کیفیت بخار برای تولید محصولات دارویی، آرایشی، بیوتکنولوژی و سایر صنایع حساس دیگر از اهمیت ویژهای برخوردار است. بخاری که برای این محصولات استفاده میشود، باید عاری از هرگونه رسوب، مواد محلول و هر نوع آلودگی دیگر باشد. بخار خالص که گاهی از آن با نام بخار تمیز هم یاد میشود، در واقع آب تصفیهشدهای است که تبخیر شده و در طول فرایند تولید، از آن استفاده میشود. این بخار خالص برای جلوگیری از آلودگی ظروف، سیستمهای توزیع و لولهکشی، اتاقهای استریل، ضدعفونیکردن تجهیزات، بستهبندیهای اولیه داروهای استریل و کنترل رطوبت در هوای اتاق تمیز مورد استفاده قرار میگیرد.
باید توجه داشت که بخار حاصل از آب مقطر بهاندازه کافی تمیز نیست و کلیه مراحل تولید بخار تمیز، باید تحت کنترل باشد و همه این مراحل از جمله منبع آب، فرایند تولید، توزیع و حتی مرحله استفاده از بخار، با کیفیت بالا انجام شود. اگر بخواهیم علاوه بر داشتن بخاری تمیز (clean steam)، بخار خالص (pure steam) تولید کنیم، ملزم به رعایت نکات سختتری هستیم.
همچنین بخوانید: دستگاه کمپرسور هوای فشرده | انواع دستگاه و نحوه کار
کیفیت بخار خالص
عواملی که کیفیت بخار خالص را تحتتأثیر قرار میدهند، عبارتند از:
- کیفیت آب ورودی بویلر (این آب معمولاً توسط سیستم اسمز معکوس تصفیه میشود)
- تجهیزات تولید بخار
- لولهکشی و دریچههای توزیع بخار (معمولاً از جنس فولاد زنگنزن)
سیستمهای مولد بخار خالص، جهت برآوردن الزامات بینالمللی cGMP، مطابق با الزامات FDA طراحی شدهاند. لازم به ذکر است که بخار تمیز و بخار خالص باید الزامات بسیار دقیقی را برآورده کنند. البته این الزامات ممکن است با توجه به به کاربرد نهایی متفاوت باشند. در واقع باید گفت بخار تمیز و بخار خالص از نقطهنظر فارماسیوتیکس یکی هستند؛ اما USP در سال 2006 برای اولین بار از لفظ بخار خالص برای تجهیزاتی که در تماس مستقیم با مواد استریل هستند، استفاده کرد.
سیستم تصفیه اسمز معکوس
یکی از عوامل اساسی که بر کیفیت بخار تولیدشده تأثیر میگذارد، کیفیت منبع یا آب تغذیه است. برای این منظور، رایجترین روش استفادهشده برای تصفیه آب منبع، سیستم تصفیه اسمز معکوس (RO) است که از غشای ظریف و نیمهتراوا، برای حذف فیزیکی ناخالصیها استفاده میکند. هنگامی که آب به بخار تبدیل میشود، گازهای موجود در آب ممکن است حل شود و همراه با بخار جریان یابند. این آلودگیهای کوچک برای حفظ سطح خلوص بخار باید مهار شوند. در نتیجه اگر این آلایندهها با تصفیه مناسب حذف نشوند، به محل مورد استفاده بخار خواهند رسید و کیفیت و ایمنی محصول را با مشکل روبهرو خواهد کرد.
کیفیت آب را میتوان با اِعمال تصفیههای اضافی مانند تصفیه کربن فعال، تصفیه UV، حذف کامل مواد شیمیایی و میکروارگانیسمها کنترل کرد. بخار خالص باید با کیفیت بالا تولید شود و همان کیفیت را در طول فرایند توزیع و کاربرد حفظ کند. به بیان دیگر، باید از کیفیت آب منبع اطمینان حاصل کرد. علاوه بر این لازم است سطوح گرمایشی که در تماس با آب هستند و تمام شیرها و لولههای مورد استفاده در توزیع بخار، با موادی از جنس فولاد زنگنزن ساخته شوند، تا آلودگی به حداقل برسد و کیفیت بخار حفظ شود. سطوح مختلفی از کیفیت بخار وجود دارد که با توجه به کاربرد آن، دستگاه تولیدکننده بخار باید بهگونهای طراحی شود که کیفیت مورد نیاز به دست آید.
انواع بخار
بخار معمولی یا بخار صنعتی(Plant steam): این بخار بهصورت غیرمستقیم برای مصارف گرمایشی مورد استفاده قرار میگیرد و مقادیر کم ناخالصی در آن مشکلی ایجاد نخواهد کرد.
بخار تصفیه شده(Filtered steam): این بخار دقیقاً پیش از استفاده تصفیه میشود. این سطح کیفیت معمولاً در فرایند تولید مواد غذایی مورد استفاده قرار میگیرد.
بخار تمیز(Clean or process steam): برای تهیه این نوع بخار، آب ورودی بویلر باید از هرگونه آلودگی تصفیه شود. همچنین برای تولید و توزیع بخار تمیز نیز از تجهیزات استیل زنگنزن و عاری از هرگونه آلودگی استفاده میشود. آبی که در اینجا استفاده میشود، آبی است که طی فرایند اسمز معکوس تصفیه شده است.
بخار خالص(Pure Steam): آب مورد استفاده در این فرایند، آبی است که مرحله تصفیه اسمزی را دو بار طی کرده است. بویلر مورد استفاده برای تهیه چنین بخاری از جنس استیل زنگنزن است تا هیچگونه مواد شیمیایی اضافی وارد آب و بخار نشود. بهمنظور تولید بخار خالص که اغلب بهعنوان بالاترین سطح کیفیت بخار شناخته میشود، حذف مواد شیمیایی و میکروارگانیسمها نیز ممکن است ضروری باشد. یکی از کاربردهای مهم بخار خالص برای استریلیزاسیون در محل (Steam In Place) است.
همچنین بخوانید: آشنایی با دستگاه اتوکلاو | اجزاء و کاربردها
دستگاه مولد بخار خالص
این دستگاه از بخشهای مختلفی شامل: منبع تغذیه، تصفیه آب، پیشگرمکن، دیگ بخار، تنظیمکننده فشار، مبدل حرارتی، کندانسور، خطوط لوله، ستون تبخیر، محلی جهت به دام انداختن بخار خالص تولیدشده، دستگاه استریلیزاسیون و محل تخلیه تشکیل شده است.
طراحی مولد به این شکل است که از عبور یکباره آب و جریان فشار برای تبدیل آب ورودی به بخار استفاده میکند. اصل کار از این قرار است: آب ورودی پیش از واردشدن به دیگ بخار، با سیستم تصفیه اسمز معکوس و سختیگیری (حذف یونهای منیزیم و کلسیم) به آب نرم تبدیل میشود و هرگونه آلودگی قابل مشاهده در این مرحله، حذف خواهد شد. آب واجد شرایط پس از آن که توسط پمپ تحت فشار قرار گرفت، وارد کندانسور انشعاب میشود و از طریق پیشگرمکنن جریان پیدا میکند.
انرژی گرمایی بخار از طریق لولههای تبخیرکننده به آب تغذیه منتقل میشود. در نتیجه همینطور که آب تغذیه گرم میشود، فرایند جوشش اتفاق میافتد. آب وارد ستون تبخیر(evaporator) میشود و پس از تبخیر، مخلوطی از بخار و قطرات آب، وارد یک جداکننده گریزازمرکز میشوند. این جداکننده وظیفه دارد تمام رطوبت باقیمانده را از بخار خارج کرده و جریانی از بخار خالصِ خشک با خلوص بالا تولید کند.