制藥設備與工程設計第15章干燥設備.ppt

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第15章干燥設備,第15章干燥設備,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，從而獲得干燥產品的操作。使?jié)穹制募訜岱绞接校簾醾鲗Ъ訜?、對流加熱、熱輻射加熱、介電加熱等。干燥的目的：使藥物便于加工、運輸、貯藏和使用，保證藥品的質量和提高藥物的穩(wěn)定性，但并不是說干燥后水份含量越低越好。,(一)干燥的基本理論,1、干燥原理①pw>p，進行干燥；②pw=p，干燥即行停止；③pwtw?？諝獾臐穸仍叫。瑃和tw的差值越大。,(1)干球溫度與濕球溫度,①干球溫度(drybulbtemperature)是用普通溫度計在空氣中直接測得的溫度，常用t表示。②濕球溫度(wetbulbtemperature)是在溫度計的感溫球包以濕紗布放置在空氣中，傳熱和傳質達到平衡時所測得的溫度，常用tw表示。,空氣的常用性質：,①空氣濕度(humidity，H)系單位質量干空氣帶有的水蒸氣的質量(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)濕度和相對濕度,②相對濕度(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之比的百分數(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%；空氣的相對濕度直接反映空氣中濕度的飽和程度。,空氣的常用性質：,(2)濕度和相對濕度,根據(jù)物料中所含水分能否干燥來劃分平衡水分與自由水分。①平衡水分(equilibriumwater)系指在一定空氣條件下，物料表面產生的水蒸氣壓等于該空氣中水蒸氣分壓，此時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，根據(jù)干燥要求選擇適宜的空氣條件。②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,(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劃分結合水分與非結合水分。①結合水分(boundwater)系指以物理化學方式結合的水分，數(shù)字上等于RH=100%時物料的平衡水分。由于結合水分與物料結合力強，干燥速度緩慢，如動植物細胞壁內的水分、物料內毛細管中的水分、可溶性固體溶液中的水分等。②非結合水分(nonboundwater)系指以機械方式結合的水分，與物料結合力很弱，干燥速度較快。,3、物料中水分的性質,(2)結合水分與非結合水分,（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：①濕基含水量w,以濕物料為基準的濃度表示法。W=濕物料中水分的質量/濕物料總質量100%②干基含水量x,以絕干物料為基準的濃度表示法。x=濕物料中水分的質量/濕物料中絕干物料的質量100%,1.物料中含水量的表示方法,在干燥計算中常采用干基含水量,（二）干燥器的物料衡算,①按干基計算水分蒸發(fā)量：W=G(x1-x2)②濕基計算水分蒸發(fā)量：W=G1(w1-w2)/(1-w2)=G2(w1-w2)/(1-w1)③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?干燥時間(s)內水分的蒸發(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量，kg；dx為物料的干基含水量的變化，kg水分/kg絕干料；負號表示物料中含水量隨干燥時間的增加而減少。,（三）干燥速度,（四）水分含量的測定方法,(1)測定水分含量時常用干燥失重測定法，該法的干燥常采用：①保干器干燥法，常用干燥劑為無水氯化鈣、硅膠或五氧化二磷；②常壓加熱干燥；③減壓干燥法等。(2)精確測定微量水分含量時，必須采用費休法或甲苯法。,（五）干燥方法與設備,①按操作方式分類：間歇式、連續(xù)式。②按操作壓力分類：常壓式、真空式。③按加熱方式分類：熱傳導干燥、對流干燥、輻射干燥、介電加熱干燥。,(1)干燥方法,(2)干燥設備,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。廂式干燥器設備簡單，適應性強，應用于生產量少的物料間歇式干燥中。但勞動強度大，熱量消耗量大。,(2)干燥設備,2)流化床干燥器亦稱沸騰干燥器，構造簡單，操作方便，有利于傳熱、傳質，提高了干燥速率；物料停留時間任意調節(jié)，適宜于熱敏性物料。但不適宜于含水量高，易粘結成團的物料，要求粒度適宜。,①噴霧干燥蒸發(fā)表面積大，干燥速度非?？?數(shù)秒至數(shù)十秒)，物料的受熱時間極短，在干燥過程中霧滴的溫度大致等于空氣的濕溫度，一般50℃左右，對熱敏性物料及無菌操作時非常適用。②干燥品多為松脆的空心顆粒，溶解性好。,(2)干燥設備,3)噴霧干燥器,是利用紅外輻射元件所發(fā)射的紅外線對物料直接照射而加熱的一種干燥方式。①波長范圍0.72~1000?m；0.72~5.6?m近紅外；5.6~1000?m遠紅外。②優(yōu)點：受熱均勻、干燥快、質量好；缺點：電能消耗大。,(2)干燥設備,4)紅外干燥器,①使用的頻率為915Hz和245Hz。②優(yōu)點：加熱迅速、均勻、干燥快、熱效率高；對含水物料的干燥特別有利；操作控制靈活、方便；缺點：成本高，對有些物料的穩(wěn)定性有影響。,(2)干燥設備,5)微波干燥器,