文档介绍：干燥
药学院药剂学系
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本章要点
干燥的定义
干燥的原理及物料的干燥速率、水分的测定方法
干燥方法和相对应的干燥设备
冷冻干燥的定义、原理、和特点
冷冻干燥机
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第一节概述
干燥的定义:利用热能使湿物料中的湿分(水分或其它溶剂)汽化,并利用气流或真空带走汽化了的湿分,从而获得干燥固体产品的操作。
物料中的湿分多数为水,带走湿分的气流一般为空气。
干燥的目的:使物料便于加工、运输、贮藏和使用,保证药品的质量和提高药物的稳定性等。
注意:并不是干燥后的水分越低越好,如过分干燥容易产生静电,或压片时易产生裂片等,应根据情况适当控制水分含量。
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常用的干燥操作分类
按操作方式分类—间歇式、连续式;
按操作压力分类—常压式、真空式;
按热量传递方式分类—传导、对流、辐射、
介电加热干燥。
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传导干燥:热能通过与物料接触的壁面以传导方式传给物料,使物料中的湿分汽化并由周围空气气流带走而干燥的操作。
对流干燥:热能以对流方式由热气体传给与其接触的湿物料,物料中的湿分受热汽化并由气流带走而干燥的操作。此时热空气既是载热体,又是载湿体。
辐射干燥:热能以电磁波的形式由辐射发射,入射至湿物料表面被吸收而转变为热能,将物料中的湿分加热汽化而达到干燥的操作。
介电加热干燥:将湿物料置于高频电场内,由于高频电场的交变作用使物料加热,湿分汽化而达到干燥的操作。
最普遍
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第二节干燥原理与计算
在对流干燥过程中,湿物料与热空气接触时,热空气将热能传至物料表面,再由表面传至物料内部,这是一个传热过程;湿物料得到热量后,物料中的水分不断汽化,并向空气中移动,这是一个传质过程。
简言之,干燥过程:包括传热过程(热能从扩散表面传至物料内部)和传质过程(湿分从物料内部传至扩散表面)。
物料的干燥是由热量的传递和质量的传递同时进行的过程,两者缺一不可。
一、干燥原理
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对流干燥中热空气与湿物料之间发生的 传热和传质示意图
tw:物料表面温度
pw:湿物料表面的水蒸气分压
t:温度
p:空气中水蒸气分压
δ:空气与物料表面之间气膜的厚度
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物料表面温度为tw;湿物料表面的水蒸气分压为pw,紧贴在物料表面有一层气膜,其厚度为δ,气膜以外是热空气主体,其温度为t,空气中水蒸气分压为p。
传热的推动力是温差(t-tw)
传质推动力为(pw-p)
干燥过程得以进行的必要条件是被干物料表面所产生的水蒸汽分压大于干燥介质中的水蒸汽分压,即pw-p>0;如果pw-p=0,表示干燥介质与物料中水蒸气达到平衡,干燥即行停止;如果pw-p<0,物料不仅不能干燥,反而吸潮。
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湿空气的性质
湿空气:绝干空气和水蒸气的混合物。
能用于干燥介质的湿空气必须是不饱和空气(空气中水蒸气的分压低于同温度下水的饱和蒸气压),从而继续容纳水分。
用热空气作为干燥介质的目的不仅是为了提供水分汽化所需的热量,而且为了降低空气的相对湿度以提高空气的吸湿能力。
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干球温度与湿球温度
干球温度(dry bulb temperature)是用普通温度计在湿空气中直接测得的温度,常用t表示。
湿球温度(wet bulb temperature)是在温度计的感温球包以湿纱布放置在湿空气中,传热和传质达到平衡时所测得的温度,常用tw表示。
相互关系:湿球温度与空气状态有关,倘若湿空气达到饱和时,湿球温度与干球温度相等;若空气未达到饱和时湿球温度低于干球温度;空气湿度越小,干球温度与湿球温度的差值越大。
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