصولات نهایی مانند محصولات تزریقی و داخل وریدی مورد نیاز است.

یک مشخصات برای بخار تمیز ممکن است بر اساس مشخصات PW تا آنجا که ترکیب شیمیایی (TOC و رسانایی) باشد.

این در تأسیساتی که محصولاتی را تولید می کنند که باید استریل باشند، اما جایی که اندوتوکسین در محصول نهایی نگران کننده نیست، مناسب است. نمونه ای از این موارد غیر تزریقی است.

برای شرکت های داروسازی زیستی که نیازی به رعایت استانداردهای FDA ندارند، این دستورالعمل ها اعمال نمی شود. علاوه بر این، بسیاری از تاسیسات از برنامه های بخار تمیز استفاده می کنند که در آن بخار خالص باید استفاده شود.

کاربرد دیگ بخار در بیمارستان | اهمیت بخار برای بیمارستان

 

یک سایت مورد تایید FDA باید از بخار خالص برای مرطوب کردن مناطق بحرانی و از بخار خالص یا تمیز برای کاربردهای غیر بحرانی استفاده کند. سایت های غیر FDA ممکن است از بخار تمیز برای رطوبت استفاده کنند.

استفاده از بخار بخشی ضروری از امکانات فرآیند مدرن بوده و خواهد بود. با درک ویژگی‌ها و کاربردهای انواع بخار، می‌توانید مسائل مربوط به عملیات را به حداقل برسانید، از هزینه‌های نگهداری غیر ضروری جلوگیری کنید و بهره‌وری را به حداکثر برسانید.