Побочные явления при выпаривании: инкрустация, температурная депрессия, гидростатический эффект, брызгоунос, пенообразование и пути их устранения.
1) Инкрустация - образование накипи. Накипь при выпаривании извлечений образуется в результате коагуляции некоторых веществ (белков) или при разложении гидрокарбоната кальция и магния, а также при разложении кальциевых, магниевых солей органических кислот.
Накипь отлагается на поверхности нагрева и снижает коэффициент теплопередачи. Предотвращение образования накипи
- перемешивание жидкости с помощью мешалок якорного типа (при этом накипь удаляется со стенок);
- значительно снижает возможность образования накипи циркуляция выпариваемого раствора.
2) Температурная депрессия - разность между температурой кипения раствора и температурой кипении чистого растворителя при одинаковом давлении.
Значение температурной депрессии зависит от:
- природы растворенного вещества;
- природы растворителя;
- концентрации раствора;
- давления.
В справочной литературе приведены величины депрессии для различных растворов (при атмосферном давлении).
В условиях вакуума нужно знать лишь температуру кипения растворителя, а величина депрессии сохраняется (согласно закону Рауля); ее нужно прибавить, чтобы получить температуру кипения раствора.
При выпаривании извлечений из растений всегда используют растворы.
По мере упаривания (удаления растворителя - экстрагента) температура кипения оставшегося раствора будет соответственно увеличиваться, что необходимо учитывать при выпарке.
|
|
|
Таким образом, во избежание перегрева и разложения термолабильных веществ в конце процесса необходимо создание более глубокого вакуума.
Гидростатическая депрессия, или гидростатический эффект.
Давление в верхнем и нижнем слоях жидкости в выпарном аппарате будет неодинаково, поэтому и температура кипения раствора по всей высоте аппарата различна.
В наиболее глубоких слоях температура кипения раствора больше, так как пузырьки пара должны проникать через слон, преодолевая давление столба жидкости. Для сведения к минимуму гидростатического эффекта в современных аппаратах выпарку проводят в тонком слое жидкости.
Пенообразование.
Многие растительные извлечения (особенно вытяжки, содержащие сапонины) при упаривании сильно пенятся.
Для уменьшения потерь при выпарке сильно пенящихся жидкостей используют аппараты с большим паровым пространством. Перед выпариванием жидкость профильтровывают.
Выпаривание производят при перемешивании.
Для снижения пенообразования в ряде случаев применяют пеногасители.
5) Брызгоунос- потеря извлечения в виде тумана, мелких капелек, образующихся из-за вспенивания жидкости или большой скорости вторичного пара, механически увлекающего за собой частицы жидкости.
|
|
|
Для уменьшения потерь за счет брызгоуноса и пенообразования на пути движения паров ставят ловушки. В подобных лопушках случайно переброшенная жидкость отделяется от пара, так как в результате увеличения объема скорость пара снижается, капли оседают, жидкая фаза возвращается в испаритель.
Сушка в промышленном производстве лекарственных средств. Формы связи влаги с материалом. Статика и кинетика сушки. Способы сушки: контактная и конвективная сушка.
В настоящее время для сушки влажных материалов используют различные методы, отличающиеся природой теплоносителей, принципами их подачи и конструктивными деталями сушилок.
Метолы сушки делятся на:
· конвективные;
· контактные;
· терморадиационные;
· сублимационные;
· высокочастотные.
Движущая сила процесса сушки – разность между упругостью пара растворителя над материалом (Рм) и парциальным давлением паров этого растворителя в воздухе в состоянии насыщения (Рп).
Сушка протекает Рм > Рп и заканчивается Рм = Рп.
Следовательно, чем больше разность (Рм - Рп), тем интенсивнее идет процесс испарения.
Равенство этих показателей (Рм = Рн) - устойчивая влажность материала, называемая равновесной.
|
|
|
Процесс сушки - теплообменныи процесс, описывается уравнением массопередачи:
W - количество испарившейся влаги, т;
К - коэффициент массопередачи, т/Па м2 с;
F - поверхность раздела фаз, м2;
Рм - давление паров влаги у поверхности материала, Па;
Рп - парциальное давление паров в воздухе;
τ - время процесса, с
Скорость сушки (V, кг/м2 с) определяется количеством влаги (W), испаряемой с единицы поверхности (F) высушиваемого материала за единицу времени.
В материале различают два вида влаги: свободную и связанную.
· Свободная влага удаляется по закону испарения с открытой поверхности.
· Связанную (капиллярными силами или силами химического состава) влагу удалить трудно, поскольку Рм << Рп.
В этом случае необходимо повышение рабочей температуры.
На фитохимических предприятиях для получения сухих экстрактов наиболее часто используют вакуум-сушилки контактного типа и конвективные распылительные сушилки.
Вакуум при сушке так же, как и в процессе выпарки, используют для снижения температуры и увеличения скорости сушки, что способствует повышению качества экстрактов.
Сушка в фитохимическом производстве осуществляется:
|
|
|
· При нагревай ни высушиваемых материалов теплоносителем через непроницаемую стенку, проводящую тепло (контактна сушка);
· Путем непосредственного соприкосновения высушиваемых материалов с горячим газообразным теплоносителем. например, воздухом (конвективная или воздушная сушка);
· Путем подвода или создания тепла инфракрасными лучами, токами высокой частоты, из замороженного состоянии, микроволновом поле и др. (специальные способы)
Для высушивания растительных вытяжек используют различные типы сушильной аппаратуры.
Основной классификацией сушилок для получения фитопрепаратов является их разделение по конструктивным признакам на;
· Барабанные;
· туннельные (коридорные);
· ленточные;
· распылительные;
· камерные и др.
Почти каждая из сушилок может изготавливаться о различных вариантах:
· По режиму работы (периодического действия или непрерывные);
· По направлению потоков (противоточные, поточные и с перекрестными токами);
· По устройству естественной или искусственной циркуляции суш ильного агента;
· По организации сушильного процесса (нормальный, с подогревом внутри камеры сушки, с промежуточным и подогревом, с возвратом отработанного воздуха и др.);
· По давлению в сушильном камере (атмосферные, вакуумные, глубоковакуумные);
· По роду сушильного агента (воздух, инертные газы, водяной нар и др.);
· По агрегатному состоянию высушиваемого продукта (твердое, жидкое, пастообразное, пенообразное);
· По способу подвода теплоты (кондуктивные, радиационные, конвективные, высокочастотные);
· По способу сушки материала (контактные, конвективные и специальные).
Выбор типа сушильной установки определяется свойствами высушиваемого материала, масштабами производства и целевым назначением.
Высушивание очищенных вытяжек может проводиться по двум схемам:
· без сгущения жидкой вытяжки;
· через стадию сгущения с последующей сушкой.
Контактная сушилка. Сущность метода контактной сушки заключается в том, что материал подается на горячую поверхность. Обогрев поверхности производится тепловым носителем -газ, пар и т.д. Прогревание материала происходит за счет теплопроводности и за счет излучения нагретой стенки. Удаление влажного воздуха из сушилки производится вентиляцией сушилок.
Высушиванию в контактных сушилках подвергают чаще всего сгущенные вытяжки из растительного материала. Однако поскольку эти вытяжки содержат термолабильные вещества, то процесс сушки в контактных сушилках желательно проводить в условиях невысокой температуры, что достигается созданием вакуума.
Простейшей конструкцией контактных вакуум сушилок является вакуум-сушильный шкаф
К сушилкам контактного типа, в которых теплообмен осуществляется через обогреваемую поверхность относятся:
- вакуум-сушильные шкафы
- вакуум-вальцовые сушилки.
Конвективная сушка
В конвективных сушилках сушильный агент, предварительно нагретый в калорифере, движется в сушилке и соприкасается с высушиваемым материалом. При этом сушилка может работать по основной схеме т.е. с однократным нагревом сушильного агента или с частичным подогревом воздуха в сушильной камере или другими вариантами, в которых температура сушки будет ниже, чем в сушилке по основной схеме, при одинаковом общем расходе тепла.
В зависимости от назначения используют камерные, туннельные, ленточные и барабанные сушилки.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 1398; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!