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干燥是最常用的單元操作，無論是在原料藥生產(chǎn)和制劑生產(chǎn)中都有廣泛的應(yīng)用。
從傳熱方法分，有對流、傳導(dǎo)、幅射等。 現(xiàn)有的干燥設(shè)備中，最多的是對流傳熱干燥，如熱風(fēng)干燥，熱風(fēng)和被干燥物接觸，進(jìn)行熱交換、蒸發(fā)水分。代表性的設(shè)備有平行流動(dòng)干燥機(jī)、通風(fēng)干燥機(jī)、回轉(zhuǎn)干燥機(jī)、氣流干燥機(jī)、流化床干燥機(jī)、噴霧干燥機(jī)等。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，有單用、組合用、原型變型等。氣流干燥機(jī)、流化床干燥機(jī)、噴霧干燥機(jī)等都是以熱風(fēng)為熱源，在干燥的同時(shí)，也完成了物料的搬運(yùn)，特征主要是沒有傳動(dòng)部件
對流干燥過程的節(jié)能、干燥機(jī)的排氣粉塵及惡臭處理等問題，在風(fēng)量大時(shí)，末必有利。另外，熱風(fēng)干燥機(jī)的排氣也損失很多的顯熱，而排氣量一大，就需要添置排氣處理設(shè)備。直接火焰干燥時(shí)，可以使用高溫進(jìn)行干燥，可以大幅度循環(huán)，以進(jìn)行高濕度干燥。熱風(fēng)間接加熱方法，可以用睬濕再循環(huán)干燥與傳導(dǎo)傳熱并用。高溫時(shí)，也可以用過熱蒸汽，以減少排汽量。傳導(dǎo)傳熱中，熱量由夾套、攪拌、傳熱管等供給干燥物料，用熱媒而不用熱風(fēng) 代表性的設(shè)備是槽型的圓筒。圓錐攪拌干燥機(jī)、夾套和或內(nèi)置加熱管回轉(zhuǎn)干燥機(jī)，閃蒸干燥機(jī)，耙式干燥機(jī)，真空帶式干燥機(jī)、真空冷凍干燥機(jī)等 在熱風(fēng)干燥中，恒建干燥時(shí)期的溫度相當(dāng)于濕球溫度。與空氣不接觸的傳導(dǎo)傳熱干燥中，加熱溫度必須在飽和溫度以上時(shí)，理論上溫度相當(dāng)于飽和溫度 例如，加熱溫度為120℃時(shí)，在常壓下，干燥溫度為100℃ ．有效溫度差為20 C減壓下，飽和溫度在干燥溫度以下，與熱風(fēng)的溫差較大 但是，在減速干燥期間，干燥溫度和熱風(fēng)干燥一樣，隨著干燥過程的進(jìn)行，加熱溫度接近干燥溫度。熱風(fēng)干燥中,物料在熱風(fēng)中分散，傳熱面就在物料表面。而在傳導(dǎo)傳熱干燥中．需要人為地創(chuàng)造加熱面，使傳熱面積小而傳熱系數(shù)增加 這樣，結(jié)構(gòu)就比較復(fù)雜，設(shè)備投資比熱風(fēng)干燥大。在工程放大申，由于混臺特性和干燥特性的差異，小試設(shè)備和工業(yè)化裝置之間有
很大差異，所以如何從小型試驗(yàn)裝置預(yù)測工業(yè)化裝置的干燥特征十分重要。幅射傳熱干燥是依靠加熱板的熱幅射能量干燥物料的過程。這類裝置的關(guān)鍵是幅射能強(qiáng)的幅射加熱板和選擇物料容易吸收的波長。相當(dāng)一段時(shí)期，都是用3 以下的近紅外波段，但近年來，改為用有機(jī)物吸收能較高的遠(yuǎn)紅外f大于4 m)陶瓷加熱板。遠(yuǎn)紅外加熱表面吸收較好，所以作為涂膜的干燥效果較好。實(shí)驗(yàn)表明，離表面mm之內(nèi)的物料可 吸收大部分遠(yuǎn)紅外能，再厚就很難做到均勻的傳熱。微波近年來也得到了越來越多的應(yīng)用，它是把微波作為電磁渡直接進(jìn)人導(dǎo)電體內(nèi)，使物料中的極性分子和極性基團(tuán)振動(dòng)和回轉(zhuǎn)，經(jīng)分子間的內(nèi)部摩擦，在內(nèi)部產(chǎn)生熱量，達(dá)到干媒的目的。這是由電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿倪^程，熱效率可達(dá)到60～70 。純粹用微波干燥．運(yùn)轉(zhuǎn)成本很高，但在減速干燥期間，當(dāng)水分很難用熱風(fēng)干燥和傳導(dǎo)傳熱除去時(shí)，微波干燥可 作為輔助手段提高干燥速度。在冷凍干燥中，殘留的冰也可以用微波干燥法除去。下面將對干燥設(shè)備的選定及有關(guān)設(shè)計(jì)方面的考慮作一簡單的論述。
干燥設(shè)備的選定
干燥可以分為兩大類，一類要求干燥 結(jié)束后，仍保持原料的原形，如很多食品類的干燥，建筑材料的干燥等。另一類是把液
體、泥狀、塊狀、粉狀物料干燥后，成為粉狀或顆粒狀的產(chǎn)品，有的干燥過程，特別是藥品的干燥，希望不破壞原來的晶形。藥品生產(chǎn)中，還常用到液體和粉狀物經(jīng)干燥后，達(dá)到一定粒徑的顆粒。
被干燥物料的特性
干燥裝置的選擇應(yīng)根據(jù)物料性質(zhì)和工藝要求 主要是考慮到：
干燥成品的形狀要求(包括粒徑、松密度、溶解性、流動(dòng)性等
工藝要求的水份變化范圍、運(yùn)輸方法、成形性、定量性(含量)。
耐熱特性，物料的允許溫度含水率限制、加熱溫度(物料熱穩(wěn)定性)和干燥溫度的關(guān)系，物料在高溫區(qū)停留時(shí)間。
粘著性、凝聚性、靜電特征等應(yīng)在選擇設(shè)備時(shí)預(yù)先估計(jì)到。
安全性和環(huán)保性，溶劑回收等。
其他工藝上的考慮。
處理量和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間
在決定設(shè)備形式和操作方式(間歇或連續(xù)操作)時(shí)，應(yīng)考慮處理量的大小。例如，步量多品種的材料干燥處理時(shí)，應(yīng)選擇容易進(jìn)行多種切換的設(shè)備，醫(yī)藥干燥設(shè)備應(yīng)易于清洗和清場�，F(xiàn)在GMP特別強(qiáng)調(diào)CIP現(xiàn)地清潔)。根據(jù)小試結(jié)果放大時(shí)。單位加熱面積的物料量對同一機(jī)種大多是一致的，但夾套加熱時(shí)，加熱面積和直徑是平方關(guān)系，容積和直徑為三躍方關(guān)系，所以，干燥物料增加，干燥所需的時(shí)間，隨著直徑的增大而增加。有的物料加熱時(shí)間長時(shí)，容易造成不穩(wěn)定性，這種情況在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)特別注意。
實(shí)驗(yàn)與放大
設(shè)計(jì)前應(yīng)研究被干燥物料在干燥前后的狀態(tài)及干燥過程中的狀態(tài)變化。粒子的凝集性雖然很難預(yù)見．但百r以由小型干燥機(jī)的實(shí)驗(yàn)來預(yù)測。以粘附性為例，可以由小型設(shè)備中了解到其粘附特性，是否在濕料時(shí)容易粘附，還是出料時(shí)容易粘附，是在粒子成長過程中的粘附，還是停止成長后發(fā)生粘附，設(shè)備壁材質(zhì)與粘附的關(guān)系等等。由小型實(shí)驗(yàn)機(jī)可以了解到能否達(dá)到完成工藝要求的目的，物料在干燥過程中的注意事項(xiàng)，能否控制物料干燥后的水份變化，干燥時(shí)間的推算。放大過程中需要考慮的因素很多，如攪拌的設(shè)備轉(zhuǎn)速變化對干燥過程的影響，是采用平面放大好還是立體相似的。處理量和裝置****容量的關(guān)系等，在設(shè)計(jì)時(shí)，也應(yīng)予考慮。
干燥機(jī)的進(jìn)料和出料也有很多技術(shù)問題，很多方面還是要憑借豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
組合干燥機(jī)
組合式干燥機(jī)使用也越來越廣泛，如噴霧干燥和振動(dòng)流化床干燥機(jī)的組合，耙式干燥式和振動(dòng)流化床干燥機(jī)相結(jié)合，回轉(zhuǎn)攪拌干燥機(jī)、傳導(dǎo)攪拌干燥機(jī)、閃蒸干燥機(jī)和流化床干燥機(jī)相組合。組合的目的是獲得較低的水份，如單用噴霧干燥可以獲得1～3 水份含量的產(chǎn)品，如要求水份含量在0．3 以下，排氣溫度往往需120"C以上，熱能的損失很大。同樣，如進(jìn)一步要求，水份含量低于0．1 ，則排氣溫度要求在130~C以上。為了節(jié)省熱能，在設(shè)計(jì)上，一般用9O℃排氣溫度的噴霧干燥機(jī)，使水分達(dá)到2 ，熱回收后的6O℃熱風(fēng)可以用于搭接的臥式沸騰床的干燥，最終水分含量可以達(dá)到0．1 以上，而熱能可以節(jié)約20 。
現(xiàn)在工藝設(shè)計(jì)中，往往把干燥設(shè)備和其他工藝設(shè)備聯(lián)結(jié)在一起，其特點(diǎn)是(1)比較符合GMP要求，可以防止在出料、加料過程中污染和異物。(2)損失熱量較少，r3)設(shè)計(jì)和安裝比較緊湊，(4)節(jié)省勞動(dòng)力.但相應(yīng)的缺點(diǎn)是：(1)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，(2)操作條件比較嚴(yán)格，(3)耗能有時(shí)比較多，(4) 洗滌比較困難，與其他工藝設(shè)備的組臺有混合與干燥、過濾與干燥，干燥與造粒，干燥、造粒和包裝，干燥和粉碎等。的實(shí)驗(yàn)室離心噴霧干燥機(jī)表面張力是以影響干燥和霧化機(jī)理來影響干燥產(chǎn)品性質(zhì)的。霧滴中含有微細(xì)液滴的比例提高了，霧滴分布就更寬，表面張力低的料液產(chǎn)生霧滴較小，而表面張力高的生產(chǎn)較大的液滴，尺寸分布也較窄。高效混合機(jī)接通電源、設(shè)定混合時(shí)間，按動(dòng)開關(guān)、通過機(jī)械傳動(dòng)使物料往復(fù)翻動(dòng)來獲得混合均勻的產(chǎn)品，高速混合機(jī)適用于化工、食品、醫(yī)藥、飼料、陶瓷、冶金等行業(yè)的粉料或顆料狀物料的混和。該機(jī)結(jié)構(gòu)合理、簡單、操作密閉，進(jìn)出料方便，（人工或真空加料）筒體采用不銹鋼材料制作，便于清洗 污泥是一種高水分、高粘性、成分復(fù)雜的物料，污泥烘干機(jī)加熱的金屬表面與污泥均勻接觸，加熱污泥蒸發(fā)污泥中的水份，沿干燥機(jī)的軸向長度，水蒸汽蒸發(fā)會經(jīng)歷恒定蒸發(fā)和低蒸發(fā)率兩個(gè)階段槳葉型干燥機(jī)；污泥干化經(jīng)歷塑化，破塑，塊化，顆粒化4個(gè)步驟，污泥的溫度呈快速上升穩(wěn)定，快速上升的趨勢。使用蒸汽或?qū)嵊妥鏖W蒸干燥機(jī)中干燥是最常用的單元操作，無論是在原料藥生產(chǎn)和制劑生產(chǎn)中都有廣泛的應(yīng)用。從傳熱方法分，有對流、傳導(dǎo)、幅射等。 現(xiàn)有的干燥設(shè)備中，最多的是對流傳熱干燥，如熱風(fēng)干燥，熱風(fēng)和被干燥物接觸，進(jìn)行熱交換、蒸發(fā)水分。代表性的設(shè)備有平行流動(dòng)干燥機(jī)、通風(fēng)干燥機(jī)、回轉(zhuǎn)干燥機(jī)、氣流干燥機(jī)、流化床干燥機(jī)、噴霧干的實(shí)驗(yàn)室離心噴霧干燥機(jī)主要向發(fā)展出口具有優(yōu)勢的酚醛樹脂涂料和化學(xué)改性天然樹脂涂料等抵擋涂料。由于涂料生產(chǎn)具有投資少、見效快的特點(diǎn)。 |
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