Процеси сушки та випарювання в промисловій технології ліків

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Зміст

Вступ

Розділ 1. Процес сушки

1.1. Теоретичні основи процесу сушки

1.1.1 Визначення та класифікація сушки

1.1.2 Основні параметри вологого повітря

1.2 Матеріальний та тепловий баланси сушки

1.2.1 Матеріальний баланс сушки

1.2.2 Тепловий баланс сушарок

1.3 Характеристика та будова сушарок

1.3.1 Конвективні сушарки

1.3.2 Контактні сушарки

Розділ 2. Процес випарювання

2.1 Характеристика процеса випарювання

2.1.1 Загальні дані

2.1.2 Основні характеристики процесу випарювання

2.2 Випарні установки

2.2.1 Однокорпусні випарні установки

2.2.2 Багатокорпусні випарні установки

2.2.3 Специфічні конструкції випарних апаратів

Висновки

Список використаної літератури

Вступ

Сушка матеріалів займає важливе місце у виробництві лікарських препаратів як один з найпоширеніших масообмінних процесів. Сушінням називають процес видалення з матеріалу розчинника, в результаті чого в ньому збільшується відносний вміст сухої речовини. Найчастіше в якості розчинників застосовують воду, тому під сушінням мається на увазі процес зневоднення матеріалів [1].

Сушка широко використовується в різних галузях: в хімічному, сільському господарстві та в хіміко-фармацевтичному виробництві.

Вона застосовується на різних стадіях технологічного процесу: для підготовки сировини і одержання напівфабрикатів; часто сушка є завершальним етапом виробництва, що визначає якість готового лікарського речовини (ефективність терапевтичної дії) [7].

Сушіння здійснюється з різною метою: для полегшення і здешевлення транспортування матеріалів, для підвищення їх міцності; сушка багатьох лікарських препаратів забезпечує їх консервування та зберігання; сушка необхідна для подальшого подрібнення деяких матеріалів [3].

У хіміко-фармацевтичних виробництвах застосовується як штучна сушка матеріалів в спеціальних сушильних установках, так і природна - на полицях у закритих приміщеннях, без обігріву та подачі повітря (у виробництві гранул Плантаглюцид) [8].

Випарювання - це метод хіміко-технологічної обробки для виділення розчинника з розчину, концентрування розчину, кристалізації розчинених речовин. Іноді випарювання проводять до отримання насичених розчинів, з метою подальшої кристалізації з них твердої речовини. Виробництвом багатьох продуктів виробляється в рідкій фазі, у вигляді суспензій і емульсій, а для отримання цільового продукту рідку фазу слід видалити. Найбільш простим і продуктивним способом є тепло- і масообмін [8].

Процеси випарювання широко застосовуються в різних галузях промисловості (хімічної, нафтохімічної, харчової, фармацевтичної, металургійної, мікробіологічної та ін.) для досягнення, в основному, двох цілей: концентрування розчинів і виділення з розчинів розчинника (дистиляція), а також в якості попередньої стадії при кристалізації. Ці процеси є настільки енергоємними, що часто визначають собівартість готового продукту. Від досконалості і ступеня відповідності випарної техніки вимогам технології істотно залежать якість і обсяг продукції, що випускається, втрати виробництва та інші технологічні показники. У зв'язку зі світовою енергетичною кризою, особливо які заявили про себе в останні десятиліття, сильно зріс інтерес до вивчення енергоспоживаючих процесів взагалі і процесу випарювання зокрема [3].

Розділ 1. Процес сушки

1.1 Теоретичні основи процесу сушки

1.1.1 Визначення та класифікація сушки

Сушка - складний дифузійний процес, швидкість якого визначається швидкістю дифузії вологи з глибини висушуваного матеріалу в навколишнє середовище. Видалення вологи при сушінні зводиться до переміщення тепла і речовини (вологи) усередині матеріалу і їх перенесенню з поверхні матеріалу в навколишнє середовище. Отже, сушка є поєднанням пов'язаних один з одним процесів тепло- і масообміну (вологообміну) [2].

За способом підведення тепла до висушують матеріалу розрізняють такі види сушіння:

Конвективна - шляхом безпосереднього зіткнення висушуваного матеріалу з сушильним агентом, в якості якого найчастіше використовують нагріте повітря або топкові гази (як правило, в суміші з повітрям).

Контактна - шляхом передачі тепла від теплоносія до матеріалу через розділяючу їх стінку.

Спеціальна.

До спеціальних видів сушіння відносяться:

радіаційна - шляхом передачі тепла інфрачервоними променями;

діелектрична - шляхом нагрівання в полі струмів високої частоти;

сублімаційна - сушка в замороженому стані при глибокому вакуумі.

Зі спеціальних видів сушіння, застосовуваних відносно рідко, у фармації набула поширення сублімаційна - для висушування термолабільних речовин - ферментів, гормонів, бактерійних препаратів, препаратів крові та ін.

Висушуваний матеріал незалежно від методів сушіння перебуває в контакті з вологим газом (в більшості випадків повітрям). Тому вивчення властивостей вологого повітря необхідно при розгляді процесів сушіння і їх розрахунків [4].

1.1.2 Основні параметри вологого повітря

При конвективному сушінні нагріте повітря передає матеріалу тепло і забирає вологу, що випаровується з матеріалу за рахунок цього тепла. Сушильний агент (повітря) грає роль тепло- і вологоносія. За інших методів сушіння, вологе повітря, що знаходиться в контакті з матеріалом, використовується тільки для видалення вологи, що випарувалася, тобто виконує роль вологоносія.

Вологе повітря є сумішшю сухого повітря і водяної пари. Вологе повітря як волого- і теплоносій характеризується наступними основними параметрами: абсолютної і відносною вологістю, вологовмістом і ентальпією (тепловмістом).

Абсолютна вологість - це кількість водяної пари в кг, що міститься в 1 м3 вологого повітря.

Відносна вологість або ступінь насичення повітря - це відношення маси водяної пари в 1 м3 вологого повітря за даних умов (температура, об'єм, барометричний тиск) до максимально можливої ??масі водяної пари в 1 м3 повітря (щільності насиченої пари) при тих же умовах.

Відносна вологість є однією з найважливіших характеристик повітря як сушильного агента, що визначає його вологоємність, тобто здатність повітря до насичення парами вологи.

У процесі сушіння повітря зволожується і охолоджується, змінюючи об'єм. Тому більш зручно відносити вологість повітря до одиниці маси абсолютно сухого повітря, тобто замість абсолютної вологості користуватися вологовмістом.

Вологовмістом повітря називається відношення кількості водяної пари (у кг), що міститься у вологому повітрі і припадає на 1 кг абсолютно сухого повітря.

Ентальпія (тепловміст) вологого повітря визначається при даній температурі повітря t (в °С), як сума ентальпій абсолютно сухого повітря і водяної пари [7].

1.2 Матеріальний та тепловий баланси сушки

1.2.1 Матеріальний баланс сушки

Матеріальний баланс по висушуємому матеріалу є загальним для конвективної, контактної та інших видів сушіння. Для складання балансу позначимо:

Gl - кількість вологого матеріалу, що надходить на сушіння, кг/год;

G2 - кількість висушеного матеріалу, кг/год;

u1, u2 - початкова та кінцева вологості матеріалу відповідно (вважаючи на загальну масу матеріалу), %;

W - кількість вологи, що видаляється з матеріалу при сушінні, кг/год.

Тоді матеріальний баланс буде мати наступний вигляд: по всьому матеріалу, що піддається сушінню:

G1 = G2 + W;

за абсолютною сухою речовиною в висушуємому матеріалі:

G1 * (100 - u1) / 100 = G2 * (100 - u2) / 100

Звідси випливає:

G1 = G2 * (100 - u2) / (100 - u1)

G2 = G1 * (100 - u1) / (100 - u2)

Зазвичай метою складання матеріального балансу є визначення кількість вологи W, видаляємої при сушінні:

W = G1 - G2.

Підставляючи у вираз значення G2 з рівняння, отримаємо

W = G1 - G1 * (100 - u1) / (100 - u2) = G1 * (u1 - u2) / (100 - u2)

При підстановці у вираз значення Gl з рівняння визначимо кількість вологи, що видаляється:

W = G2 * (u1 - u2) / (100 - u1)

Якщо кількість вологи W відомо, то з рівняння можна визначити кількість висушеного матеріалу G2

Ці рівняння є основними рівняннями матеріального балансу процесів сушіння.

При розрахунку конвективних сушарок крім балансу за висушуємим матеріалом складається матеріальний баланс по волозі, з якого знаходять витрату сухого повітря на сушку [8].

сушка випарювання тепловий конвективний

1.2.2 Тепловий баланс сушарок

Розглянемо теплові баланси найбільш часто використовуваних конвективних і контактних сушарок.

Конвективні сушарки. Для складання типового теплового балансу конвективної сушарки скористаємося її загальною схемою, представленою на рис. 1. На сушку надходить G1 кг/год вихідного матеріалу, що має температуру Q1 °С. У сушарці з речовини випаровується W кг/год вологи і отримується G2 кг/год висушеної речовини при температурі Q2 °С. Позначимо питому теплоємність висушеного матеріалу СМ (Дж/кг*град) і теплоємність вологи - СВ (Дж/кг*град) (для води СВ = 4,19 (кДж/кг*град) або 1 ккал/кг*град)).

Рис. 1. Принципова схема конвективної сушарки безперервної дії (основний варіант процесу сушіння)

У сушилку подається вологе повітря, що містить L (кг/год) абсолютно сухого повітря. Перед калорифером повітря має ентальпію i0 (Дж/кг) сухого повітря; після нагрівання, тобто на вході в сушарку, ентальпія повітря збільшується до i1 (Дж/кг) сухого повітря. У процесі сушіння в результаті передачі тепла матеріалу, поглинання испаряющейся з речовини (матеріалу) вологи і втрат тепла в навколишнє середовище ентальпія повітря змінюється і на виході з сушарки для відпрацьованого повітря дорівнює i2 (Дж/кг) сухого повітря.

При складанні теплового балансу необхідно враховувати, що в сушарці можуть бути транспортні пристрої, на останніх знаходиться висушуваний матеріал, наприклад вагонетки, і т.д.

Припустимо, маса зазначених пристроїв - GT (кг), питома теплоємність їх - СT (Дж/кг*град), температура на вході в сушарку - tTH. У сушарці температура транспортних пристроїв збільшується і досягає на виході з сушарки tTK.

У відповідності зі схемою (рис. 1) тепло Qk підводиться в калорифер K1, встановлений перед сушаркою, і в додатковий калорифер К2 - всередині камери сушарки в кількості QД. Тоді з урахуванням втрат тепла сушаркою в навколишнє середовище Qn матимемо:

НАДХОДЖЕННЯ ТЕПЛА із зовнішнім повітрям Li0; з висушеним матеріалом G2CMQ1 з вологою, що випаровується з матеріалу WCBQ1 з транспортними пристроями GTСTtTH; в основному (зовнішньому) калорифері Qk в додатковому (внутрішньому) калорифері QД	ВИТРАТА ТЕПЛА з відпрацьованим повітрям Li2 з висушеним матеріалом G2CMQ2; з транспортними пристроями GTCTtTK; втрати тепла в навколишнє середовище Qn

При сталому процесі сушіння тепловий баланс виражається рівністю:

Li0 + G2CMQ1 + WCBQ1 + GTCTtTH + Qk + Qд = Li2 + G2CМQ2 + GTCTtTK + Qn

Із зазначеного рівняння можна встановити загальний витрата тепла на сушку:

(Qk + QД) = L(i2 - i0) + G2CM(Q2 - Q1) + GTCT(tTK - tTH) - WCBQ1 + Qn

Розділивши обидві частини останньої рівності на W, отримаємо вираз для питомої витрати тепла (на 1 кг випареної вологи):

qk + QД = l(i2 - i0) + qM + qT - CBQ1 + qn

Підставляючи значення qk в рівняння, знаходимо:

l(i1 - i0) + QД = l(i2 - i0) + qM + qT - CBQ1 + qn

або

l(i2 - i1) = QД + CBQ1 - qM - qT - qn

Позначимо праву частину рівняння:

(QД + CBQ1) - (qM + qT + qn) = Д

Запишемо його в наступному вигляді:

l(i2 - i1) = Д

i2 = i1 + (Д / l)

Вхідна в рівняння величина Д висловлює різницю між надходженням і витратою тепла безпосередньо в камері сушарки без обліку тепла, принесеного повітрям, нагрітим в основному калорифері. Величина Д нерідко називається внутрішнім балансом сушильної камери.

Для аналізу і розрахунку процесів сушіння зручно ввести поняття про теоретичну сушарку, в якій температура матеріалу, що надходить на сушіння, дорівнює температурі сушіння, тобто немає витрати тепла на нагрівання матеріалу і транспортних пристроїв, немає додаткового тепла в самій сушильній камері і втрат тепла в навколишнє середовище. Отже, для теоретичної сушарки QД = CBQ1 = qM = qT = qn = 0 і відповідно до виразу Д = 0.

При цьому відповідно до рівнянням теплового балансу при l ? 0 для теоретичної сушарки i2 = i1. Зазначене означає, що випаровування вологи в теоретичній сушарці відбувається тільки за рахунок охолодження повітря, причому кількість тепла, переданого повітрям, повністю повертається в нього з вологою, що випаровується з матеріалу.

У дійсних сушарках ентальпія повітря в сушильній камері зазвичай не залишається постійною. Якщо прихід тепла в камеру сушарки більше його витрати, тобто величина Д позитивна, то ентальпія повітря при сушінні зростає (i2 > i1). При від'ємному значенні Д ентальпія повітря при сушінні зменшується і i2 < i1.

Контактні сушарки. Як вказувалося, при контактній сушці тепло матеріалу передається через стінку, що розділяє матеріал від теплоносія.

Теплоносієм при контактної сушінні частіше буває насичена водяна пара. Тому тепловий баланс непереривнодіючої контактної сушарки (рис. 2) буде відрізнятися від балансу для конвективної сушарки.

Рис. 2. Принципова схема контактної сушарки безперервної дії

На додаток до позначень, наведених раніше в балансі для конвективних сушарок, відзначимо, що витрата гріючої пари складає D (кг/год), його ентальпія - ir (Дж/кг) і температура конденсації - Т °С. Для такої сушарки запишемо:

НАДХОДЖЕННЯ ТЕПЛА з гріючою парою Dir; з висушеним матеріалом G2CMQ1, з випареною з матеріалу вологою WCBQ1	ВИТРАТА ТЕПЛА з конденсатом гріючої пари DCBT; з висушеним матеріалом G2CMQ2; з випареною з матеріалу вологою WiB; втрати тепла в навколишнє середовище Qn

Тоді тепловий баланс контактної сушарки:

Dir + G2CMQ1 + WCBQ1 = DCBT + G2CMQ2 + WiB + Qn

Або

D(ir - CBT) = G2CM(Q2 - Q1) + W(iB - CBQ1) + Qn

З рівняння можна визначити витрату пари D на нагрів висушеного матеріалу, на випаровування вологи і компенсацію втрат тепла в навколишнє середовище.

Для періодичних процесів сушіння тепловий баланс складають окремо для стадій нагрівання і сушіння. При цьому за розрахунковий приймають більший з витрат пари, отриманих для кожної стадії [8].

1.3 Характеристика та будова сушарок

1.3.1 Конвективні сушарки

У конвективних сушарках сушильний агент, попередньо нагрітий в калорифері, рухається в сушарці і стикається з висушують матеріалом. При цьому сушарка може працювати по основній схемі, тобто з одноразовим нагріванням сушильного агента або з частковим підігрівом повітря в сушильній камері або іншими варіантами, в яких температура сушіння буде нижче, ніж в сушарці по основній схемі, при однаковому загальній витраті тепла [5].

Залежно від призначення використовують камерні, тунельні, стрічкові і барабанні сушарки [7].

Камерні сушарки (рис.3) є апаратами періодичної дії, що працюють при атмосферному тиску. Їх використовують в малотоннажних виробництвах при невисокій температурі сушіння, наприклад при сушінні таблеткової маси. Матеріал у цих сушарках сушиться на лотках (деках), встановлених на стелажах або вагонетках, що знаходяться всередині сушильної камери 1. На каркасі камери, між вагонетками 2, встановлені козирки 3, які ділять простір камери на три, розташовані одна над одною зони, уздовж яких послідовно рухається гаряче повітря. Свіже повітря, нагріте в калорифері 4, подається вентилятором 7 вниз камери сушарки. Тут він рухається (шлях повітря показаний на малюнку стрілками), два рази змінюючи напрямок і двічі нагріваючись в проміжних калориферах 5 і 6. Частина відпрацьованого повітря за допомогою шибера 8 направляється на змішування зі свіжим. У результаті сушарка працює з частковою рециркуляцією повітря і проміжним підігрівом, тобто за варіантом, що забезпечує низьку температуру і більш м'які умови сушіння.

Рис.3. Камерна сушарка

Однак внаслідок сушіння в нерухомому товстому шарі сушарки зазначеного типу мають низьку продуктивність, а тривалість процесу в них велика. Крім того, в цих сушарках мають місце великі втрати тепла при вивантаженні матеріалу і великі витрати ручної праці [4].

Тунельні сушарки (рис.4) відрізняються від камерних тим, що в них з'єднані один з одним вагонетки 2 повільно переміщаються на рейках уздовж дуже довгої камери прямокутного перерізу (коридору). На вході і виході сушарки є герметичні двері, які відкриваються для завантаження і вивантаження матеріалу. Вагонетка з висушеним матеріалом видаляється з камери, а з протилежного кінця в неї надходить нова вагонетка з вологим матеріалом. Переміщення вагонеток механізовано. Сушильний агент може подаватися прямотоком або протитечією.

Рис.4. Тунельна сушарка

Такі сушарки зазвичай працюють з частковою рециркуляцією сушильного агента і використовуються для сушіння великих кількостей штучного матеріалу. За інтенсивністю сушки тунельні сушарки близькі до камерних сушарок. Тунельним сушаркам притаманні основні недоліки камерних сушарок (тривала і нерівномірна сушка, ручне обслуговування) [6].

Стрічкові сушарки (рис. 5). У сушарках цього типу сушка матеріалів проводиться безперервно при атмосферному тиску.

Рис. 5. Стрічкова сушарка

У камері 1 сушарки шар висушуваного матеріалу рухається на нескінченній стрічці 2, натягнутої між провідними 3 і веденими 4 барабанами. Вологий матеріал з бункера подається живильником 6 на один кінець стрічки, з іншого кінця матеріал пересипається на нижчерозташовану стрічку і так до останньої стрічки, з якою висушений матеріал пересипається в приймач висушеного матеріалу 8. Сушіння здійснюється гарячим теплоносієм, який рухається протитечією або перехресним струмом до напрямку руху матеріалу. Така багатострічкова сушарка успішно працює у виробництві холосаса на стадії сушки шроту з насіння шипшини [1].

Барабанні сушарки (рис.6) широко застосовуються для безперервного сушіння при атмосферному тиску зернистих і сипучих матеріалів з вологістю 5-60%. Барабанна сушарка має циліндричний барабан 1, встановлений під невеликим кутом до горизонту (1/15 - 1/50) і спирається за допомогою бандажів 2 на опорні ролики 3. Барабан обертається за допомогою електродвигуна через зубчасту передачу 4 і редуктор. Число обертів барабана зазвичай - 5-8 хв-1. Положення барабана в осьовому напрямку фіксується направляючими роликами 5. Матеріал на сушку подають через бункер в живильник 6, де він попередньо підсушується, перемішуючись лопатями 7 приймально-гвинтової насадки, а потім надходить на внутрішню насадку, розташовану вздовж майже всієї довжини барабана. Насадка забезпечує гарне перемішування й розподіл матеріалу по всьому перетину барабана, а також тісне зіткнення при пересипанні з сушильним агентом - топковими газами або гарячим повітрям. Сушильний агент і матеріал часто подають прямотоком, що допомагає уникнути перегріву матеріалу, так як в даному випадку найбільш гарячий сушильний агент стикається з матеріалом, що має найбільшу вологість. Сушильний агент продувається через барабан вентилятором 8 із середньою швидкістю, що не перевищує 2-3 м/с. При цьому забезпечується мінімальний унос частинок матеріалу. Перед викидом в атмосферу відпрацьовані гази очищаються від пилу в циклоні 9. На кінцях барабана встановлюють ущільнюючі пристрої (наприклад, лабіринтові), що утрудняють витік сушильного агента.

У розвантажувального кінця барабана є підпірний пристрій, який дозволяє підтримувати певну ступінь заповнення барабана матеріалом; зазвичай ступінь заповнення не перевищує 20%. Час перебування матеріалу в сушарці регулюється швидкістю обертання барабана і рідше - зміною кута його нахилу. Висушений матеріал видаляється з камери 10 через розвантажувальний пристрій 11, за допомогою якого герметизується камера 10 і запобігається надходження в неї повітря ззовні. Підсос повітря міг би призвести до марного збільшенню продуктивності та енергії, споживаної вентилятором 8.

Рис.6. Барабанна сушарка

Рис. 7. Типи насадок барабанних сушарок

Форма внутрішньої насадки (рис. 7) барабана залежить від розмірів і властивостей висушуваного матеріалу. Так, для крупнокускових і схильних до налипання матеріалів встановлюють підйомно-лопатеву насадку (рис. 7, а). Для крупнокускових, малосипких матеріалів з великою щільністю застосовують секторну насадку (рис. 7, б). Для дрібнокускових матеріалів, що володіють хорошою сипучістю, використовують розподільні насадки (рис. 7, в, г), виконані у вигляді окремих осередків. Для матеріалів з дуже маленькими частинками, що дають велике запилювання, застосовується перевалочна насадка із закритими осередками (рис. 7, е). Для деяких пастоподібних матеріалів застосовують комбіновану насадку (рис. 7, д): у передній частині барабана - підйомно-лопатеву, а в решті - розподільну або перевалочну [7].

Аерофонтанні сушарки (рис. 8). Для сушіння зернистих незлипаючихся, вологих і досить великих матеріалів в підвішеному стані застосовуються аерофонтанні сушарки. Це сушарки з вихровим потоком, в якому відбувається закручена циркуляція самого висушуємого матеріала. У завантажувальну воронку 5 подається вологий матеріал, який захоплюється потоком повітря або сумішшю повітря з топковим газами, і надходить у сушильну камеру 2, що має форму розширюємого конуса (рис. 8). При такій формі камери швидкість газу внизу камери перевищує швидкість осадження найкрупніших частинок, а вгорі - менше швидкості осадження найдрібніших частинок. У зазначеному випадку досягається більш організована циркуляція твердих частинок, які піднімаються в центрі і опускаються у периферії апарату. Завдяки зниженню швидкості газів у міру їх підйому поліпшується розподіл часток по крупності і зменшується унос пилу. Це, у свою чергу, підвищує рівномірність нагріву (більш дрібні частинки, що піднімаються вище, знаходяться в області більш низьких температур) і дозволяє зменшити висоту камери. У сушильній камері відбувається інтенсивне перемішування матеріалу, оскільки він знаходиться в підвішеному стані. З камери висушуваний матеріал потоком газу захоплюється в циклон 3, де матеріал відділяється від газу [8].

Рис. 8. Аерофонтанна сушарка

Основний недолік аерофонтанних сушарок - нерівномірність сушки. Більш рівномірна сушка досягається в сушарках з киплячим шаром.

Сушарки з киплячим (псевдозрідженим) шаром. У сушарці з киплячим шаром матеріал укладений на решітку, через яку продувається сушильний агент зі швидкістю, необхідною для створення киплячого шару. Принципова схема сушарки з киплячим шаром представлена ??на рис. 9. У цій сушарці для усунення нерівномірності сушіння застосовується спрямований рух матеріалу уздовж утримуючої його решітки. Для цього подача сирого матеріалу проводиться у верхню частину з одного боку сушарки, а видалення сухого матеріалу - з нижньої з протилежного боку установки. Найбільш поширені однокамерні сушарки безперервної дії. Застосовують також багатокамерні сушарки. Вони складаються з двох або більше камер, через які послідовно рухається висушуваний матеріал. Для матеріалів, малочутливих до нагрівання, застосовуються двох- і трисекційні східчасто-протиточні сушарки з киплячим шаром. Переваги сушарок з киплячим шаром: інтенсивність сушіння; можливість висушування при високих температурах, висока ступінь використання тепла сушильного агента, можливість автоматичного регулювання параметрів процесу. Недоліки: великі витрати електроенергії для створення значних тисків (300-500 мм вод.ст.), необхідних для кипіння шару, а також подрібнення частинок матеріалу в сушарці [7].

Рис. 9. Сушка з киплячим (псевдозрідженим) шаром

Розпилювальні сушарки. У цих сушарках досягається висока інтенсивність випаровування вологи за рахунок тонкого розпилення висушуваного матеріалу в сушильній камері, через яку рухається сушильний агент. При сушінні в розпиленому стані питома поверхня випаровування сягає настільки великої величини, що процес висушування завершується надзвичайно швидко (приблизно 15-30 с).

В умовах майже миттєвої сушки температура поверхні частинок матеріалу, незважаючи на високу температуру сушильного агента (близько 150 °С), лише трохи перевищує температуру адіабатичного випаровування чистої рідини. У результаті досягається швидка сушка в м'яких температурних умовах, що дозволяє отримати якісний порошкоподібний продукт, який добре розчинний і не вимагає подальшого подрібнення. Можлива сушка і холодним теплоносієм, коли розпилюючий матеріал попередньо нагрітий.

Розпилення здійснюється механічними і пневматичними форсунками, а також за допомогою відцентрових дисків, швидкість обертання яких 4000-20000 об/хв. Розмір крапель - від 1 до 150 мкм.

У розпилювальну сушарку (рис. 10) матеріал подається в камеру 1 через форсунку 2. Сушильний агент рухається паралельним струмом з матеріалом. Дрібні тверді частинки висушеного матеріалу (розміром до декількох мікрон) осідають на дно камери і відводяться шнеком 3. Відпрацьований сушильний агент після очищення від пилу в циклоні 4 і рукавному фільтрі 5 викидається в атмосферу.

Рис. 10. Розпилювальна сушарка

Розпилювальні сушарки працюють також за принципами протитоку та змішаного току. Однак прямоток особливо поширений, оскільки дозволяє проводити сушку при високих температурах без перегріву матеріалу.

Для осадження дрібних частинок (середній розмір крапель зазвичай становить 20-60 мкм) і зменшення їх виносу швидкість газу в камері, вважаючи на її повний переріз, зазвичай не перевищує 0,3-0,5 м/с. Але навіть при таких швидкостях унос значний і потрібне гарне обеспилювання відпрацьованих газів. Для більш рівномірного розподілу сушильного агента по перерізу камери і гарного змішування з краплями висушуємої рідини використовують введення газу через штуцер, розташований відносно до корпусу камери, або через ряд щілин по її окружності.

Значення величини А для розпилювальних сушарок невеликі (часто в межах 10-14 кг/(м3*год)). У фармацевтичному виробництві такі сушарки знайшли застосування для сушіння очищених витяжок з лікарської рослинної сировини (у виробництві ліквірітон, фламіна та ін.). Недоліками розпилювальних сушарок є порівняно висока вартість розпилювачів і порівняно складна їх експлуатація, а також необхідність (через широкий факел розпилу) великого діаметру розпилювальної камери і відповідно великий площі приміщення.

Для сушіння зернистих (незлипаючихся) і кристалічних матеріалів застосовуються пневматичні сушарки. Сушіння здійснюється в підвішеному стані в вертикальній трубі довжиною до 20 м. Частинки рухаються в потоці нагрітого повітря протягом декількох секунд. За такий короткий час видаляється лише частина вільної вологи, тому область застосування цих сушарок обмежена [8].

1.3.2 Контактні сушарки

Контактна сушка здійснюється шляхом передачі тепла від теплоносія до матеріалу через розділяючу їх стінку в контактних сушарках, які діляться на періодично і безперервно діючі. З періодично діючих сушарок поширені вакуум-сушильні шафи і гребкові вакуум-сушарки, в яких швидкість сушіння збільшується за рахунок перемішування матеріалу горизонтальною мішалкою з гребками, що повільно обертається. З неперервнодіючих застосовують двовальцові атмосферні і вакуумні сушарки, а також одновальцові формуючі сушарки. Висушування при зниженому тиску в замкнутому просторі використовується в тих випадках, коли матеріал чутливий до високих температур [1].

Найпростішими контактними сушарками періодичної дії є вакуум-сушильні шафи (рис. 11), які в даний час широко використовуються в виробництвах з малотоннажним випуском і різноманітним асортиментом. До таких належить фармацевтичне виробництво, де застосування високопродуктивних механізованих сушарок безперервної дії економічно недоцільно.

Рис. 11. Вакуум-сушильна шафа

Вакуум-сушильна шафа являє собою циліндричну камеру 3, в якій розміщені порожнисті плити 5, що обігріваються зсередини парою або гарячою водою. Висушуваний матеріал у вигляді згущеної сметаноподібної маси намазується на дека (товщиною 0,5-4 см), які встановлюють на плити. Камеру герметично закривають за допомогою дверцят 4, 7 і з'єднують патрубком 2 з вакуумною лінією. Сушіння відбувається під вакуумом при температурі близько 50 °С, що залежить від глибини вакууму. При цьому утворюється високий (до 15-20 см) шар пористого легкого матеріалу, який добре розчиняється в воді. Вивантаження матеріалу проводиться вручну. Такі сушарки придатні для сушіння легкоокислюючихся, вибухонебезпечних і виділяючих шкідливі або цінні пари речовин. Однак вони малопродуктивні і малоефективні, оскільки сушка в них відбувається в нерухомому шарі при наявності погано провідних тепло зазорів між листами і гріючими плитами. Напруга робочої поверхні плит з боку матеріалу зазвичай не перевищує 0,5 + 2,5 кг/(м3*год) вологи [7].

Гребкові вакуум-сушарки (рис. 12). У такій сушарці, що має циліндричний корпус 1, парову сорочку 2 і мішалку 3, швидкість сушіння дещо збільшується за рахунок перемішування матеріалу горизонтальній мішалкою 3 з гребками 4, що повільно обертається. Гребки мішалки закріплені на валу взаємно перпендикулярно: на одній половині довжини барабана гребки мішалки зігнуті в одну сторону, на іншій - в протилежну. Крім того, мішалка має реверсивний привід, автоматично міняє кожні 5-8 хв напрямок обертання. Тому при роботі мішалки матеріал, завантажений через люк 5, періодично переміщується від периферії до середини і в зворотному напрямку. Вал мішалки може бути порожнистим і через нього можна також здійснювати нагрів висушуємого матеріалу. Труби 6, що вільно перекочуються сприяють руйнуванню грудок і додатково перемішують матеріал. Розвантаження висушеного матеріалу проводиться через люк 7. Корпус сушарки з'єднаний з поверхневим або барометричним конденсатором і вакуум-насосом. Продуктивність сушарки залежить від температури гріючої пари, величини розрідження і початкової вологості матеріалу. Напруга поверхні по волозі А коливається в межах 6-8 кг/(м3*год), тобто вище, ніж для вакуум-сушильних шаф, але сушильний агрегат більш складний і вимагає великих експлуатаційних витрат [7].

Рис. 12. Гребкова вакуум-сушарка

Застосування вакуумних сушарок, незважаючи на їх більш високу вартість і складність в порівнянні з атмосферними сушарками, диктується технологічними міркуваннями: вони придатні для сушіння чутливих до високих температур речовин, а також для отримання висушених продуктів підвищеної чистоти. Їх застосовують також у випадках, коли необхідно уловлювання (конденсація) парів наведених розчинників, що видаляються з матеріалів.

Вальцьові сушарки здійснюють безперервну сушку рідин і текучих пастоподібних матеріалів при розрідженні або атмосферному тиску. Основною частиною двовальцових сушарок (рис. 13), найбільш часто вживаних в фармацевтичному виробництві, є вальці 2 і 3, які повільно обертаються (n = 2-10 об/хв) в кожусі 1 назустріч один одному. Зверху між вальцями безперервно подається висушуваний матеріалу. Гріючий пар надходить через порожнисту цапфу всередину кожного з вальців, паровий конденсат відводиться через сифонну трубку 4. Матеріал покриває обертову поверхню вальців тонкою плівкою, товщина якої регулюється величиною зазору між вальцями. Зазвичай зазор - 0,5-1,0 мм. Висушування матеріалу відбувається інтенсивно в тонкому шарі протягом одного неповного обороту вальців. Плівка підсушеного матеріалу знімається ножами 6, розташованими уздовж твірної кожного вальца. Чим тонше шар матеріалу на вальцях, тим швидше і рівномірніше він сушиться. Однак внаслідок малої тривалості сушки часто потрібно досушування матеріалу. У сушарці (рис. 13) матеріал після вальців послідовно проходить спочатку верхній досушувач 7, потім - нижній 8 [4].

Рис. 13. Двовальцова сушарка

Розділ 2. Процес випарювання

2.1 Характеристика процеса випарювання

2.1.1 Загальні дані

Виправними називається процес концентрування рідких розчинів нелетких речовин шляхом часткового видалення розчинника при кипінні рідини. Процес випарювання в галеново-фармацевтичному виробництві широко застосовується при отриманні рідких і сухих екстрактів і є проміжною операцією при виробництві сухих екстрактів. У процесі випарювання пароутворення відбувається в обсязі випарювальної рідини за рахунок підведення теплової енергії [1].

Тепло для випарювання можна підводити будь-якими теплоносіями, застосовуваними при нагріванні. Проте в переважній більшості випадків в якості нагріваючого агента при випаровуванні використовують водяну пару, яка називається нагріваючою, або первинною. Пара, що утворюється при випаровуванні киплячого розчину, називається вторинною [2].

Процеси випарювання проводять під вакуумом при підвищеному і атмосферному тисках. Вибір тиску пов'язаний з властивостями випарюємого розчину і можливістю використання тепла вторинної пари.

При випаровуванні під вакуумом можна проводити процес при більш низьких температурах, що дуже важливо для розчинів речовин, схильних до розкладання. Крім того, при використанні нагріваючої пари тих же параметрів, що і при випаровуванні під атмосферним тиском, збільшується корисна різниця температур (рушійна сила процесу), що дозволяє зменшити поверхню нагріву в апараті і скорочує час процесу. Хоча випарювання під вакуумом вимагає додаткового устаткування (вакуум-насос, конденсатор і т.д.) і витрата теплоти на випаровування дещо зростає, цей спосіб широко застосовують для концентрування висококиплячих і легко розкладаючихся розчинів.

При випаровуванні під атмосферним тиском вторинний пар не використовується і зазвичай видаляється в атмосферу. Такий спосіб випарювання є найбільш простим, але найменш економічним.

При випаровуванні під підвищеним тиском можливе використання вторинної пари для випарювання в інших корпусах з меншим тиском і для інших теплотехнічних цілей. У цьому випадку пар, що відбирається на бік, називається екстрапаром.

Для економії гріючої пари застосовують багатокорпусні випарні установки, що складаються з декількох випарних апаратів, або корпусів, в яких вторинний пар кожного попереднього корпусу використовується в якості нагріваючого в подальшому. При цьому тиск у послідовно з'єднаних корпусах знижується таким чином, щоб забезпечити достатню різницю температур між киплячим розчином і нагріваючою парою в кожному корпусі. У багатокорпусних установках свіжий нагріваючий пар подається тільки в перший корпус. Усі наступні корпуси використовують вторинний пар, в результаті чого досягається значна економія пари [7].

2.1.2 Основні характеристики процесу випарювання

Концентрацією розчину називається маса твердої речовини, розчиненого в 1 кг розчину. При випаровуванні останнього його концентрація підвищується від ХН до ХК, а його маса зменшується від GН кг до GК кг. Так як розчинена речовина практично нелетка, різниця GН - GК дорівнює кількості випареного розчинника, тобто

GН - GК = W або GН = GК + W

З матеріального балансу по розчинені речовини в вихідному і концентрованому розчинах слідує:

GНXН = GКXК

Тоді кількість випареного розчинника, який необхідний, дорівнює:

W = GН(1 - ХН / XК)

Температура кипіння розчину є важливим параметром процесу при випаровуванні і залежить від хімічної природи і кількості розчинених твердих речовин і розчинника, а також від тиску над розчином:

tкип = Т + Д'+ Д''+ Д''',

де tкип - температура кипіння розчину, град;

Т - температура вторинної пари, град;

Д'- температурна депресія, град;

Д'' - гідростатична депресія, град;

Д'''- гідравлічна депресія, град.

Температурна депресія дорівнює різниці між температурами кипіння розчину і кипіння чистого розчинника при однаковому тиску:

Д' = tкип р-ра - tкип р-ля

Значення Д', отримані дослідним шляхом, наводяться в довідковій літературі. Дослідні значення температурної депресії зазвичай наводяться при атмосферному тиску.

Гідростатична депресія Д'' обумовлена підвищенням температури кипіння розчину, пов'язаного з гідростатичним тиском стовпа рідини в кіпятільних трубках.

Для розрахунку Д'' знаходимо тиск Р в середньому поперечному перерізі кіпятільних труб, рівний сумі тисків вторинної пари Рвт.п і гідростатичного - ДРср стовпа рідини на середині висоти Н труби:

Р = Рвт.п + ДРср = Рвт.п + pg(H / 2)

де р - середня щільність парорідини. Допускаючи, що величина р дорівнює половині щільності чистого розчину, отримаємо

P = Pвт.п + pgH / 4

За тиском Р за допомогою таблиць насиченої пари розчинника визначаємо tp. Різницею температур tp, відповідної даному тиску, і вторинної пари Т визначаємо величину гідростатичної депресії:

Д'' = tр - T

Гідравлічна депресія обумовлена гідравлічними опорами (тертя і місцевий опір), які повинен подолати вторинний пар при його русі головним чином через сепараційні пристрої, бризковідділювач і паропроводи. Викликане цим зменшення тиску вторинної пари призводить до деякого зниження його температури насичення. У середньому величина Д''' може бути прийнята рівною 1 °С [8].

2.2 Випарні установки

2.2.1 Однокорпусні випарні установки

Однокорпусні випарна установка включає лише один випарної апарат, в який поступає нагріваюча пара і вихідний розчин, в результаті випарювання виходять концентрований розчин і вторинна пара [4].

На рис. 14 наведено принципову схему одиночного неперервнодіючого випарного апарату з внутрішньою центральною циркуляційною трубою.

Рис. 14. Схема однокорпусного випарного аппарата

Апарат складається з нагрівальної камери 1 і сепаратора 2. Камера та сепаратор можуть бути об'єднані в одному апараті або камера може бути винесена і з'єднана з сепаратором трубами. Камера обігрівається зазвичай водяною парою, поступаючою до її міжтрубного простіру.

Піднімаючись по трубах 3, випарюючий розчин нагрівається і кипить з утворенням вторинної пари. Відділення пари від рідини відбувається сепараторі 2. Звільнена від бризок і крапель в бризковідділювачі 5 вторинна пара видаляється з верхньої частини сепаратора.

Частина рідини опускається по циркуляційної трубі 4 під нижню трубну гратку нагріваючої камери. Внаслідок різниці щільності розчину в циркуляційної трубі 4 і парорідинній емульсії в трубах нагріваючої камери рідина циркулює по замкнутому контуру. Упаренний розчин видаляється через штуцер в середині апарату [7].

2.2.2 Багатокорпусні випарні установки

В однокорпусному апараті на випарювання 1 кг води потрібно більш 1 кг нагріваючої пари. Витрата нагріваючої пари значно знижується, якщо процес проводять у багатокорпусних випарних установках. Принцип дії їх зводиться до багаторазового використання теплоти нагріваючої пари, що надходить в перший корпус установки шляхом обігріву кожного наступного корпусу вторинною парою з попереднього корпусу. Багатокорпусна випарна установка, що працює при прямоточном русі пара і розчину, представлена ??на рис. 15:

Рис. 15. Багатокорпусна прямоточна вакуум-випарна установка

Вихідний розчин, що підлягає випаровуванню, подається відцентровим насосом 8 в підігрівач розчину 4. У цьому апараті розчин нагрівають до температури кипіння і подають в перший апарат 1 установки. Теплообмінною поверхнею підігрівача є труби, які обігріваються з боку міжтрубного простору насиченою водяною парою. Розчин, що знаходиться всередині труб, кипить і частково випаровується. Вторинний пар, що надходить у верхню частину апарату - сепараційний простір, відділяється від бризок і надходить у міжтрубний простір апарату 2 для випарювання розчину в цьому апараті. Частково випарений в апараті 1 розчин надходить самопливом в апарат 2. Утворений в міжтрубному просторі апарату 1 конденсат через конденсатовідвідник видаляється з апарату. Аналогічно процеси випарювання протікають в апаратах 2 і 3. У міру проходження з корпусу в корпус тиск і температура пари знижуються і з останнього корпусу пара виходить з низькими параметрами, тому її подальше використання недоцільне. З останнього корпусу 3 вторинна пара направляється в барометричний конденсатор 5, де, змішуючись з водою, конденсується, і, пройшовши барометричную трубу через барометричний ящик 9, у вигляді суміші конденсату і води викидається в каналізацію. Оскільки разом з водою, що подається на охолодження в конденсатор, надходить розчинене у воді атмосферне повітря, що виділяється з розчину при нагріванні, барометричний конденсатор з'єднується з вакуум-насосом 7, для відкачування скупчених неконденсованих газів. Випарений до заданої концентрації розчин відкачується з останнього корпусу 3 відцентровим насосом 10.

У цій схемі завдяки зменшенню тиску від корпусу до корпусу розчин переміщається самопливом і кількість перетікаючого розчину регулюється встановленими на трубопроводах запірними пристроями. Температури кипіння розчинів від корпусу до корпусу знижуються за рахунок зменшення тиску. При цьому розчин, що надходить з кожного попереднього корпусу, потрапляючи в апарат з меншим тиском, виявляється перегрітим, в результаті чого відбувається процес самовипарювання.

Під процесом самовипарювання розуміють часткове випаровування розчину за рахунок його перегріву в тому випадку, коли розчин потрапляє в апарат з зменшеним тиском. Вихідний розчин попередньо нагрівають в підігрівачі 4 до температури кипіння, щоб випарний апарат використовувався раціонально. При відсутності цього підігрівача, очевидно, довелося б збільшити необхідну поверхню нагріву в апараті 1.

Необхідна умова роботи кожного апарату - наявність корисної різниці температур між гріючою парою і киплячим розчином в даному корпусі. Ця різниця створюється за рахунок того, що вступаюча в корпус 1 нагріваюча пара має відносно високі параметри (р і t), а з останнього корпусу пари йдуть у конденсатор з низькими параметрами. Це дозволяє створювати різниці температур між нагріваючою парою і киплячим розчином в окремих корпусах [3].

Описана схема багатокорпусної випарної установки з паралельною подачею пара і розчину в наступні корпуси досить зручна в експлуатації і широко використовується. У деяких випадках застосовують протиточную схему руху пари і розчину (рис. 16).

Рис. 16. Багатокорпусна протиточна випарна установка

Як показано на малюнку, нагріваюча пара надходить в корпус 1 і далі вторинна пара кожного корпусу подається в якості нагріваючої в наступні корпусу. Вихідний розчин надходить не в перший корпус, як у прямоточній установці, а в останній і рухається протитечією назустріч пару, досягаючи кінцевої заданої концентрації в корпусі 1. Такий рух розчинів можливо тільки в тому випадку, якщо між корпусами 1 - 2, 2 - 3 встановлені насоси, які подають розчин з апарату з меншим тиском в апарати з великим тиском.

При роботі за протиточною схемою пара, що нагріває перший корпус і має найбільш високу температуру, нагріває виходний концентрований розчин до більш високої температури, ніж у розглянутій раніше схемі. Це дозволяє випарювати розчини до більш високих концентрацій і запобігати випадання кристалів на поверхні нагрівання, що знижують коефіцієнт теплопередачі. Крім того, за такою схемою випарюють розчини, в'язкість яких різко зростає із збільшенням концентрації, зменшуючи їх в'язкість. Недолік зазначеної схеми - наявність насосів, що перекачують киплячі, та, як правило, агресивні рідини. Це викликає утруднення при експлуатації таких установок, а також додаткову витрату енергії на перекачування.

У деяких випадках застосовується схема з'єднання корпусів багатокорпусної випарної установки, в якій нагріваюча пара надходить у перший корпус, а вторинний пар - з корпусу в корпус. Вихідний розчин подається в кожен корпус установки, а упаренний - відбирається з кожного корпусу. На промислових установках апарати з'єднані трубопроводами так, щоб їх можна було збирати в різні схеми. Так, два перших корпусу можуть бути включені паралельно, а решта корпусу - послідовно. Застосовують і інші варіанти з'єднання апаратів, що дозволяє експлуатувати апарати в найбільш сприятливих режимах навіть при змінних умовах (концентрація вихідного розчину, продуктивність і т.д.) [2].

2.2.3 Специфічні конструкції випарних апаратів

Різноманітність властивостей випарюваних розчинів, розходження в продуктивності і в застосовуваних теплоносіях обумовлюють різноманітність у конструктивному оформленні випарних апаратів. Залежно від організації процесу розрізняють періодично і неперервнодіючі апарати. Другому типу апаратів, особливо для великих потужностей, завжди віддається перевага. Існують апарати прямоточні з одноразовим проходженням розчину через них і з багаторазовою циркуляцією. Циркуляція розчинів може здійснюватися за рахунок відмінності густин в окремих точках апаратів, забезпечуючи тим самим природну циркуляцію розчину. Для її посилення встановлюють насоси, що забезпечують більш енергійну, примусову циркуляцію [4].

Теплообмінні поверхні апаратів з обігрівом водяною парою виготовляються з трубних елементів, які дозволяють в малому обсязі розвивати значні поверхні теплообміну.

Рис. 17. Апарат з соосной нагріваючою камерою і природною циркуляцією розчину

Апарат з соосной нагріваючою камерою і природною циркуляцією розчину (рис. 17) складається з сталевого корпусу 1, трубчастої теплообмінної поверхні 2, сепаратора 5 з бризкоуловлювачем 6 і циркуляційної трубою 4. Розчин надходить на випарювання в нижню частину трубчастої поверхні 2 і скипає в трубках 3 за рахунок тепла конденсації нагріваючої пари, що надходить у міжтрубний простір. Утворена в трубах вторинна пара відділяється в сепараторі 5, бризкоуловлювачі 6 від утворених крапель та видаляється з верхньої частини апарату. У розчині за рахунок різниці щільності в трубчатках і циркуляційної трубі виникає циркуляція, інтенсифікується процес теплообміну. Упаренний розчин видаляється з верхньої частини циркуляційної труби. Апарати виготовляються з поверхнями нагріву від 10 до 800 м2 [6].

Рис. 18. Апарат з винесеною нагріваючою камерою

Апарат з винесеною нагріваючою камерою (рис. 18) складається з нагріваючої камери 1, виконаної з труб, сепаратора 2 з бризкоуловлювача (бризковідділювача) 4 і циркуляційної труби 3, з'єднаної з нижньою частиною нагріваючої камери 1. Нагріваюча пара надходить в міжтрубний простір нагріваючої камери і обігріває трубки, заповнені киплячою рідиною. Остання утворює парорідинну суміш, що розділяється в сепараторі на вторинну пар і рідина, яка надходить у циркуляційну трубу 3. За рахунок збільшення висоти трубок до 4-5 м створюється значна різниця тисків парорідинного стовпа в трубках 1 і стовпа рідини - в циркуляційній трубі 3 , що забезпечує інтенсивну природну циркуляцію. Для поліпшення відділення пара і бризок рідини парорідинна суміш вводиться з нагріваючої камери в сепаратор тангенціально, по дотичній. Краплі як більш важкі частинки, б'ючись об внутрішні стінки сепаратора, збираються і стікають в його нижню частину, а вторинна пара надходить У бризкоуловлювач 4, де очищується додатково [3].

Перевага зазначених апаратів полягає в тому, що нагріваюча камера розташована окремо. Це значно спрощує її огляд, чистку внутрішньої поверхні і заміну камери.

Апарат з примусовою циркуляцією і винесеною зоною кипіння (рис. 19) складається з нагріваючої камери 1, сепаратора 2 з трубою скипання 3, відбійника 4, бризкоуловлювача 5, циркуляційної труби 6 і осьового насоса 7.

Рис. 19. Апарат з примусовою циркуляцією і винесеною зоною кипіння

У порівнянні з розглянутими раніше апаратами апарат даного типу має деякі особливості. Швидкість рідини в трубах за рахунок роботи осьового насоса піднімається до 2-2,4 м/с, що забезпечує більш інтенсивну циркуляцію. Крім поліпшення коефіцієнта теплопередачі за рахунок більшої швидкості омивання теплопередаючої поверхні також поліпшуються умови теплопередачі. Кипіння розчину в трубах теплопередаючої поверхні незначне, розчин перегрівається за рахунок додаткового гідростатичного тиску і основне перетворення відбувається в трубі скипання 3, коли перегрітий розчин піднімається і додатковий гідростатичний тиск падає [8].

Висновки

Сушка - один з найпоширеніших технологічних процесів, використовуваний в хімічній, фармацевтичній і харчовій промисловості. Важко знайти таке хімічне і фармацевтичне виробництво, на якому не було б операції сушки тієї чи іншої речовини або препарату. Найбільш часто сушка є завершальним етапом технологічного процесу з отриманням цільового продукту.

Цілями є:

полегшення і здешевлення транспортування матеріалів, для підвищення їх міцності;

сушка багатьох лікарських препаратів забезпечує їх консервування та зберігання;

сушка необхідна для подальшого подрібнення деяких матеріалів.

Сушка - це процес видалення вологи з твердого або пастоподібного матеріалу шляхом випаровування вміщеної в ньому рідини за рахунок підведеного до матеріалу тепла.

Сушка широко використовується в різних галузях: в хімічному, сільському господарстві та в хіміко-фармацевтичному виробництві. Вона застосовується на різних стадіях технологічного процесу: для підготовки сировини і одержання напівфабрикатів; часто сушка є завершальним етапом виробництва, що визначає якість готового лікарського речовини.

У промисловій технології лікарських препаратів сушка, як завершальний етап виробництва, істотно позначається на якості продукції, що випускається (сухі екстракти, ферменти, вітаміни, антибіотики та ін.).

Висока якість, стабільність продукту залежить від технічного рівня сушіння - ступеня автоматизації та механізації режимів процесу, досконалості сушильної апаратури, чистоти повітря. Сучасні концепції фармацевтичної науки в області теорії сушіння свідчать, що теплові та масообмінні процеси нерідко супроводжуються зміною структурно-механічних властивостей висушуваного матеріалу, освітою поліморфних форм і кристалогідратів лікарських речовин, реакціями окислення, гідролізу, що призводять до зміни розчинності, всмоктування, зниження або втрати терапевтичної активності лікарських речовин. Правильно організований процес сушіння дозволяє зберегти або поліпшити властивості матеріалів. Так, сушка таблеткового грануляту в контактних сушарках призводить до його спеканию, зміни кольору, нерівномірного залишковим вологовмісту, погіршенню сипучості, розкладанню діючих речовин. Висушування в псевдозрідженому шарі зменшує більшість цих недоліків, а в розпилювальної сушарці усуває всі.

Якщо сушити препарати, що містять ферменти при 30 °С, то вони втрачають 33% активності. При додаванні до ферментному осадку крохмалю інактивування виключається, а сушка сублімації дозволяє отримати стабільний препарат. Таке спостерігається при виробництві термолабільних препаратів: антибіотиків, гормонів, вітамінів, вакцин, сироваток і препаратів крові. Для сушіння порошкоподібних і зернистих матеріалів застосовують барабанні та стрічкові сушарки, а для дрібних - сушилку з киплячим (псевдозрідженим) шаром.

Процес концентрування розчинів, що полягає у видаленні розчинника шляхом випаровування при кипінні, називається виправними.

Для обігріву випарних апаратів застосовують нагріваючі агенти. Найбільшим поширенням користується водяна пара. У деяких випадках, коли необхідно проводити випарювання при високій температурі, застосовують топкові гази і високотемпературні нагріваючі агенти (діфенільная суміш, перегріта вода, масло); іноді використовують електричний обігрів.

Нагрівання випарює розчину проводиться шляхом передачі тепла від нагревающего агента через стінку, що розділяє обидві речовини, або шляхом безпосереднього зіткнення речовин. Випарювання шляхом безпосереднього зіткнення нагревающего агента з розчином застосовується тільки при обігріві топковим газами.