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>> 干燥技术
双锥回转真空干燥机要在微丸干燥领域的应用

   干燥是将物料去除水分或其他挥发成分的操作,涉及面很广,干燥的种类繁多,干燥的设备也是各种各样。如果按工艺过程中物料所处环境的压力来分,可以分为常压干燥与真空干燥,前者用得较多,相对比较简单,自古就有应用;后者开发得较晚,相对繁杂一些。但真空干燥有它自身的许多优势,近年来得到了广泛的应用,尤其是在制药、食品与化工行业的应用。微丸是制药行业的一个剂型,它的干燥方式可以用常压普通干燥,也可以用双锥回转真空干燥机,但是,两者的干燥效果是不一样的,真空干燥出来的药丸质量明显要好。


  1.双锥回转真空干燥机具有许多优点:(l)在真空环境下,水分的沸点降低了,可以实现低温干燥,为热敏性物料的干燥提供了有利条件,例如一些维生素等物料,一遇到高温,它就会分解变质;(2)在真空干燥过程中,干燥室内的压力始终低于大气压力,气体分子数少,氧分压降低了,避免了物料在干燥过程中的氧化变质现象,保障了被干燥物料的质量,在缺氧状态下可以杀死一些细菌,抑制一些细菌的繁殖生长;(3)真空干燥可消除常压下容易产生的表面硬化现象;(4)真空干燥过程可以回收一些有毒有害的气体,以防止对环境的污染。
  将双锥回转真空干燥机运用在干燥微丸作业上,容器容易清洗,烘出来的微丸清洁卫生,颗粒表面结实,球形度高,大小一致,含量均匀,水分合格,色泽鲜艳一致,细粉少,药品质量稳定,保存时间久。
  2.双锥回转真空干燥机工作原理真空是指在给定容器内,气体分了密度低于该地区大气压下的气体分子密度的气体状态,真空状态下气体的稀薄程度称为真空度。真空干燥就是在低于常压的条件下间接加热物料,在相应的温度下使物料中湿分汽化,以使物料中湿分含量降低的过程。
  双锥回转真空干燥机的基本原理:水的饱和蒸汽压与温度紧密相关,在真空状态下,水的沸点会降低,所以真空干燥时物料中的水分在低温下就能汽化,可以实现低温干燥。大家知道,在常压下,如果温度达到100℃,水就开始沸腾汽化。为什么高原地区煮饭或其他食物时不容易煮熟?这是因为高原地区的大气压低,水的沸点降低。如果容器的压力一直往下降,当降到613.28Pa的绝对压力时,水的沸点就变为0℃。保持不同的真空度,就可改变物料的干燥温度,通常应由物料的热敏感性来确定真空干燥的真空度。由于真空泵在真空度趋于0时,它的气体流量明显减少并趋于0,这时不利于气体的流动与湿气的排放,所以生产中一般把真空表的读数控制在0.095MPa以下。
  真空干燥就是干燥物料中的自由水,自由水的存在形式可分为间隙水、表面水、毛细水和包裹水。在干燥过程中,一是热源将热能传输给物料,使其升温和使湿分汽化;二是汽化的湿分蒸汽向干燥室空间迁移,使湿分蒸汽脱离物料表面且排出干燥室;三是物料内部的湿分以液态向物料表面迁移,以便于在表面发生汽化。真空干燥就是这3个过程相伴且协调地进行,其协调的好与坏,直接影响真空干燥速度及其物料的品质。
  开始抽真空并加热时,干燥速度慢,当物料加热到水的汽化温度以上时,干燥速度会突然加快,物料在允许温度范围内被加热到相应压力下的汽化温度而大量汽化,这时物料温度保持不变,加入的热量供作汽化潜热和各项热损失,真空系统不断排出汽化的蒸汽,保持蒸发表面与空间的压力差,使干燥持续进行。物料的湿含量减小到一定程度,从物料中蒸发出来的水分减少了,在加热量不变的情况下,物料温度开始升高,蒸发表面与空间压差减小,干燥转入减速阶段。干燥速度逐渐下降,直至零。
  3.影响干燥速度的因素在真空干燥过程中,人们总是希望加快干燥速度,缩短干燥时间。但是影响干燥速度有很多因素,如被干燥物料的状况、湿含量、密度、粘度等。如果提高物料的初温,降低物料湿含量等,有利于提高真空干燥速度;如果升温过快,水分来不及排出,微丸容易结块,粘结在锅壁上。因而,干燥室的工作真空度高,有利于水分在较低的温度下汽化,但真空度高,空气的流动性会变差,水分不容易排出到容器外,并且对真空设备的要求会提高。所以,我们应该根据物料的特性,综合考虑真空度的影响。
  另外,双锥回转真空干燥机的结构形式、加热方式、操作者的经验等都会影响真空干燥速度。
  4.双锥回转真空干燥机的系统双锥回转真空干燥系统主要由双锥回转真空干燥机、冷凝器、除尘器、真空抽气系统、加热系统、冷却系统、电控系统等组成。
  干燥微丸时,因温度不能过高,所以加热系统用水加热比较适合,冷却系统与水加热系统可以共用1组水管,以减少投资。如果微丸内的湿分是水,则设备中可以不用冷凝器;又如粉尘不多,除尘器可以用1个缓冲罐简单代替。
  对双锥回转真空干燥机本体而言,锥体夹套外包保温层,以降低房间的温度。夹套内的加热水首先把热量传递给筒体内壁,再由内壁把热量传递给与筒壁相接触的微丸,产生的湿蒸汽由真空抽气管抽走。锥体在转动的同时,微丸在筒体内不断的翻滚,得到充分的混合,出来的物料无论是水分还是色泽都是很均匀的。
  5.双锥回转真空干燥机在微丸干燥应用的实例现以某微丸干燥作业为例。该微丸的参数:干物料的密度0.70g/cm3,初含水率15%,终含水率2%~3%;双锥回转真空干燥机干燥机参数:容积500L,转速4~6r/min;加热温度:水加热,100℃以下。
  往双锥锅体内装入微丸,要求装料量控制在50%以下(或者说料面不高+抽气管的水平管位置)。盖上盖子,开始转动双锥锅体,把转速调到4~6r/min,微丸在双锥锅体内流动,得到充分的混合。
  然而,微丸干燥不能像其他物料那样采用蒸汽加热,理由有两个:一是蒸汽的温度过高,会影响到物料的性能;二是直接对物料进行高温加热,微丸中的水分会快速往表面迁移,表面的水分来不及汽化,导致微丸互相粘连,不能流动,易形成结块,整个锅壁也会粘上一层厚厚的药粉,无法传热。所以,选用水加热效果较好。根据物料的特性,选择一个初始水温,然后慢慢往上升温,并对双锥锅体内部进行抽真空,锅体内产生的水分要及时排出,否则会结块。
  微丸的干燥可以分为4个阶段:第1阶段也即初始阶段,物料逐步升温,由于还没有达到汽化温度,微丸表面的水分汽化很少,干燥缓慢;当料温达到汽化温度时,称为第2阶段,水分大量汽化,干燥速度快,温度的上升会变得不明显,真空度会下降。严格来说,这个阶段的汽化温度不可能是一个点,应该说是一个小的范围。因为物料始终处于加热状态,汽化会带走大量的热量,这两个都会引起温度的波动,同时汽化会引起真空度的变化,真空度的变化反过来又引起汽化温度的改变,这是一个动态的过程。如果真空表的读数在0.093MPa左右波动,那么汽化的温度会在40℃左右波动;进入第3阶段,由于微丸含湿量变少,迁移到表面的水分变少,料温上升明显,真空度也回升,干燥速度越来越慢;第4阶段,当微丸的含水率达到设定的要求后,要对物料进行降温。关闭加热系统,通入自来水到夹套,对微丸进行冷却降温处理,准备出料。


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