制药设备与工程设计第15章 干燥设备.pptVIP

干燥是利用热能使物料中的湿分(水分或其它溶剂)汽化，并利用气流或真空带走汽化的湿分，从而获得干燥产品的操作。 使湿分汽化的加热方式有：热传导加热、对流加热、热辐射加热、介电加热等。 干燥的目的：使药物便于加工、运输、贮藏和使用，保证药品的质量和提高药物的稳定性，但并不是说干燥后水份含量越低越好。 1、干燥原理 ①pwp，进行干燥； ②pw=p，干燥即行停止； ③pwp，吸湿。 pw为湿物料表面的水蒸气分压；p为水蒸气分压； tw为物料表面温度； δ为物料表面气膜的厚度。 湿空气是绝干空气和水蒸气的混合物。能用于干燥的湿空气必须是不饱和空气，从而可继续容纳水分。 采用热空气作为干燥介质的目的不仅是为了提供水分气化所需的热量，而且是为了降低空气的相对湿度以提高空气的吸湿能力。 空气性质对物料的干燥影响很大，而且随着干燥过程的进行不断发生变化。 当空气达饱和时， t=tw。 当空气未饱和时， ttw。 空气的湿度越小， t和tw的差值越大。 ①空气湿度(humidity，H)系单位质量干空气带有的水蒸气的质量(kg水蒸气/kg干空气)。 H=0.622p/(P-p) 式中，P为湿空气的总压，Pa；p为水蒸气分压；0.622为水分子量18与空气分子量29之比。 ②相对湿度 (relative humidity，RH) 是指在一定总压及温度下，湿空气中水蒸气分压p与饱和空气中水蒸气分压ps之比的百分数，常用RH%表示。 RH%= p/ps×100% 饱和空气的RH=100%； 未饱和空气的RH100%； 绝空气的RH=0%； 空气的相对湿度直接反映空气中湿度的饱和程度。 根据物料中所含水分能否干燥来划分平衡水分与自由水分。 ①平衡水分 (equilibrium water)系指在一定空气条件下，物料表面产生的水蒸气压等于该空气中水蒸气分压，此时物料所含水分为平衡水分，是不能干燥的水分。 平衡水分与物料的种类、空气状态有关，根据干燥要求选择适宜的空气条件。 ②自由水分(free water)系指物料所含的水分中多于平衡水分的部分，或称游离水分，是能干燥除去的水分。 根据物料中所含水分的干燥难易程度来划分结合水分与非结合水分。 ①结合水分 (bound water)系指以物理化学方式结合的水分，数字上等于RH=100%时物料的平衡水分。 由于结合水分与物料结合力强，干燥速度缓慢，如动植物细胞壁内的水分、物料内毛细管中的水分、可溶性固体溶液中的水分等。 ②非结合水分(nonbound water)系指以机械方式结合的水分，与物料结合力很弱，干燥速度较快。 湿物料是由绝干物料与水分所组成，含水量有两种表示方法： ①湿基含水量w,以湿物料为基准的浓度表示法。 W = 湿物料中水分的质量/湿物料总质量×100% ②干基含水量x,以绝干物料为基准的浓度表示法。 x = 湿物料中水分的质量/湿物料中绝干物料的质量×100% ①按干基计算水分蒸发量： W=G(x1-x2) ②湿基计算水分蒸发量： W=G1(w1-w2)/(1-w2)=G2(w1-w2)/(1-w1) ③空气消耗量L: L=W/(H2-H1) 式中，干燥前后物料的量(G1 ，G2)；物料中的含水量(w1 ，w2或x1 ,x2)；干燥过程中空气湿度由H1变成H2。 干燥速度是单位时间、单位干燥面积上被干物料所能汽分的水分量。即水分量的减少值，其单位kg/(m2·s)。 U=dW/Ad?=-Gdx/Ad? 式中，U为干燥的速度，kg/(m2·s)； dW为d?干燥时间(s)内水分的蒸发量，kg；A为被干物料的干燥面积，m2； G为湿物料中所含绝干物料的质量，kg；dx为物料的干基含水量的变化，kg水分/kg绝干料；负号表示物料中含水量随干燥时间的增加而减少。 (1)测定水分含量时常用干燥失重测定法， 该法的干燥常采用： ① 保干器干燥法，常用干燥剂为无水氯化钙、硅胶或五氧化二磷； ② 常压加热干燥； ③ 减压干燥法等。 (2)精确测定微量水分含量时，必须采用费休法或甲苯法。 ①按操作方式分类：间歇式、连续式。 ②按操作压力分类：常压式、真空式。 ③按加热方式分类：热传导干燥、对流干燥、辐射干燥、介电加热干燥。 1) 厢式干燥器 厢式干燥器多采用废气循环法和中间加热法。 厢式干燥器设备简单，适应性强，应用于生产量少的物料间歇式干燥中。 但劳动强度大，热量消耗量大。 2) 流化床干燥器 亦称沸腾干燥器，构造简单，操作方便，有利于传热、传质，提高了干燥速率；物料停留时间