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真空干燥机详解

2022-09-19发布,浏览次数:76

  真空干燥机是一种可行的技术,已在制药、食品、塑料和纺织行业成功使用多年。它是一种间接加热式干燥机,最适用于在较低温度下干燥热敏性物料。通过施加真空以蒸发水或溶剂来干燥这些材料。真空的使用降低了环境压力,从而降低了溶剂的沸点,因此这个过程被称为真空干燥。热量和真空的结合是在相对较低的温度下非常有效的干燥源。通过真空干燥器干燥的材料中的水分含量相对低于没有真空的普通干燥器。

  真空干燥机原理

  真空干燥是一种传质操作,其中存在于湿固体中的水分通过产生真空来去除。所涉及的原理是产生真空以将压力降低到水的蒸气压以下。在真空泵的帮助下,待干燥物质周围的压力降低。这降低了该产品内水的沸点,从而显着增加了蒸发速率。结果是产品的干燥速率显着提高。真空干燥所保持的压力一般为0.0296-0.059个大气压,水的沸点为25-30°C。与环境压力相比,真空干燥过程是在减压和相对湿度较低的条件下进行的分批操作,可实现更快的干燥。

  真空干燥机的构造

  在制药行业真空干燥机也称为真空烘箱。真空干燥机由不锈钢或铸铁制成,因此它们可以承受高真空压力而不会产生任何变形。烤箱分为空心托盘,增加了导热的表面积。烤箱门是气密的,并连接到真空泵以降低压力。通常通过将蒸汽或热水通过空心架来提供热量。

  真空干燥机的工作

  待干燥的材料保持在真空干燥机内的托盘上,并通过真空泵降低压力。干燥器门紧闭,蒸汽通过托盘和夹套之间的空间,从而通过传导进行热传递。来自进料的水蒸气被送入冷凝器。干燥后真空泵断开,干燥的产品从托盘中收集。减压降低了快速干燥所需的热量。可以仔细控制干燥温度,并且在干燥循环的主要部分,材料保持在润湿剂的沸点。干燥时间长,通常约12至48小时。当物料接触干燥机的受热表面时,热量会传递给物料,通过传导来干燥物料。

  优点

  (i)真空干燥机对不耐热材料进行低温干燥,适用于从含有溶剂的固体产品中回收溶剂。

  (ii)与普通干燥机相比,材料可以在最终容器或外壳中干燥,去除大量水分。

  (iii)平均干燥温度远低于普通标准干燥机,干燥物料质量远优于普通干燥机。

  (iv)由于其表面积大,热量很容易在整个干燥器主体中传递,因此干燥作用变得更快。

  (v)一个主要优点是它的节能。它需要更少的干燥能源,降低了与干燥产品以用于存储、销售或其他目的相关的经济和环境成本。

  (vi)真空干燥过程也往往比其他干燥方法工作得更快,从而减少了处理时间。

  (vii)使用这种干燥器干燥材料的另一个优点是它是一种破坏性较小的干燥过程。真空干燥倾向于保持原始物品的完整性,而不会因热量而损坏。

  (viii)它主要是一个批量单元操作,但它可以集成为一个连续过程。

  (ix)该设备可降低排放的烟雾和颗粒对工人的风险,这些烟雾和颗粒通常会使人生病或迫使人们在操作其他烘干机时穿上防护服。

  缺点

  (i)一般而言,真空干燥过程是一种效率较低的间歇式干燥过程。

  (ii)真空干燥机的成本昂贵,并且需要熟练的劳动力来操作它。

  (iii)维修成本较高。

  (iv)其温度上限(通常约为600°F)低于直热式烘干机。因此,在真空干燥器中提高材料温度的速率也受到限制。真空泵主要负责干燥机内部的真空度。

  真空干燥机的应用

  以下示例描述了采用真空干燥的领域。

  行业类型:真空干燥设备在化学、制药、食品和塑料等大多数工业领域都有许多应用。

  操作类型:它通常用于分批操作,因为它可以去除水分或从潮湿材料中去除和回收溶剂。

  改变物理状态:它可用于在化学反应和聚合物固态化等特殊操作中改变材料的分子和物理化学(称为相变)。

  分离:它通常用于通过蒸发从粉末、饼、浆或其他潮湿材料中分离挥发性液体。

  间接加热干燥:当物料接触干燥机的受热表面时,热量传递给物料,通过传导干燥物料。

  安全:使用真空干燥机,不需要通风,在干燥机附近工作的人员更安全。还可以回收干燥过程中收集的沉淀水分以供进一步使用。

  干燥剂:用于湿法制粒制备尼美舒利、樟脑、交聚维酮、乳糖的口溶片剂和颗粒剂。樟脑通过暴露在真空中从颗粒中升华。多孔颗粒被压缩以获得优质片剂。

  干燥蛋白质:真空干燥克服了较长的处理时间(通常为3-5天)和冷冻干燥中导致蛋白质结构不稳定的固有步骤。由于复杂的结构特性,蛋白质在冷冻干燥的各个加工步骤中具有变性和不可逆聚集的趋势。真空干燥用于使用甘露醇作为填充剂以干粉形式配制蛋白质。

  干燥细菌:通常,益生菌菌株和发酵剂培养物被干燥冷冻以保存它们直到使用。它消耗大量能量,一些细菌菌株无法在0°C以下的温度下存活。因此,低温真空干燥可用于在高于0°C的中等温度下干燥益生菌,而不会对细胞结构造成太大的破坏。

  疫苗和其他注射剂:冷冻干燥涉及使用真空生产药品。冷冻干燥用于延长产品的保质期,例如疫苗和其他注射剂。通过从材料中去除水分并在真空下将材料密封在小瓶中,材料可以很容易地储存、运输,然后再重新组成其原始形式用于注射。

  

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