Вальцевый вакум сушка

     У разгрузочного конца барабана имеется  подпорное устройство, которое позволяет  поддерживать определенную степень  заполнения барабана материалом; обычно степень заполнения не превышает 20 %. Время пребывания материала в  сушилке регулируется скоростью  вращения барабана и реже - изменением угла его наклона. Высушенный материал удаляется из камеры через разгрузочное устройство, с помощью которого герметизируется  камера и предотвращается поступление  в нее воздуха извне. Подсосы  воздуха могли бы привести к бесполезному увеличению производительности и энергии, потребляемой вентилятором.

     Устройство  внутренней насадки барабана зависит  от размеров и свойств высушиваемого  материала. Так, для крупнокусковых и склонных к налипанию материалов устанавливают подъемно-лопастную  насадку. Для крупнокусковых, малосыпучих  материалов с большой плотностью применяют секторную насадку. Для  мелкокусковых материалов, обладающих хорошей сыпучестью, используют распределительные  насадки, выполненные в виде отдельных  ячеек. Для материалов с очень  маленькими частицами, дающих большое  пыление, применяется перевалочная насадка с закрытыми ячейками. Для некоторых пастообразных  материалов применяют комбинированную  насадку: в передней части барабана подъемно-лопастную, а в остальной - распределительную или перевалочную.

     Аэрофонтанные сушилки. Для сушки зернистых  неслипающихся, влажных и достаточно крупных материалов во взвешенном состоянии  применяются аэрофонтанные сушилки. Это сушилки с вихревым потоком, в котором происходит закрученная  циркуляция самого высушиваемого материала. В загрузочную воронку подается влажный материал, который захватывается  потоком воздуха или смесью воздуха  с топочными газами, и поступает  в сушильную камеру, имеющую форму  расширяющегося конуса. При такой форме камеры скорость газа внизу камеры превышает скорость осаждения самых крупных частиц, а вверху - меньше скорости осаждения самых мелких частиц. В указанном случае достигается более организованная циркуляция твердых частиц, которые поднимаются в центре и опускаются у периферии аппарата. Благодаря снижению скорости газов по мере их подъема улучшается распределение частиц по крупности и уменьшается унос пыли. Это, в свою очередь, повышает равномерность нагрева (более мелкие частицы, поднимающиеся выше, находятся в области более низких температур) и позволяет уменьшить высоту камеры. В сушильной камере происходит интенсивное перемешивание материала, поскольку он находится во взвешенном состоянии. Из камеры высушиваемый материал потоком газа увлекается в циклон, где материал отделяется от газа.

     Основной  недостаток аэрофонтанных сушилок - неравномерность сушки. Более равномерная  сушка достигается в сушилках с кипящим слоем.

     Сушилки с кипящим (псевдоожиженным) слоем. В сушилке с кипящим слоем  материал уложен на решетку, через которую  продувается сушильный агент  со скоростью, необходимой для создания кипящего слоя.

     В этой сушилке для устранения неравномерности  сушки применяется направленное движение материала вдоль удерживающей его решетки. Для этого подача сырого материала производится в  верхнюю часть с одной стороны  сушилки, а удаление сухого материала - из нижней с противоположной стороны  установки. Наиболее распространены однокамерные сушилки непрерывного действия. Применяют  также многокамерные сушилки. Они  состоят из двух или более камер, через которые последовательно  движется высушиваемый материал. Для  материалов, малочувствительных к нагреву, применяются двух - и трехсекционные ступенчато-противоточные сушилки  с кипящим слоем. Достоинства  сушилок с кипящим слоем: интенсивность  сушки; возможность высушивания  при высоких температурах, высокая  степень использования тепла  сушильного агента, возможность автоматического  регулирования параметров процесса. Недостатки: большие расходы электроэнергии для создания значительных давлений (300÷500 мм вод. ст.), необходимых для кипения слоя, а также измельчение частиц материала в сушилке.

     Распылительные  сушилки. За последнее десятилетие  разработка новых методов введения лекарственных препаратов и приспособлений для ингаляции сухих порошкообразных  веществ и их безыгольной внутрикожной инжекции или пролонгированное парентеральное введение препаратов привело к росту  потребности в порошковой лекарственной  форме, имеющей в своем составе  активные фармацевтические ингредиенты (АФИ).

     В этих сушилках достигается высокая  интенсивность испарения влаги за счет тонкого распыления высушиваемого материала в сушильной камере, через которую движется сушильный агент. При сушке в распыленном состоянии удельная поверхность испарения достигает столь большой величины, что процесс высушивания завершается чрезвычайно быстро (примерно 15÷30 с). В условиях почти мгновенной сушки температура поверхности частиц материала, несмотря на высокую температуру сушильного агента (около 150°С), лишь немного превышает температуру адиабатического испарения чистой жидкости. В результате достигается быстрая сушка в мягких температурных условиях, позволяющая получить качественный порошкообразный продукт, хорошо растворимый и не требующий дальнейшего измельчения. Возможна сушка и холодным теплоносителем, когда распыливаемый материал предварительно нагрет. Распылительная сублимационная сушка обычно включает:

     1) распыление жидкого раствора  или суспензии с использованием  одножидкостных, пневмо- или ультразвуковых распылителей для формирования капелек

     2) быстрое замораживание этих капелек в криогенном газе или жидкости

     3) сублимация замороженной воды  с последующим получением конечных  сухих частичек.

     Распыление  осуществляется механическими и  пневматическими форсунками, а также  с помощью центробежных дисков. Порция жидкого материала распыляется  в пар над криогенной жидкостью, такой, как жидкий азот или жидкий пропан с использованием либо пневмо- либо ультразвуковых распылителей. Капельки начинают замерзать во время пролета через холодную паровую фазу и полностью замерзают при соприкосновении с самой криогенной жидкой фазой. Находящиеся во взвеси замерзшие капельки можно собрать с помощью сепараторного сита или дав возможность криогенной жидкости удалиться с кипением. В литературе описаны различные установки и разные геометрические формы контейнеров для сбора замороженных капелек во время этого процесса.

     Распылительная  сублимационная сушка является технологическим  процессом выбора, если от продукта требуются следующие свойства:

     ·  пористая структура с большой удельной площадью поверхности

     ·  свободно текущий порошок для  употребления в качестве конечного  или промежуточного продукта

     ·  улучшение биодоступности чрезвычайно  плохо растворимых в воде соединений

     Пригодность процесса для получения определенных конкретных частиц и порошковой формы  и соответствующий выбор основывается на потребностях для конкретного  применения. Критериями оценки являются размер частиц, распределение их по размеру, текучесть порошка, эффективность  процесса и выход продукта, масштабируемость, долгосрочная физическая стабильность порошка и его долгосрочная биохимическая  стабильность. Показано, что распылительная сублимационная сушка является приемлемым методом, если значимыми критериями являются хороший контроль размера  частиц, сферическая форма частиц и большой выход продукта. Более  того, это может оказаться технологией  выбора при необходимости повышения  биодоступности плохо растворимых  в воде фармацевтических препаратов.

     Контактные  сушилки.

     Контактная  сушка осуществляется путем передачи тепла от теплоносителя к материалу  через разделяющую их стенку в  контактных сушилках, которые делятся  на периодически и непрерывно действующие. Из периодически действующих сушилок распространены вакуум-сушильные шкафы и гребковые вакуум-сушилки, в которых скорость сушки увеличивается за счет перемешивания материала медленно вращающейся горизонтальной мешалкой с гребками. Из непрерывно действующих применяют двухвальцовые атмосферные и вакуумные сушилки, а также одновальцовые формующие сушилки. Высушивание при пониженном давлении в замкнутом пространстве используется в тех случаях, когда материал чувствителен к высоким температурам.

     Простейшими контактными сушилками периодического действия являются вакуум-сушильные  шкафы, которые в настоящее время  широко используются в производствах  с малотоннажным выпуском и разнообразным  ассортиментом. К таким относится  фармацевтическое производство, где  применение высокопроизводительных механизированных сушилок непрерывного действия экономически нецелесообразно.

     Вакуум-сушильный  шкаф представляет собой цилиндрическую камеру, в которой размещены полые  плиты, обогреваемые изнутри паром  или горячей водой. Высушиваемый материал в виде сгущенной сметанообразной  массы намазывается на противни (толщиной 0,5÷4 см), которые устанавливают на плиты. Камеру герметически закрывают  с помощью дверец и соединяют  патрубком с вакуумной линией. Сушка происходит под вакуумом при  температуре около 50°С, что зависит от глубины вакуума. При этом образуется высокий (до 15÷20 см) слой пористого легкого материала хорошо растворяющегося в воде. Выгрузка материала производится вручную. Такие сушилки пригодны для сушки легкоокисляющихся, взрывоопасных и выделяющих вредные или ценные пары веществ. Однако они малопроизводительны и малоэффективны, поскольку сушка в них происходит в неподвижном слое при наличии плохо проводящих тепло зазоров между противнями и греющими плитами. Напряжение рабочей поверхности плит со стороны материала обычно не превышает 0,5-2,5 кг/ (м3-ч) влаги.

     Гребковые вакуум-сушилки (приложение 1). В такой  сушилке, имеющей цилиндрический корпус, паровую рубашку и мешалку, скорость сушки несколько увеличивается  за счет перемешивания материала  медленно вращающейся горизонтальной мешалкой с гребками. Гребки мешалки  закреплены на валу взаимно перпендикулярно: на одной половине длины барабана гребки мешалки изогнуты в одну сторону, на другой - в противоположную. Кроме того, мешалка имеет реверсивный привод, автоматически меняющий каждые 5-8 мин направление вращения. Поэтому при работе мешалки материал, загруженный через люк, периодически перемещается от периферии к середине и в обратном направлении. Вал мешалки может быть полым и через него можно также осуществлять нагрев высушиваемого материала. Свободно перекатывающиеся трубы способствуют разрушению комков и дополнительно перемешивают материал. Разгрузка высушенного материала производится через люк. Корпус сушилки соединен с поверхностным или барометрическим конденсатором и вакуум-насосом. Производительность сушилки зависит от температуры греющего пара, величины разрежения и начальной влажности материала. Напряжение поверхности по влаге А колеблется в пределах 6-8 кг/ (м3"ч), т.е. выше, чем для вакуум-сушильных шкафов, но сушильный агрегат более сложен и требует больших эксплуатационных расходов.

     Применение  вакуумных сушилок, несмотря на их более высокую стоимость и сложность по сравнению с атмосферными "сушилками, диктуется технологическими соображениями: они пригодны для сушки чувствительных к высоким температурам веществ, а также для получения высушенных продуктов повышенной чистоты. Их применяют также в случаях, когда необходимо улавливание (конденсация) паров неводных растворителей, удаляемых из материалов.

     Вальцовые сушилки осуществляют непрерывную сушку жидкостей и текучих пастообразных материалов при разрежении или атмосферном давлении. Основной частью двухвальцовых сушилок, наиболее часто применяемых в фармацевтическом производстве, являются вальцы и медленно вращающиеся (п= 2÷10 об/мин) в кожухе навстречу друг другу. Сверху между вальцами непрерывно подается высушиваемый материал. Греющий пар поступает через полую цапфу внутрь каждого из вальцов, паровой конденсат отводится через сифонную трубку. Материал покрывает вращающуюся поверхность вальцов тонкой пленкой, толщина которой регулируется величиной зазора между вальцами. Обычно зазор - 0,5÷1,0 мм. Высушивание материала происходит интенсивно в тонком слое в течение одного неполного оборота вальцов. Пленка подсушенного материала снимается ножами, расположенными вдоль образующей каждого вальца. Чем тоньше слой материала на вальцах, тем быстрей и равномернее он сушится. Однако вследствие малой продолжительности сушки часто требуется досушивание материала. В сушилке материал после вальцов последовательно проходит сначала верхний досушиватель, затем - нижний. Одновальцовая сушилка представляет собой полый чугунный валец 5, вращающийся от электродвигателя. Пар, обогревающий валец, поступает через патрубок 2 и цапфу 3. Влажный материал подается в лоток 9, где перемешивается мешалкой. Конденсат отводится через сифонную трубку 1. Пленка материала, образующаяся на поверхности вальца, калибруется скребком, укрепленным на оси 11, и срезается ножом 10. Высушенный продукт по фартуку 8 через патрубок 7 поступает в ящик 6. Влажный воздух отсасывается через патрубок 4. 

     РИС 3 

     Специальные сушилки. 

     К специальным видам сушки, как  указывалось ранее, относятся: радиационная, диэлектрическая и сублимационная. Соответственно этим видам сушки  различают терморадиационные, высокочастотные и сублимационные сушилки.

     Терморадиационные сушилки. Сушка в них осуществляется за счет тепла, сообщаемого инфракрасными  лучами. Указанным способом к материалу  можно подводить удельные потоки тепла, приходящиеся на 1 м2 его поверхности, в десятки раз превышающие соответствующие потоки при конвективной и контактной сушке. Поэтому при сушке инфракрасными лучами значительно увеличивается интенсивность испарения влаги из материала.