所谓的烘干作业即干燥就是去除各种物料湿分的过程,这些物料可以是固体、液体或气体,固体又可分大块料、纤维料、颗粒料、细粉料等等,而湿分一般是物料中的水分,也可以是其它溶剂。
郑州泰达作为专业的烘干机械和设备生产厂家长期致力于物料烘干方法的研究。今天为您讲解三种常用的干燥方法。
第一种方法是化学除湿法,泰达的技师告诉我们这样方法主要是利用吸湿剂除去气体、液体、固体物料中的少量水分,由于吸湿剂的除湿能力有限,仅用于除去物料中的微量水分。因此生产中应用很少。
我们的实际生产过程中,高湿物料一般会先用机械脱水法去除大量的自由水分,之后再采取其它干燥方式进行干燥。 而所谓的机械脱水法,泰达的技师告诉我们这是通过对物料加压的方式,将其中一部分水分挤出的一种干燥方法。
这种方法经常采用的方式是沉降,过滤,压榨和离心分离等。这种方法只能除去物料中部分自由水分,结合水分仍残留在物料中。
当前这种干燥方法是一种最节约成本的。 最后一种干燥方法当属加热干燥了,技师告诉我们,这种方法才是我们常说的干燥,主要是利用热能加热物料,气化物料中的水分。
这种方法利用空气来干燥物料,空气是预先被加热送入烘干机的,将热量传递给物料,气化物料中的水分,形成水蒸汽,并随空气带出烘干设备。物料经过加热干燥,能够除去物料中的结合水分,达到产品或原料所要求的含水率。
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干燥方法
干燥就是从各种物料中去除湿分的过程,各种物料可以是固体、液体或气体,固体又可分大块料、纤维料、颗粒料、细粉料等等,而湿分一般是物料中的水分,也可以是其它溶剂。在此以水分为对象。
干燥设备的干燥方法有三类:
(1) 机械脱水法
机械脱水法就是通过对物料加压的方式,将其中一部分水分挤出。常用的有压榨、沉降、过滤、离心分离等方法。机械脱水法只能除去物料中部分自由水分,结合水分仍残留在物料中,因此,物料经机械脱水后物料含水率仍然很高,一般为40~60%。但机械脱水法是一种最经济的方法。
(2) 加热干燥法
也就是我们常说的干燥,它利用热能加热物料,气化物料中的水分。除去物料中的水分需要消耗一定的热能。通常是利用空气来烘干物料,空气预先被加热送入干燥机,将热量传递给物料,气化物料中的水分,形成水蒸汽,并随空气带出干燥器。物料经过加热干燥,能够除去物料中的结合水分,达到产品或原料所要求的含水率。
(3) 化学除湿法
是利用吸湿剂除去气体、液体、固体物料中的少量水分,由于吸湿剂的除湿能力有限,仅用于除去物料中的微量水分。因此生产中应用很少。
在实际生产过程中,对于高湿物料一般均尽可能先用机械脱水法去除大量的自由水分,之后再采取其它干燥方式进行干燥。
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1、常压干燥 即在一个大气压条件下的干燥称常压干燥,本法设备简单,常用箱式干燥器(烘箱或烘房),缺点是干燥时间长,可能因过热而使不耐热成分破坏,而且易结块。
2、减压干燥 减压干燥是在密闭容器中抽真空后进行干燥的方法。此法优点是温度较低,产品质松易粉碎。
此外,减少了空气对产品的不良影响,对保证产品质量有一定意义。特别适合于含热敏感成份的物料。
常用器械为减压干燥器。干燥效果取决于真空度的高低与被干燥物堆积的厚度。
3、喷雾干燥 喷雾干燥系指用雾化器将液态物料分散成雾滴,并利用热空气来干燥雾滴而获得干品的一种方法。 此法能直接将溶液、混悬液、乳状液干燥成颗粒或粉末,省去进一步蒸发、粉碎操作。
其原理是将被干燥的液体物料经雾化器分散成许多细小的液滴,进入流动的热空气流中,由于其总表面积极大,故干燥速度极快,在数秒钟内完成水分蒸发,具有瞬间干燥的特点。干燥后的成品多为松脆的空心颗粒,溶解性能好。
本法适用于热敏性药液干燥,大部分药材提取液浓缩至尚能流动的程度,均可采用本法干燥;但含粘性成分较多的提取液,干燥较困难。喷雾干燥器由干燥室、喷雾器、预热空气和输送热空气设备以及细粉与废气分离装置等四部分组成。
喷雾器由喷头与高压空气装置构成,喷头越小,喷速越高,喷出雾滴越小,干燥越快。 喷雾器是喷雾干燥器的关键部件。
目前我国普遍应用压力式喷雾器,它适用于粘性药液,动力消耗最小;气流式喷雾器适用于任何粘度或稍带固体的料液,但动力消耗大;离心式喷雾器适用于高粘度或带固体颗粒的药液干燥,但造价较高。 4、沸腾干燥 又名流化干燥,是流化技术在药物干燥中的新发展。
主要用于湿粒状物料的干燥,如片剂、颗粒剂等颗粒的干燥。具有干燥效率高,干燥均匀,产量高,适用于同一品种的连续生产,而且温度较低、操作方便、占地面积小等优点。
但干燥室内不易清洗,尤其不宜用于有色颗粒的干燥,同时干燥后细粉比例较大。 沸腾干燥的原理是利用从流化床底部吹入的热气流使颗粒吹起悬浮,流化翻滚如“沸腾状”,物料的跳动大大增加了蒸发面,热气流在悬浮的颗粒间通过,在动态下进行热交换,带走水分,达到干燥目的。
若采用减压沸腾干燥,干燥效率更高。 5、冷冻干燥 系指使被干燥液体冷冻成固体,在低温低压下利用水分升华性能,使冰直接变成气体而除去,从而达到干燥目的的一种干燥方法。
冷冻干燥要求高度的真空和低温,所得制品具多孔性,疏松易溶,特别适用于一些不耐热药品、低熔点药品的干燥。 如酶类、抗生素、疫苗等,也可避免易氧化药物的分解。
(冷冻干燥的原理、设备及工艺详见注射剂一章) 6、红外线干燥 系指利用红外线辐射使干燥物料中的水分汽化的干燥方法。由于湿物料及水分等在远红外区有很能宽的吸收带,对此区域某些频率的远红外线有很强的吸收作用,故本法具有干燥速度快,干燥质量好,能量利用率高等优点,但红外线易被水蒸气等吸收而受到损失。
目前常用于测定片剂颗粒水分。 7、微波干燥 是一种新型高效干燥方法,微波是一种高频(300MHz-300GHz)的电磁波。
湿物料中的水分子可强烈吸收微波使极性分子迅速转动并产生剧烈的碰撞和磨擦,部分微波能转化为热能,使温度升高,从而达到干燥目的。 它具有干燥速度快、加热均匀、产品质量好、控制灵敏、操作方便等优点。
采用2540MHz的微波还兼有灭菌作用。 8、吸湿干燥 系指将干燥剂置于干燥柜(或室)的架盘下层,而将湿物料置于加盘上层进行干燥的方法。
某些药品不能用较高温度干燥。 采用真空低温干燥也会使挥发性成分挥发损失,故含湿量较少及某些含芳香成分的药材应用此法干燥,如片剂包衣后的干燥。
常用干燥剂有无水氯化钙、无水氧化钙、硅胶等。
可分为静态吸湿和动态吸湿
(1)静态吸湿。这种方法是将固体吸湿剂,静止放置在被吸湿的空间内,使其自然与空气接触,吸收空气中的水分,达到降低空气湿度的目的。常用的吸湿剂有以下几种: ①氧化钙(CAO)。氧化钙即生石灰,有很强的吸湿性,它吸收空气中的水分后,发生化学变化,生成氢氧化钙。从方程式可以看出,一个分子的CAO能吸收一个分子的 H2O,因此其吸湿能力的理论倚为32%。但由于生石灰在储运过程中已吸收了一定量的水分,实际上每公斤生石灰可吸收水分0.25kg左右,而且吸湿速度较快。另外,生石灰料源充足,价格便宜.使用方便。其玦点是在吸湿过程中放出热敏,生成具有腐蚀性的碱性物质,对库存物资有不良影响。生石灰吸湿后必须及时更换,否则生成的ca(oh)2,会从空气中吸收co2而放出水分。 ②氯化钙(cacl2)。
分为工业无水氯化钙和和含有结晶水的氯化钙。前者为白色多孔无定型晶体,虽块粒状,吸湿能 力很强,毎公斤无水氯化钙能吸收1~1.2kg的水分。后者为白色半透明结晶体,吸湿性略差,毎公斤约吸湿0.7~0.8kg 左右。瓴化钙吸湿后即溶化为液体,但经加热处理后,仍可还原为固体,供继续使用。其缺点是对金属有较强的腐蚀性,吸湿后还原处理比较困难,价格较高。
③硅胶(msio2-nh2o)又称矽胶、硅酸凝胶.分为原色硅胶和变色眭胶两种。原色硅胶为无色透明或乳白色粒状或不规则的固体。变色硅胶是原色硅胶经氯化钻和溴化铜等处理,呈蓝绿色、深蓝色、黑褐色或赭黄色。吸湿后视其颜色的变化,判断是否达到饱和程度。硅胶每公斤可吸收水分 0.4~0.5kg。吸湿后仍为固体,不溶化、不污染、也无腐蚀性' 而且吸湿后处理比较容易,可反复使用。其缺点是价格髙,不宜在大的空间内使用。
④木炭(c)。木炭具有多孔性毛细管结构,有很强的表面吸附性能,若精制成活性炭,还可以大大提高其吸湿性能。呰通木炭的吸湿能力不如上述几种吸湿剂。但因其性能稳定.吸湿后不粉化、不液化、不放热、无污染、无腐蚀性。吸湿后经干燥可反复使用,而且价格比较便宜,所以仍有一定的实用价值。 静态吸湿的最大特点是简便易行,不需要任何设备,也不消耗能源.一般仓库都可采用,是目前应用最广泛的除湿方法。它的缺点是吸湿比较缓慢,吸湿效果不够明显。
2.动态吸湿。
这种方法是利用吸湿机械强迫空气通过吸湿剂进行吸湿。通常是将吸湿剂(cacl2)装入待制的箱体内,箱体有进风口和排风口,在排风机械的作用下,将空气吸入箱体内,通过吸湿剂吸收空气中的水分,从徘风口排出的是比较干燥的空气。这样反复循环吸湿可将空气干燥到一定的程度。这种吸湿方法吸湿效果比较好,但需要不断补充 CaCl2,吸湿后的cacl2不能及时得到脱水处理。比较理想的情况是,设置两个吸湿箱体,每个箱体内都有脱水装置。
一个箱体利用干燥的吸湿剂吸收空气中的水分,而另一个箱体内的饱和状态的吸湿剂,进行脱水再生。两个箱体交互吸湿,达到吸湿的连续性。这种连续式的吸湿方法,只需花费较少的运转费,就能进行大容积的库内吸湿,因为 4~8小时即可使吸湿剂再生一次.因此需要的吸湿剂量较 少。两个箱体可实现自动切换,不需要人工操作,但这种设备的结构比较复杂,成本比较高,所以使用较少。目前我国生产的XSG-2型排风式吸湿器,就是一种动态引湿装置。它主要由箱体、抽屉、漏斗、排风扇等所组成。其工作原理是:由于排风扇的作用,使库内的潮湿空气由进风口被吸进箱体,通过抽屉上的氯化钙,把空气中的水分吸出,排出比较干燥的空气,这样反复循环'空气中的水分不断凝聚- 使空气的湿度降低。当库内相对湿度在85%左右时,毎小时可吸收水份1kg。冷库货架。
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