干燥在线视频

同学们 大家好

我是本次课的主讲老师郎明

这节课我们学习第六节 干燥

干燥技术就是利用热能除去

物料中的水分或者其它溶剂

并利用气流或真空等带走汽化的水分或溶剂

从而获得干燥物品的工艺操作技术

干燥为制药生产中最基本的单元操作 应用广泛

比如中药材的干燥 原料药生产各个环节

制剂生产中固体造粒 冻干粉针剂的生产等等

都需要用到干燥的过程

由于不同物料的性质不同 对干燥的要求也不同

在生产过程中

我们要根据产品的不同需求来选择合适的干燥设备

其目的就是为了是物料便于加工 运输 储存和使用

进而保证药品的质量和提高药物的稳定性

我们先来了解一下物料中水分的几种存在形式

以便于对干燥过程的理解

因为物料中所含水分的性质不同

除去相应的水分的难易程度也不相同

根据物料与水分子的结合力的不同

可以分为结合水分和非结合水分

结合水是以化学力

或者物理化学力与物料相结合的水分

包括结晶水 细胞壁内的水 以及毛细管结构中的水

它们的特点是结合力强 难以去除

而非结合水分的水分子与物料以机械力相结合

包括附着于固体物料表面

或存积于大孔隙内 及颗粒堆积层中的水

它们的特点是结合力弱 容易去除

另外 还可以根据在恒定的干燥条件下

水分是否能够被去除

分为平衡水分和自由水分

平衡水分是物料与空气中水分交换达到平衡时

所含的水分

它不会因为干燥时间的延长而增减

属于结合水的一部分

而自由水分是物料中能够被除去的水分

包括全部的非结合水和部分的结合水

如果在恒定的干燥条件下以干燥时间为横坐标

物料含水量以及物料表面温度为纵坐标作图

可以得到干燥曲线图

我们可以看见在干燥的过程中

随着干燥时间的延长 水分不断汽化

物料的含水量逐渐降低 直至达到恒定

另一方面 物料表面的温度也会逐渐升高

直至恒定

干燥曲线任意一点的斜率即为该点的干燥速率

干燥速率与物料含水量关系的曲线称为干燥速率曲线

从图中可以看出 干燥过程可以分为四个阶段

图示AB阶段为预热阶段

此时物料含水量高 水分开始汽化

表面温度逐渐升高 该过程时间较短

干燥速率随时间的延续而增大

图中BC段为恒速干燥阶段

此时物料表面湿润性良好

空气传递给物料的热量全部用于汽化物料中的水分

传热速率与干燥速率保持恒定

该阶段汽化的水为非结合水

干燥速率最大

到达C点以后

物料内部水分扩散到表面的速率

小于表面水分的汽化速率

干燥速率出现转折并逐渐减小

物料表面温度逐渐上升

到达D点时 表面不含非结合水

该阶段称为第一降速阶段

D点以后 汽化逐渐向物料内部移动

干燥速率下降更快

到达E点时 速率降为零

物料的含水量降至该条件下的平衡含水量

DE段称为第二降速阶段

物料性质的不同 对干燥器的需求也不相同

常用的干燥器可以根据操作压力的不同分为

常压干燥器和减压干燥器或者是真空干燥器

常压干燥适合于没有特殊要求物料的干燥

而减压干燥适合于热敏性

易氧化和易燃易爆物料的干燥

也可以根据操作方式的不同分为

连续式干燥和间歇式干燥

连续式干燥的生产能力大

干燥质量均匀 热效率高

而间歇式干燥的优点是品种适应广

设备投资少 操作控制方便

但是干燥时间长 生产能力小

我们还可以根据供给热能方式的不同

分为对流干燥 传导干燥

辐射干燥和介电干燥

干燥设备通常就是根据

供给热能的方式进行设计制造的

前面的两种 对流干燥和传导干燥是最常用的

接下来我们重点介绍一下

喷雾干燥技术和冷冻干燥技术

喷雾干燥是利用雾化器将原料液分散成细小雾滴后

通过与热气流相接触 使雾滴中水分被迅速汽化

而直接获得粉状 粒状或球状等固体产品的干燥过程

它可以分为四个阶段 分别是

料液雾化 雾滴与空气接触

雾滴干燥 干燥产品与空气分离

其基本流程是

新鲜空气经过过滤 加热和分布器分布后进入干燥室

原料液由泵输送到雾化器进行雾化

雾滴与热空气接触进行干燥

干燥完成后 大部分产品由干燥器的底部直接排出

部分产品被气流带出 进入旋风分离器进行再次分离

最后少量产品经袋滤器过滤后排出

这是一台大型的喷雾干燥器 结构比较复杂

主要包括供料系统 空气加热过滤系统

干燥主塔 热风分配器以及雾化器 旋风分离器

冷冻除尘集中收料系统以及除尘系统

干燥的过程主要是在干燥主塔内完成的

喷雾干燥具有以下特点

第一 雾滴比表面积大 干燥速率快

第二 干燥时间短 适用于热敏性物料

第三 可直接得到颗粒产品 简化工艺流程

第四 生产调节相对方便 操作灵活

第五 产品具有良好的分散性 流动性

溶解性和粒度均匀性

第六 密封装置 可保证无菌生产

第七 可连续操作 易于实现自动化生产

接下来我们再看第二种 冷冻干燥

我们知道水可以分为固相 液相和气相三种存在形式

这里是水的三相图 我们可以看见

在低压的情况下升高温度

固相的冰可以直接升华为气相的水蒸气

冷冻干燥就是利用了这一原理

首先将湿物料冷冻至冰点以下

然后置于高真空环境中加热

使水分由固态冰直接升华为气态的水蒸气而除去

最终达到干燥的目的

这是一个常见的小型冷冻干燥器

其基本的组成包括制冷系统 置物架以及真空泵

冷冻干燥的过程主要包括3个阶段

预冷 升华干燥和解吸附干燥

在预冷阶段 需要将待处理样品完全冷冻

以防止在低真空下出现爆沸的现象

第二个阶段为升华阶段 又称一级干燥或一次干燥

在这个阶段 低真空度下 适当升高温度

使固态的冰升华为水蒸气 可除去90%以上的水分

最后是解吸附干燥 又称二级干燥或二次干燥

此过程再次升高温度 可以除去部分结合水

由于是在低温下进行干燥

冷冻干燥的主要优点有

第一 产品理化性质与生物活性稳定

第二 产品保持原组织不变的多孔性 复溶性好

第三 产品含水量低 质量稳定

第四 适用于热敏性 易氧化物料的干燥

缺点是设备投资大 能耗高

操作较复杂 干燥时间长

本节课程就讲到这里 谢谢大家