Тепловые процессы в фармацевтической технологии. Выпаривание и сушка.

План:

1. Процессы нагревания и охлаждения.

1.1 Теплопередача.

1.2 Теплоносители.

1.3 Теплообменные аппараты.

2. Выпаривание. Характеристика процесса.

2.1 Аппараты для выпаривания.

2.2 Побочные явления при выпаривании.

3. Процесс сушки.

3.1. Теоретические основы процесса сушки. Статика. Кинетика.

3.2 Способы сушки.

3.2.1 Контактные сушилки.

3.2.2 Конвективные сушилки.

3.2.3 Специальные сушилки.

Тепловыми называются процессы, протекающие при условии подвода или отвода тепла. В фармацевтической технологии используются разнообразные тепловые процессы: нагревание, охлаждение, конденсация, выпаривание, сушка.

1. Процессы нагревания и охлаждения

1.1. Теплопередача

Это процесс распространения тепла от одного объекта к другому. Тепло может передаваться от среды с более высокой температурой к среде с более низкой. Эта разность температур является движущей силой процесса теплопередачи и называется температурным напором.

Переход тепла может распространяться разными путями: теплопроводностью, конвекцией и излучением.

Теплопроводность - вид теплообмена, который происходит между частицами тела, находящимися в соприкосновении.

Конвекция - перенос тепла вследствие движения и перемешивания макроскопических объемов газа или жидкостей. Конвекция имеет место, например, при передаче тепла от стенки трубы к жидкости, протекающей внутри неё.

Излучение (лучеиспускание) свойственно всем телам, имеющим температуру выше нуля по шкале Кельвина. Способность тел поглощать и испускать тепловые лучи разная. Тело способное полностью поглощать тепловые лучи и максимально их излучать, называется абсолютно черным. Тело, не обладающее поглощающей способностью и отражающее все падающие на него лучи, называется абсолютно белым. В природе нет ни абсолютно чёрных, ни абсолютно белых тел.

На практике перечисленные виды теплообмена редко наблюдаются реально: в большинстве случаев они связаны между собой и проявляются совместно. Такой процесс называется сложным теплообменом.

1.2.Теплоносители

В фармацевтической технологии прямые источники тепла (дымовые или топочные газы, электрический ток) применяются редко. Как правило, используются теплоносители - промежуточные источники тепла.

В качестве теплоносителей применяются водяной пар, горячая вода, минеральные масла. Основным теплоносителем является водяной пар. Он вырабатывается в паровых котлах. Пар как теплоноситель может быть охарактеризован такими параметрами: температура, давление, энтальпия.

Как теплоноситель пар имеет следующие достоинства:

- доступный теплоноситель;

- безопасен в пожарном отношении;

- нетоксичен;

- обладает высоким коэффициентом теплоотдачи (1 кг пара при конденсации выделяет 540 ккал тепла);

- возможность регулирования температуры;

- пар легко транспортируется по паропроводам за счет собственного давления;

- обеспечивает равномерность нагрева.

Нагревание водяным паром может осуществляться двумя способа «острым» паром и «глухим» паром.

При нагревании «острым» паром его вводят в обогреваемый объект по трубе или барботеру (труба с многочисленными отверстиями). При этом пар отдаёт свое тепло и конденсируется. Образующийся конденсат смешивается с обогреваемым объектом (жидкость, отработанное сырье). При использовании «острого» пара, кроме нагревания, происходит и перемешивание жидкости.

При нагревании «глухим» паром обогреваемый объект не соприкасается с паром, тепло передается через стенку теплообменника.

Вода как теплоноситель используется реже пара, так как в отличие пара имеет ряд недостатков:

- коэффициент теплоотдачи горячей воды ниже, чем у пара ~ в 500 раз;

- температуру воды регулировать трудно;

- для транспортировки воды необходим расход энергии.

Обогрев водой возможен в интервалах от 60° до 370° С. Воду с температурой выше 100° С получают в специальных нагревательных колбах - бойлерах.

Минеральные масла как теплоносители позволяют проводить нагрев до 250-300° С.