Сушка Наиболее часто сушка является завершающим этапом технологического процесса с получением целевого продукта. Целями являются: -
Сушка – Аппарат, в котором происходит процесс сушки, называется сушилкой, или сушильным аппаратом, а совокупность сушильного аппарата со всеми приданными ему вспомогательными аппаратами - сушильной установкой.
В зависимости от агрегатного состояния высушиваемых веществ различают: сушильные аппараты для твердых веществ для жидкостей. По способу высушивания сушилки: контактные (высушиваемое вещество располагается непосредственно на обогреваемой поверхности) Воздушные (высушивание производится током газа-теплоносителя, каковым чаще всего является воздух).
Различают следующие формы и виды связи влаги с материалом: 1) химическую связь, которая характеризуется гидратной или кристаллизационной; эта влага в процессе сушки обычно не удаляется; 2) физико-химическую связь, которая характерна для всех видов внутриклеточной влаги: а) б) в) 3) физико-механическую связь, которая охватывает влагу макрокапилляров и влагу микрокапилляров.
Независимо от характера связи влагу, прочно связанную с материалом, называют (не может быть полностью удалена из материала путем сушки). Влага, удаляемая из материала в условиях тепловой сушки, называется ________ Путем значительного увеличения температуры воздуха и снижения его относительной влажности можно удалить еще некоторую часть гигроскопической влаги. Эту часть влаги, которую еще можно удалить сушкой, называют _________. При сушке твердых веществ обычно удаляют капиллярную и внутриклеточную влагу. Под капиллярной понимается влага, которая наполняет многочисленные макро- и микрокалилляры, пронизывающие массу суховоздушного растительного сырья или твердых тел зернистого строения. С внутриклеточной влагой - при сушке эндокринного сырья и свежесобранных лекарственных растений.
По способу подвода тепла к высушиваемому материалу различают следующие виды сушки: 1. Конвективная - путем непосредственного соприкосновения высушиваемого материала с сушильным агентом, в качестве которого чаще используют нагретый воздух или топочные газы (как правило, в смеси с воздухом). 2. Контактная - путем передачи тепла от теплоносителя к материалу через разделяющую их стенку. 3. Специальная. - путем передачи тепла инфракрасными лучами; - путем нагревания в поле токов высокой частоты; - сушка в замороженном состоянии при глубоком вакууме.
Виды сушилок - периодического отличаются низкой производительностью, громоздки и в ряде случаев не удовлетворяют требованиям промышленности из-за больших затрат тяжелого физического труда, потерь готового продукта и загрязнения производственных помещений - непрерывного действия. достигается сокращение продолжительности сушки, улучшается качество продукта, кроме того, значительно облегчается их обслуживание.
Механизм сушки Внутри капилляропористых тел в ходе их сушки могут наблюдаться следующие виды переноса влаги: 1) 2) диффузия пара; 3) 4) проталкивание жидкости благодаря расширению защемленного воздуха при повышении температуры; 5) эффузия (молекулярное течение) пара в микрокапиллярах 6) тепловое скольжение пара в макрокапиллярах, возникающее при наличии перепада температуры по длине стенок капилляра и состоящее в том, что у поверхности стенок капилляра влажный воздух движется не против потока тепла, а по оси капилляра - в направлении потока тепла.
Конвективные сушилки сушильный агент (предварительно нагретый) - в калорифере, движется в сушилке и соприкасается с высушиваемым материалом. При этом сушилка может работать по основной схеме, т. е. с однократным нагревом сушильного агента или с частичным подогревом воздуха. В зависимости от назначения:
Камерные сушилки периодического действия, работающими при атмосферном давлении. - Используют в малотоннажных производствах при невысокой температуре сушки, например при сушке таблеточной массы. - Принцип работы: три зоны камеры, расположены друг над другом, вдоль движется горячий воздух. Свежий воздух, нагретый в калорифере, подается вентилятором вниз камеры сушилки. Часть отработанного воздуха с помощью шибера направляется на смешивание со свежим. Работает с частичной рециркуляцией воздуха и промежуточным подогревом, т. е. по варианту, обеспечивающему низкую температуру и более мягкие условия сушки.
Камерные сушилки обладают существенными недостатками: 1) 2) 3) 4) 5)
шкафная воздушно-циркуляционная сушилка Шкафная воздушно-циркуляционная сушилка. 1 - вагонетки; 2 - сушильная камера; 3 - корпус; 4, 7 - воздухоподогреватели; 5 воздуховод; 6 - вентилятор; 8 - сетка; 9 - вход воздуха; 10 - выход воздуха; 11 шибер.
Нагретый в воздухоподогревателе 7 воздух подается вентилятором 6 в нижнюю часть камеры 3 сушилки и проходит в горизонтальном направлении (слева направо) между противнями с высушиваемым материалом, установленными на вагонетках 1. Затем воздух проходит в воздухонагреватель 4 и движется через среднюю часть камеры в противоположном на - правлении (справа налево). В третий раз воздух нагревается в воздухонагревателе 4, после чего проходит направо через верхнюю часть камеры и удаляется из сушилки. Таким образом, воздух в сушилке движется зигзагообразно через три зоны, дважды нагреваясь и дважды меняя направление своего движения в камере. Часть отработанного воздуха возвращают в сушилку, регулируя его количество при помощи шибера 11.
Туннельные сушилки Отличие от камерных: На входе и выходе - герметичные двери, которые открываются для загрузки и выгрузки материала. Вагонетка с высушенным материалом удаляется из камеры, а с противоположного конца в нее поступает новая вагонетка с влажным материалом. Перемещение вагонеток механизировано. Сушильный агент может подаваться прямотоком или противотоком. Принцип: работают с частичной рециркуляцией сушильного агента и используются для сушки больших количеств штучного материала. По интенсивности близки к камерным сушилкам. недостаток неравномерность сушки вследствие расслоения нагретого и холодного воздуха.
Туннельная сушилка: 1 - вагонетки; 2 - вентилятор; 3 - калорифер; 4 – герметичные двери; 5 – поворотные круги
Воздушные сушилки Шкафные сушилки. Простейшей воздушной сушилкой является ________. Сушка в таких шкафах проходит неравномерно. Значительно более рациональными являются сушилки с принудительной циркуляцией воздуха-теплоносителя, например многокамерный сушильный шкаф.
Внутри шкафа имеются две стойки 1 с набором выдвижных решеток 2. Калориферы 3 и 5 установлены вертикально по боковым стенкам внутри шкафа. Воздух в сушилку нагнетается вентилятором 4. Проходя через калорифер 3, он идет вдоль ряда верхних полок, отгороженных от нижележащих перегородкой 6. Дойдя до противоположной стенки, воздух подогревается калорифером 5 и возвращается назад к калориферу 3 по нижележащей камере, отгороженной перегородкой 6. После подогрева ток воздуха направляется к калориферу 5 вдоль следующей камеры и т. д. , пока не дойдет до нижней камеры. Отсюда воздух, насыщенный водяными парами, выводится наружу через шахту в правой части шкафа. С помощью заслонки 7 часть влажного, но теплого воздуха можно примешивать к свежему воздуху.
Ленточные сушилки Представляют собой бесконечную ленту из металлической сетки, движущуюся внутри камеры. _______ - высушивание на первых участках лент, далее почти высушенный материал приходит в соприкосновение только с охлажденным и влажным воздухом, что исключает перегрев материала _______- материал лежит, не перемешиваясь, что ухудшает сушку Многоярусные - материал пересыпается с ленты на ленту и хорошо перемешивается. Длина такой сушилки значительно меньше. с противотоком - свежий воздух встречается с подсушенным материалом, а затем - к влажному материалу. Высушенный материал имеет меньшую влажность, чем при прямом потоке. Недостаток - возможность перегрева.
Такая многоленточная сушилка успешно работает в производстве ____ на стадии сушки шрота из семян шиповника. В фармацевтическом производстве для сушки свежего растительного сырья ________________________ + В сушилках этого типа сушка материалов производится непрерывно при атмосферном давлении. + Сушка осуществляется горячим теплоносителем, который движется противотоком или перекрестным током к направлению движения материала.
Барабанные сушилки Для непрерывной сушки при атм. давлении зернистых и сыпучих материалов с влажностью 60 %. Имеет цилиндрический барабан, установленный под небольшим углом к горизонту (1/15 -1/50) и опирающийся с помощью бандажей на опорные ролики. Положение барабана в осевом направлении фиксируется упорными роликами. Принцип:
Аэрофонтанные сушилки Аэрофонтанная сушка - сушка твердых веществ в кипящем (псевдосжиженном) слое. - - Принцип: вихревой поток, в котором происходит закрученная циркуляция самого высушиваемого материала. В загрузочную воронку подается влажный материал, который захватывается потоком воздуха или смесью воздуха с топочными газами, и поступает в сушильную камеру, имеющую форму расширяющегося конуса.
Принцип: Благодаря снижению скорости газов по мере их подъема улучшается распределение частиц по крупности и уменьшается унос пыли, что повышает равномерность нагрева (более мелкие частицы, поднимающиеся выше, находятся в области более низких температур) и позволяет уменьшить высоту камеры. В сушильной камере происходит интенсивное перемешивание материала, поскольку он находится во взвешенном состоянии. Из камеры высушиваемый материал потоком газа увлекается в циклон, где материал отделяется от газа. Недостаток -
Сушилки с кипящим (псевдоожиженным) слоем 1) ________ сушилки непрерывного действия. 2) ________ сушилки состоят из двух или более камер, через которые последовательно движется высушиваемый материал. 3)______________ сушилки с кипящим слоем для материалов, малочувствительных к нагреву Принцип: материал уложен на решетку, через которую продувается сушильный агент со скоростью, необходимой для создания кипящего слоя. Применяется направленное движение материала вдоль удерживающей его решетки устранения неравномерности сушки Подача сырого материала производится в верхнюю часть с одной стороны сушилки, а удаление сухого материала - из нижней с противоположной стороны установки.
«+» интенсивность сушки; _________________ высокая степень использования тепла сушильного агента, возможность автоматического регулирования параметров процесса. «-» большие расходы электроэнергии для создания значительных давлений (300÷ 500 мм вод. ст. ), ___________________________________ __ непригодна для материалов, трудно поддающихся псевдосжижению и легко истирающихся, так как резко увеличивается унос твердых частичек. В камере смещения 2 топочные газы смешиваются с воздухом, нагнетаемым вентилятором 1, и поступают в нижнюю часть сушилки, представляющей собой цилиндрическую или прямоугольную сушильную камеру 3 с газораспределительной решеткой 4. Высушиваемый материал подается шнеком 5 в верхнюю часть камеры 3 и образует кипящий слой в восходящем токе газа, проходящего сквозь отверстия решетки 4. Высушенный материал пересыпается через порог 6 в сборник 7. Твердые частицы, уносимые потоком сушильного агента, отделяются в циклоне 8.
Контактные сушилки путем передачи тепла от теплоносителя к материалу через разделяющую их стенку в контактных сушилках • • ______________ вакуум-сушильные шкафы и гребковые вакуум-сушилки (скорость сушки увеличивается за счет перемешивания материала медленно вращающейся горизонтальной мешалкой с гребками). ____________ двухвальцовые атмосферные и вакуумные сушилки, а также одновальцовые формующие сушилки. высушивают предварительно сгущенные вытяжки. Вследствие термолабильности действующих веществ - при пониженной температуре, путем создания соответствующего разрежения. Качество полученного продукта (сухой экстракт) зависит от температуры нагрева. Чем сильнее перегрев высушиваемой жидкости, тем больший вред наносится продукту.
Вакуум-сушильный шкаф - цилиндрическая камера, в которой размещены полые плиты, обогреваемые изнутри паром или горячей водой. Высушиваемый материал в виде сгущенной сметанообразной массы намазывается на противни (толщиной 0, 5 -4 см), которые устанавливают на плиты. Камеру герметически закрывают с помощью дверец и соединяют патрубком с вакуумной линией. Сушка происходит под вакуумом t = 50°С, зависит от глубины вакуума. Выгрузка материала производится вручную. «+» «-»
Вакуум-сушильные шкафы Шкаф имеет с обеих сторон дверцы 4 и 7, так что загрузка и разгрузка сушилки могут производиться одновременно с двух сторон. В дверцах имеются смотровые стекла. Вакуум создается через патрубок 2 при помощи насоса через промежуточновключенный конденсатор и сборник. Нагрев плит 5 производится паром, который вводится сверху по трубе 1; конденсат и неконденсирующиеся газы выводятся снизу через спускную трубу 6. Такое поступление пара является причиной неравномерности нагрева плит, а в связи с этим и неравномерности высушивания. Корпус шкафа 3 делается чугунным.
Гребковые вакуум-сушилки Цилиндрический корпус, паровую рубашку и мешалку, скорость сушки увеличивается за счет перемешивания материала медленно вращающейся горизонтальной мешалкой с гребками. Гребки мешалки закреплены на валу взаимно перпендикулярно: на одной половине длины барабана гребки мешалки изогнуты в одну сторону, на другой - в противоположную. .
Вальцовые вакуум-сушилки Принцип: непрерывная сушка жидкостей и текучих пастообразных материалов при разрежении или атмосферном давлении. Основная часть двухвальцовых сушилок - вальцы и медленно вращающиеся (п= 2 -10 об/мин) навстречу другу. Сверху между вальцами непрерывно -высушиваемый материала. Паровой конденсат отводится через сифонную трубку. Высушивание материала происходит интенсивно в тонком слое в течение одного неполного оборота вальцов. Пленка подсушенного материала снимается ножами, расположенными вдоль образующей каждого вальца. Чем тоньше слой материала на вальцах, тем быстрей и равномернее он сушится.
Вальцовые сушилки осуществляют непрерывную сушку жидкостей и текучих пастообразных материалов при разрежении или атмосферном давлении. Основной частью двухвальцовых сушилок, наиболее часто применяемых в фармацевтическом производстве, являются вальцы и медленно вращающиеся (п= 2÷ 10 об/мин) в кожухе навстречу другу. Сверху между вальцами непрерывно подается высушиваемый материала. Греющий пар поступает через полую цапфу внутрь каждого из вальцов, паровой конденсат отводится через сифонную трубку. Материал покрывает вращающуюся поверхность вальцов тонкой пленкой, толщина которой регулируется величиной зазора между вальцами. Высушивание материала происходит интенсивно в тонком слое в течение одного неполного оборота вальцов. Пленка подсушенного материала снимается ножами, расположенными вдоль образующей каждого вальца. Чем тоньше слой материала на вальцах, тем быстрей и равномернее он сушится.
Одновальцовая сушилка с погруженным вальцом (рис. 71, а) - пригодна только для разведенных растворов или извлечений. Одновальцовая сушилка с непогруженным вальцом (рис. 71, б). Между вальцом и жидкостью имеется питающий валик, при помощи которого может регулироваться слой жидкости. Исключен перегрев. Эта сушилка рациональнее, чем предыдущая. Двухвальцовая сушилка (рис. 71, в; 72)
Специальные сушилки Инфракрасные лучи - невидимые лучи с длиной волны от 0, 76 до 400 ммк. Терморадиационные сушилки – - к материалу можно подводить удельные потоки тепла, приходящиеся на 1 м 2 его поверхности, в десятки раз превышающие соответствующие потоки при конвективной и контактной сушке. - значительно увеличивается интенсивность испарения влаги из материала. -
Сушка токами высокой частоты применяется при сушке гранулята. Принцип диэлектрического нагревания заключается в свойстве молекул диэлектрика поляризоваться под действием электрического поля. Применяя диэлектрическое нагревание, влагу удается удалить при сравнительно низкой температуре, причем сушка проходит быстро, одновременно и равномерно по всей толщине высушиваемого материала. Ценным моментом является также возможность осуществления избирательного нагревания отдельных компонентов, входящих в неоднородный материал, что достигается путем подбора частоты колебаний.
Сорбционная сушка Удалять влагу из влажных тел можно и без подвода тепловой энергии. В частности, влага может быть удалена путем ее поглощения адсорбентами. Силикагель Создается непрерывная циркуляция сухого нагретого воздуха, обеспечивающего быструю сушку гранулята (в течение 1 -2 ч). Обычно две силикагельные колонки, работающие поочередно. Когда колонка За утратит свою адсорбционную способность, в работу включается адсорбер 36, а адсорбер За подвергается регенерации, которая проводится путем прокаливания силикагеля при температуре до 300 °С. При этом полностью восстанавливается как его структура, так и адсорбционная способность.
Шкафные сушилки с силикагельными колонками в фармацевтическом производстве нашли применение при сушке гранулята. Силикагельные колонки с равным успехом могут быть использованы для сушки веществ, удерживающих ценные экстрагенты (спирт, эфир и др. ). В этом случае силикагелем будет адсорбироваться смесь паров воды с экстрагентом. После того как будет полностью использована адсорбционная активность силикагеля, через отключенную колонку пропускается пар.
Ультразвуковая сушка для эффективной сушки с помощью ультразвука наиболее подходящими частотами являются 6 -8 к. Гц.
Распылительная сушка Для жидкостей, содержащих особо чувствительные к высокой температуре вещества, продолжительность сушки 8 с (в вальцовых сушилках). Распылительные (туманные) сушилки бывают разных конструкций и различаются главным образом по приспособлению для распыления. Для фармацевтических целей более пригодны сушилки с дисками.
Сублимационная сушка - это сушка материалов в замороженном состоянии. При этой сушке находящаяся в материале влага переходит в пар, минуя жидкое состояние, т. е. сублимирует. Весь процесс сушки можно довольно четко разделить на три периода: 1) период __________, когда в результате снижения давления в сушильной камере происходит замораживание влаги в материале, при этом резкое снижение давления приводит к интенсивному испарению влаги с поверхности материала; при замораживании обычно испаряется до 10 -15 % всей удаляемой влаги; 2) период _________, аналогичный периоду постоянной скорости сушки; 3) период испарения остаточной влаги.
Принципиальная схема. В сушильной камере – сублиматор, пустотелые плиты, внутри циркулирует горячая вода. На плитах - противни с высушиваемым материалом. Между плитами и противнями - зазор (передача тепла радиацией). В фармацевтическом производстве высушивание проводят из ампул, пенициллиновых флаконов или стеклотары, в которые наливают подлежащий высушиванию раствор или суспензию. Емкости с замороженным материалом быстро загружают в охлажденную камеру сублиматора, который герметизируют и устанавливают необходимые параметры процесса. В процессе сублимации паровоздушная смесь из сублиматора поступает в трубы конденсатора-вымораживателя, в межтрубном пространстве которого циркулирует хладоагент (рассол, охлажденный этанол и др. ).
Конденсатор включается в один циркуляционный контур с испарителем (аммиачным, фреоновым и др. ) холодильной установки, и соединяется с вакуумнасосом, предназначенным для отсасывания неконденсирующихся газов и воздуха из сублиматора. В трубах конденсатора происходят конденсация и замораживание водяных паров. Для непрерывного удаления из конденсатора образующегося в нем льда устанавливают два конденсатора, которые попеременно работают и размораживаются. сублимационная сушка - наилучший метод качественного консервирования при производстве целого ряда новых лекарственных средств, содержащих вещества биологического происхождения, выпуск которых с каждым годом все более расширяется.
Первой стадией сублимации является замораживание, и его следует проводить с учетом эвтектических температур, которые являются индивидуальными для каждого вещества. Эвтектическая температура – При указанной температуре находятся в равновесии жидкость и образующаяся при замораживании твердая фаза. Замораживание растворов, как и замораживание чистых веществ, происходит при постоянной температуре. Установление эвтектической температуры лабильных препаратов является обязательным, так как позволяет определить допустимый уровень нагревания при высушивании препаратов.
Распылительная сублимационная сушка обычно включает: 1) 2) 3) Распыление осуществляется механическими и пневматическими форсунками, а также с помощью центробежных дисков. Порция жидкого материала распыляется в пар над криогенной жидкостью, такой, как жидкий азот или жидкий пропан с использованием либо пневмо- либо ультразвуковых распылителей. Капельки начинают замерзать во время пролета через холодную паровую фазу и полностью замерзают при соприкосновении с самой криогенной жидкой фазой. Находящиеся во взвеси замерзшие капельки можно собрать с помощью сепараторного сита или дав возможность криогенной жидкости удалиться с кипением.
Распылительная сублимационная сушка является технологическим процессом выбора, если от продукта требуются следующие свойства: пористая структура с большой удельной площадью поверхности свободно текущий порошок для употребления в качестве конечного или промежуточного продукта улучшение биодоступности чрезвычайно плохо растворимых в воде соединений Критериями оценки - - - -
Сублимационная сушка сублимационной сушки с компрессионной холодильной установкой показана на рис. 74. Камера 1 сушилки сообщается с конденсатором 2, к которому присоединены вакуум-насос 3 и холодильная установка 4 с насосом 5 для циркуляции рассола. Для непрерывного удаления из конденсатора образующегося в нем льда устанавливают два конденсатора, которые попеременно работают и размораживаются.
Скачать презентацию Сушка Наиболее часто сушка является завершающим этапом технологического
Сушка ст.ppt