制藥設(shè)備與工程設(shè)計(jì)第15章干燥設(shè)備.ppt

第15章干燥設(shè)備,第15章干燥設(shè)備,第1節(jié)廂式干燥器第2節(jié)帶式干燥器第3節(jié)流化床干燥器第4節(jié)噴霧干燥器第5節(jié)真空干燥器第6節(jié)真空冷凍干燥器第7節(jié)微波真空干燥器,五、固體的干燥,干燥是利用熱能使物料中的濕分(水分或其它溶劑)汽化，并利用氣流或真空帶走汽化的濕分，從而獲得干燥產(chǎn)品的操作。使?jié)穹制募訜岱绞接校簾醾鲗?dǎo)加熱、對(duì)流加熱、熱輻射加熱、介電加熱等。干燥的目的：使藥物便于加工、運(yùn)輸、貯藏和使用，保證藥品的質(zhì)量和提高藥物的穩(wěn)定性，但并不是說(shuō)干燥后水份含量越低越好。,(一)干燥的基本理論,1、干燥原理pw>p，進(jìn)行干燥；pw=p，干燥即行停止；pwtw?？諝獾臐穸仍叫?，t和tw的差值越大。,(1)干球溫度與濕球溫度,干球溫度(drybulbtemperature)是用普通溫度計(jì)在空氣中直接測(cè)得的溫度，常用t表示。濕球溫度(wetbulbtemperature)是在溫度計(jì)的感溫球包以濕紗布放置在空氣中，傳熱和傳質(zhì)達(dá)到平衡時(shí)所測(cè)得的溫度，常用tw表示。,空氣的常用性質(zhì)：,空氣濕度(humidity，H)系單位質(zhì)量干空氣帶有的水蒸氣的質(zhì)量(kg水蒸氣/kg干空氣)。H=0.622p/(P-p)式中，P為濕空氣的總壓，Pa；p為水蒸氣分壓；0.622為水分子量18與空氣分子量29之比。,(2)濕度和相對(duì)濕度,相對(duì)濕度(relativehumidity，RH)是指在一定總壓及溫度下，濕空氣中水蒸氣分壓p與飽和空氣中水蒸氣分壓ps之比的百分?jǐn)?shù)，常用RH%表示。RH%=p/ps100%飽和空氣的RH=100%；未飽和空氣的RH<100%；絕空氣的RH=0%；空氣的相對(duì)濕度直接反映空氣中濕度的飽和程度。,空氣的常用性質(zhì)：,(2)濕度和相對(duì)濕度,根據(jù)物料中所含水分能否干燥來(lái)劃分平衡水分與自由水分。平衡水分(equilibriumwater)系指在一定空氣條件下，物料表面產(chǎn)生的水蒸氣壓等于該空氣中水蒸氣分壓，此時(shí)物料所含水分為平衡水分，是不能干燥的水分。平衡水分與物料的種類、空氣狀態(tài)有關(guān)，根據(jù)干燥要求選擇適宜的空氣條件。自由水分(freewater)系指物料所含的水分中多于平衡水分的部分，或稱游離水分，是能干燥除去的水分。,3、物料中水分的性質(zhì),(1)平衡水分與自由水分,根據(jù)物料中所含水分的干燥難易程度來(lái)劃分結(jié)合水分與非結(jié)合水分。結(jié)合水分(boundwater)系指以物理化學(xué)方式結(jié)合的水分，數(shù)字上等于RH=100%時(shí)物料的平衡水分。由于結(jié)合水分與物料結(jié)合力強(qiáng)，干燥速度緩慢，如動(dòng)植物細(xì)胞壁內(nèi)的水分、物料內(nèi)毛細(xì)管中的水分、可溶性固體溶液中的水分等。非結(jié)合水分(nonboundwater)系指以機(jī)械方式結(jié)合的水分，與物料結(jié)合力很弱，干燥速度較快。,3、物料中水分的性質(zhì),(2)結(jié)合水分與非結(jié)合水分,（二）干燥器的物料衡算,濕物料是由絕干物料與水分所組成，含水量有兩種表示方法：濕基含水量w,以濕物料為基準(zhǔn)的濃度表示法。W=濕物料中水分的質(zhì)量/濕物料總質(zhì)量100%干基含水量x,以絕干物料為基準(zhǔn)的濃度表示法。x=濕物料中水分的質(zhì)量/濕物料中絕干物料的質(zhì)量100%,1.物料中含水量的表示方法,在干燥計(jì)算中常采用干基含水量,（二）干燥器的物料衡算,按干基計(jì)算水分蒸發(fā)量：W=G(x1-x2)濕基計(jì)算水分蒸發(fā)量：W=G1(w1-w2)/(1-w2)=G2(w1-w2)/(1-w1)空氣消耗量L:L=W/(H2-H1)式中，干燥前后物料的量(G1，G2)；物料中的含水量(w1，w2或x1,x2)；干燥過(guò)程中空氣濕度由H1變成H2。,2.水分蒸發(fā)量W(kg/s)與空氣消耗量L(kg干空氣/s),干燥速度是單位時(shí)間、單位干燥面積上被干物料所能汽分的水分量。即水分量的減少值，其單位kg/(m2s)。U=dW/Ad=-Gdx/Ad式中，U為干燥的速度，kg/(m2s)；dW為d干燥時(shí)間(s)內(nèi)水分的蒸發(fā)量，kg；A為被干物料的干燥面積，m2；G為濕物料中所含絕干物料的質(zhì)量，kg；dx為物料的干基含水量的變化，kg水分/kg絕干料；負(fù)號(hào)表示物料中含水量隨干燥時(shí)間的增加而減少。,（三）干燥速度,（四）水分含量的測(cè)定方法,(1)測(cè)定水分含量時(shí)常用干燥失重測(cè)定法，該法的干燥常采用：保干器干燥法，常用干燥劑為無(wú)水氯化鈣、硅膠或五氧化二磷；常壓加熱干燥；減壓干燥法等。(2)精確測(cè)定微量水分含量時(shí)，必須采用費(fèi)休法或甲苯法。,（五）干燥方法與設(shè)備,按操作方式分類：間歇式、連續(xù)式。按操作壓力分類：常壓式、真空式。按加熱方式分類：熱傳導(dǎo)干燥、對(duì)流干燥、輻射干燥、介電加熱干燥。,(1)干燥方法,(2)干燥設(shè)備,1)廂式干燥器廂式干燥器多采用廢氣循環(huán)法和中間加熱法。廂式干燥器設(shè)備簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用于生產(chǎn)量少的物料間歇式干燥中。但勞動(dòng)強(qiáng)度大，熱量消耗量大。,(2)干燥設(shè)備,2)流化床干燥器亦稱沸騰干燥器，構(gòu)造簡(jiǎn)單，操作方便，有利于傳熱、傳質(zhì)，提高了干燥速率；物料停留時(shí)間任意調(diào)節(jié)，適宜于熱敏性物料。但不適宜于含水量高，易粘結(jié)成團(tuán)的物料，要求粒度適宜。,噴霧干燥蒸發(fā)表面積大，干燥速度非常快(數(shù)秒至數(shù)十秒)，物料的受熱時(shí)間極短，在干燥過(guò)程中霧滴的溫度大致等于空氣的濕溫度，一般50左右，對(duì)熱敏性物料及無(wú)菌操作時(shí)非常適用。干燥品多為松脆的空心顆粒，溶解性好。,(2)干燥設(shè)備,3)噴霧干燥器,是利用紅外輻射元件所發(fā)射的紅外線對(duì)物料直接照射而加熱的一種干燥方式。波長(zhǎng)范圍0.721000m；0.725.6m近紅外；5.61000m遠(yuǎn)紅外。優(yōu)點(diǎn)：受熱均勻、干燥快、質(zhì)量好；缺點(diǎn)：電能消耗大。,(2)干燥設(shè)備,4)紅外干燥器,使用的頻率為915Hz和245Hz。優(yōu)點(diǎn)：加熱迅速、均勻、干燥快、熱效率高；對(duì)含水物料的干燥特別有利；操作控制靈活、方便；缺點(diǎn)：成本高，對(duì)有些物料的穩(wěn)定性有影響。,(2)干燥設(shè)備,5)微波干燥器,