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發(fā)表于 2009-9-30 17:29:00
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干燥是最常用的單元操作,，無論是在原料藥生產(chǎn)和制劑生產(chǎn)中都有廣泛的應(yīng)用,。' f. i+ H: R: L4 e ]
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從傳熱方法分，有對流,、傳導(dǎo),、幅射等。 現(xiàn)有的干燥設(shè)備中,，最多的是對流傳熱干燥,，如熱風(fēng)干燥，熱風(fēng)和被干燥物接觸,，進(jìn)行熱交換,、蒸發(fā)水分。代表性的設(shè)備有平行流動(dòng)干燥器,、通風(fēng)干燥器,、回轉(zhuǎn)干燥器、氣流干燥器,、流化床干燥器,、噴霧干燥設(shè)備等。實(shí)際應(yīng)用時(shí),，有單用,、組合用、原型變型等,。氣流干燥器,、流化床干燥器、噴霧干燥器等都是以熱風(fēng)為熱源,，在干燥的同時(shí),，也完成了物料的搬運(yùn)，特征主要是沒有傳動(dòng)部件.; O" ?( y3 t q) q, A1 T
對流干燥過程的節(jié)能,、閃蒸干燥干燥器的排氣粉塵及惡臭處理等問題,，在風(fēng)量大時(shí)，末必有利,。另外,，熱風(fēng)干燥器的排氣也損失很多的顯熱，而排氣量一大,，就需要添置排氣處理設(shè)備,。直接火焰干燥時(shí)，可以使用高溫進(jìn)行干燥,，可以大幅度循環(huán),，以進(jìn)行高濕度干燥。熱風(fēng)間接加熱方法,，可以用睬濕再循環(huán)干燥與傳導(dǎo)傳熱并用,。高溫時(shí),，也可以用過熱蒸汽，以減少排汽量,。傳導(dǎo)傳熱中,，熱量由夾套、攪拌,、傳熱管等供給干燥物料,，用熱媒而不用熱風(fēng) 代表性的設(shè)備是槽型的圓筒。圓錐攪拌干燥器,、夾套和或內(nèi)置加熱管回轉(zhuǎn)干燥器,，鼓式干燥器，耙式干燥器,，真空帶式干燥器,、真空冷凍干燥器等 在熱風(fēng)干燥中，恒建干燥時(shí)期的溫度相當(dāng)于濕球溫度,。與空氣不接觸的傳導(dǎo)傳熱干燥中,，加熱溫度必須在飽和溫度以上時(shí)，理論上溫度相當(dāng)于飽和溫度 例如,，加熱溫度為120℃時(shí),，在常壓下，干燥溫度為100℃ ．有效溫度差為20 C減壓下,，飽和溫度在帶式干燥機(jī)溫度以下,，與熱風(fēng)的溫差較大 但是，在減速干燥期間,，干燥溫度和熱風(fēng)干燥一樣,，隨著干燥過程的進(jìn)行，加熱溫度接近干燥溫度,。熱風(fēng)干燥中,物料在熱風(fēng)中分散，傳熱面就在物料表面,。而在傳導(dǎo)傳熱干燥中．需要人為地創(chuàng)造加熱面,，使傳熱面積小而傳熱系數(shù)增加 這樣，結(jié)構(gòu)就比較復(fù)雜,，設(shè)備投資比熱風(fēng)干燥大,。在工程放大申，由于混臺特性和干燥特性的差異,，小試設(shè)備和工業(yè)化裝置之間有 9 {4 Y# C. d7 J7 V8 Z9 }! {
很大差異,，所以如何從小型試驗(yàn)裝置預(yù)測工業(yè)化裝置的干燥特征十分重要。幅射傳熱干燥是依靠加熱板的熱幅射能量干燥物料的過程,。這類裝置的關(guān)鍵是幅射能強(qiáng)的幅射加熱板和選擇物料容易吸收的波長,。相當(dāng)一段時(shí)期,，都是用3 以下的近紅外波段，但近年來,，改為用有機(jī)物吸收能較高的遠(yuǎn)紅外f大于4 m)陶瓷加熱板,。遠(yuǎn)紅外加熱表面吸收較好，所以作為涂膜的干燥效果較好,。實(shí)驗(yàn)表明,，離表面mm之內(nèi)的物料可 吸收大部分遠(yuǎn)紅外能，再厚就很難做到均勻的傳熱,。微波近年來也得到了越來越多的應(yīng)用,，它是把微波作為電磁渡直接進(jìn)人導(dǎo)電體內(nèi)，使物料中的極性分子和極性基團(tuán)振動(dòng)和回轉(zhuǎn),，經(jīng)分子間的內(nèi)部摩擦,，在內(nèi)部產(chǎn)生熱量，達(dá)到干媒的目的,。這是由電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿倪^程,，熱效率可達(dá)到60～70 。純粹用微波干燥．運(yùn)轉(zhuǎn)成本很高,，但在減速干燥期間,，當(dāng)水分很難用熱風(fēng)干燥和傳導(dǎo)傳熱除去時(shí)，微波干燥可 作為輔助手段提高干燥速度,。在冷凍干燥中,，殘留的冰也可以用微波干燥法除去。下面將對閃蒸干燥機(jī)干燥設(shè)備的選定及有關(guān)設(shè)計(jì)方面的考慮作一簡單的論述,。0 }/ p7 i1 O0 o) X9 i9 H* h2 P% r
l 干燥設(shè)備的選定 + A" e! c7 [" M- U
干燥可以分為兩大類,，一類要求干燥 結(jié)束后，仍保持原料的原形,，如很多食品類的干燥,，建筑材料的干燥等。另一類是把液 9 ?/ b! D$ M1 Z* u2 j8 _
體,、泥狀,、塊狀、粉狀物料干燥后,，成為粉狀或顆粒狀的產(chǎn)品,，有的干燥過程，特別是藥品的干燥,，希望不破壞原來的晶形,。藥品生產(chǎn)中，還常用到液體和粉狀物經(jīng)干燥后，達(dá)到一定粒徑的顆粒,。' [+ _* o. p* T a
2 被干燥物料的特性 0 l/ D( e4 s( O; X/ q2 L
干燥裝置的選擇應(yīng)根據(jù)物料性質(zhì)和工藝要求 主要是考慮到： / p4 V( X. i0 n2 r$ W) q
(1)干燥成品的形狀要求(包括粒徑,、松密度、溶解性,、流動(dòng)性等)
8 a5 ?& j, A2 B$ s( a7 C(2)工藝要求的水份變化范圍,、運(yùn)輸方法、成形性,、定量性(含量),。 $ v w1 {0 P7 P# ~0 s% H8 `, x2 }
(3)耐熱特性，物料的允許溫度含水率限制,、加熱溫度(物料熱穩(wěn)定性)和干燥溫度的關(guān)系,，物料在高溫區(qū)停留時(shí)間。 5 R/ p+ D6 Y) s8 @1 X( D, z" n2 ~
(4)粘著性,、凝聚性,、靜電特征等應(yīng)在選擇設(shè)備時(shí)預(yù)先估計(jì)到。7 s" y8 C$ T H2 w2 r$ \4 z
(5)安全性和環(huán)保性,，溶劑回收等,。
0 m$ ?) u9 B- h: v$ ? W(6)其他工藝上的考慮。 + O6 j' Y* {% H
3 處理量和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間 * J/ O4 z1 n! e Y4 l6 l
在決定設(shè)備形式和操作方式(間歇或連續(xù)操作)時(shí),，應(yīng)考慮處理量的大小,。例如，步量多品種的材料干燥處理時(shí),，應(yīng)選擇容易進(jìn)行多種切換的設(shè)備,，醫(yī)藥干燥設(shè)備應(yīng)易于清洗和清場。現(xiàn)在GMP特別強(qiáng)調(diào)CIP現(xiàn)地清潔),。根據(jù)小試結(jié)果放大時(shí),。單位加熱面積的物料量對同一機(jī)種大多是一致的，但夾套加熱時(shí),，加熱面積和直徑是平方關(guān)系,，容積和直徑為三躍方關(guān)系，所以,，冷庫干燥物料增加,，干燥所需的時(shí)間，隨著直徑的增大而增加,。有的物料加熱時(shí)間長時(shí),，容易造成不穩(wěn)定性,，這種情況在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)特別注意,。 $ }2 Y+ A) ~- v, p
4 實(shí)驗(yàn)與放大
' A& I, `' j* X3 X; W* C設(shè)計(jì)前應(yīng)研究被干燥物料在干燥前后的狀態(tài)及干燥過程中的狀態(tài)變化。粒子的凝集性雖然很難預(yù)見．但百r以由小型干燥器的實(shí)驗(yàn)來預(yù)測。以粘附性為例,，可以由小型設(shè)備中了解到其粘附特性,，是否在濕料時(shí)容易粘附，還是出料時(shí)容易粘附,，是在粒子成長過程中的粘附,，還是停止成長后發(fā)生粘附，設(shè)備壁材質(zhì)與粘附的關(guān)系等等,。由小型實(shí)驗(yàn)機(jī)可以了解到能否達(dá)到完成工藝要求的目的,，物料在干燥過程中的注意事項(xiàng)，能否控制物料干燥后的水份變化,，干燥時(shí)間的推算,。放大過程中需要考慮的因素很多，如攪拌的設(shè)備轉(zhuǎn)速變化對干燥過程的影響,，是采用平面放大好還是立體相似的,。處理量和裝置最佳容量的關(guān)系等，在設(shè) " } {5 ?$ M1 r* g# q" B% D
計(jì)時(shí),，也應(yīng)予考慮,。
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. p5 o8 d: |( `$ R干燥器的進(jìn)料和出料也有很多技術(shù)問題，很多方面還是要憑借豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),。" P% `4 P$ I+ p+ l) _+ }
5 組合干燥器 6 s; ?* }3 W* I* K" a' @
組合式干燥器使用也越來越廣泛,，如空心槳葉干燥機(jī)和振動(dòng)流化床干燥器的組合，耙式干燥式和振動(dòng)流化床干燥器相結(jié)合,，回轉(zhuǎn)攪拌干燥器,、傳導(dǎo)攪拌干燥器、氣流干燥器和流化床干燥器相組合,。組合的目的是獲得較低的水份,，如單用噴霧干燥可以獲得1～3 水份含量的產(chǎn)品，如要求水份含量在0．3 以下,，排氣溫度往往需120"C以上,，熱能的損失很大。同樣,，如進(jìn)一步要求,，水份含量低于0．1 ，則排氣溫度要求在130~C以上,。為了節(jié)省熱能,，在設(shè)計(jì)上，一般用9O℃排氣溫度的噴霧干燥器,，使水分達(dá)到2 ,，熱回收后的6O℃熱風(fēng)可以用于搭接的臥式沸騰床的干燥，最終水分含量可以達(dá)到0．1 以上，而熱能可以節(jié)約20 ,。8 D5 L8 ^3 q- w) F6 P+ P3 R4 P
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現(xiàn)在工藝設(shè)計(jì)中,，往往把噴霧干燥機(jī)和其他工藝設(shè)備聯(lián)結(jié)在一起，其特點(diǎn)是(1)比較符合GMP要求,，可以防止在出料,、加料過程中污染和異物。(2)損失熱量較少,，r3)設(shè)計(jì)和安裝比較緊湊,，(4)節(jié)省勞動(dòng)力.但相應(yīng)的缺點(diǎn)是：(1)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，(2)操作條件比較嚴(yán)格,，(3)耗能有時(shí)比較多,，(4) 洗滌比較困難，與其他工藝設(shè)備的組臺有混合與干燥,、過濾與干燥,，干燥與造粒，干燥,、造粒和包裝,，干燥和冷庫粉碎等。
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