kĩ thuật sấy nguyên liệu trong quá trình sản xuất thuốc

MỘT SỐ KHÁI NIỆMTrong các thiết bị sấy, lượng nhiệt mà vật liệu nhận được có thể biểu diễn theo phương trình: dQ/dt = aq F tx–tb Trong đó: + aq – Hệ số truyền nhiệt cho vật liệu.. Động

LỚP D4C

KĨ THUẬT SẤY

Mục tiêu

1. Trình bày được vai trò quá trình sấy trong sản xuất

2. Trình bày được các kỹ thuật và thiết bị sấy chính ứng dụng trong sản xuất thuốc

3. So sánh được nguyên lý , ưu nhược điểm của phương pháp sấy tĩnh và sấy động

I MỘT SỐ KHÁI NIỆM

 Sấy là quá trình tách pha lỏng ra khỏi vật liệu bằng phương pháp nhiệt.

Nguyên tắc: cung cấp năng lượng nhiệt để biến đổi trạng thái pha của chất lỏng trong vật liệu thành

hơi.

 sấy là quá trình tách ẩm bằng nhiệt.

 Tuổi thọ của sản phẩm, độ ổn định, các chỉ tiêu cơ lý…

1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM

 Các phương pháp truyền nhiệt

 sấy đối lưu: cấp nhiệt đối lưu

 Sấy tiếp xúc: cấp nhiệt bằng dẫn nhiệt

 Sấy bức xạ: cấp nhiệt bằng bức xạ

 Ngoài ra còn có các pp sấy đặc biệt: sấy bằng dòng điện cao tần, sấy bằng sóng siêu âm,

sấy đông khô

1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM

Trong các thiết bị sấy, lượng nhiệt mà vật liệu nhận được có thể biểu diễn theo phương trình:

dQ/dt = aq F (tx–tb) Trong đó:

    + aq – Hệ số truyền nhiệt cho vật liệu.

    + F – Bề mặt truyền nhiệt hay bề mặt bay hơi của vật liệu.

    + tx – Nhiệt độ trong phòng sấy.

   + tb – Nhiệt độ bay hơi của ẩm.

    + dQ – Lượng nhiệt mà vật liệu nhận được trong thời gian dt.

Lượng nhiệt này một phần làm bay hơi ẩm, một phần đốt nóng vật liệu và được gọi là lượng nhiệt hữu ích cần cho quá trình sấy.

1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM

Tốc độ sấy: Lượng ẩm bay hơi trong một đơn vị thời gian.

Cường độ sấy: Lượng ẩm bay hơi từ 1m2 bề mặt vật liệu trong 1 giờ (jm, kg/m2.h).

Theo nguyên lý của nhiệt động lực học, cường độ sấy còn được gọi là dòng ẩm và được biểu diễn tổng quát:

j = LX

Trong đó:  j – Mật độ dòng; X – Động lực của quá trình.

        L – Hệ số động lực học, ∈ tính chất hoá lý của vật liệu.

Động lực của quá trình sấy: Gradien hàm ẩm, gradien nhiệt độ, gradien Ptp hoặc gradien Ptt trong vật liệu.

 chi phí ít năng lượng nhất, thu được các sản phẩm chất lượng tốt nhất trong các thiết bị có năng suất cao nhất.

1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM

 Các thông số vật lý của không khí ẩm

Nhiệt độ bầu khô: (tk , oC)

Chỉ rõ mức độ đốt nóng của không khí Đo tk bằng nhiệt kế.

Nhiệt độ bầu ướt: (tư , oC)

Đặc trưng cho khả năng cấp nhiệt của không khí.

Vậy tư là nhiệt độ bay hơi của nước vào không khí, nếu tk = tư sự bay hơi của nước sẽ ngưng lại.

Đo nhiệt độ bầu ướt hoặc bằng ẩm kế hoặc bằng nhiệt kế bọc vải ướt.

1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM

Nhiệt độ điểm sương: (ts , oC)

Là nhiệt độ của kk ẩm tương ứng với trạng thái bão hoà.

Độ ẩm tuyệt đối của không khí: (ρh , kg/m3)

Là lượng hơi nước chứa trong 1m3 không khí ẩm.

Ở áp suất và nhiệt độ xác định mà lượng hơi nước được chứa tối đa trong 1m3 kk ẩm, người ta gọi đó

là trạng thái bão hoà hơi nước của không khí ẩm, ký hiệu là: σh , kg/m3.

Độ ẩm tương đối (hoặc mức độ bão hoà) của kk ẩm:

Độ ẩm tương đối là tỷ số giữa lượng hơi nước chứa trong 1m3 không khí ẩm với lượng hơi nước bão hoà của trạng thái không khí đó trong cùng điều kiện áp suất và nhiệt độ.

Vật liệu khi bị tách ẩm thì tính chất thay đổi

Sấy (120 ÷ 150oC) không tách được ẩm liên kết hoá học.

b) Liên kết hoá lý

Thể hiện dưới dạng liên kết hấp phụ và liên kết thẩm thấu, lượng ẩm trong liên kết hoá lý không theo tỷ lệ nhất định nào.

c) Liên kết cơ lý

Ẩm liên kết cơ lý gồm các dạng: liên kết cấu trúc, liên kết mao dẫn và liên kết thấm ướt,

Lượng ẩm liên kết cơ lý không thể hiện một tỷ lệ nhất định nào cả

2 VAI TRÒ CỦA QUÁ TRÌNH SẤY

Làm khô là quá trình làm bay hơi và loại bỏ nước hoặc các dung môi khác từ một dung dịch, hỗn dịch hoặc một hỗn hợp rắn lỏng để thu được một chất rắn khô.

Nước có thể tồn tại trong hạt do:

• Hấp phụ trên hạt

• Nước kết tinh hoặc hydrat

• Do ngưng tụ trong mao quản của hạt,

 Lượng nước hấp thụ bởi các chất phụ thuộc trực tiếp vào độ ẩm tương đối của không khí và khác nhau với từng chất.

2 VAI TRÒ CỦA QUÁ TRÌNH SẤY

 Vai trò:

• Điều chỉnh và kiểm soát độ ẩm của hạt trong quá trình sản xuất thuốc.

• Để thu được sản phẩm ổn định, khối hạt phải cân bằng ẩm với độ ẩm tương đối trong khu vực sản

xuất.

3 KĨ THUẬT DÙNG KHÍ KHÔ

 Khí là tác nhân loại bỏ hơi ẩm

 Nguyên lý: priêng phần của hơi nước/kk < pbh tại toxđ

 Tăng cường quá trình: cho thêm chất hút ẩm

4 KĨ THUẬT SẤY NHỜ NHIỆT ĐỘ CAO

NGUYÊN TẮC: khi tăng nhiệt độ

áp suất hơi bão hòa tăng -> tăng N -> tăng khả năng mang hơi ẩm của không khí -> tăng quá trình

bốc hơi

khả năng bay hơi của nước trong nguyên liệu ẩm tăng -> tăng tốc độ làm khô

4.1 Các giai đoạn của quá trình sấy

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 0

0.5 1 1.5 2 2.5 3

GĐ 1 : giai đoạn tiềm tàng, sau 1 gđ khởi đầu ngắn

khối hạt đạt tới nhiệt độ cân bằng

GĐ 2 : hạt đạt nhiệt độ cân bằng, khi năng lượng tiếp tục

được cung cấp đều, nước tự do sẽ bay hơi với tốc độ đều,

đồ thi sấy là 1 đường thẳng ( a-b )

GĐ 3 : nước tự do trên bề mặt bay hơi hết, nước trong khối hạt khuếch tán ra bề mặt, khoảng

cách khuếch tán tăng đều, đồ thị sấy là 1 đường tiệm cận (b-c) Tại c, hàm ẩm đạt cân bằng,

hiệu suất sấy sấp sỉ bằng 0

Cung cấp năng lượng cho khối hạt

Loại bỏ dung môi bay hơi

Đảo đều khối

hạt

4.1 Các giai đoạn của quá trình sấy

- Lớn quá: bề mặt hạt khô nhanh quá tạo lớp

- Thấp quá: qt sấy lâu

- Dẫn nhiệt, bức xạ, đối lưu, sóng cao tần và các pp kết hợp

4.2 các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ sấy

– Bản chất vật liệu sấy: Cấu trúc, thành phần hoá học, đặc tính liên kết ẩm v.v…

– Hình dáng vật liệu: Kích thước mẫu sấy, chiều dày lớp vật liệu sấy v.v…

– Độ ẩm ban đầu và ban cuối của vật liệu sấy, đồng thời cả độ ẩm tới hạn của vật liệu.

4.2 các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ sấy

– Độ ẩm không khí, nhiệt độ và tốc độ của không khí.

– Tác nhân sấy: Có thể sấy bằng không khí hoặc bằng khói lò, nếu bằng khói lò thì nhiệt

độ cao, nhưng cũng chỉ sử dụng được với một số vật liệu chịu được nhiệt độ cao

– Chênh lệch nhiệt độ ban đầu và nhiệt độ cuối của tác nhân sấy, nhiệt độ cuối giảm ít

thì nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy càng cao  tốc độ sấy cũng tăng (ko nên chọn nhiệt độ cuối quá cao vì không sử dụng triệt để nhiệt)

– Cấu tạo máng sấy, phương thức sấy và chế độ sấy.

Năng lượng cung cấp: dẫn nhiệt (nhiệt truyền từ khay sấy lên khối hạt), đối lưu,bức xạ

Loại bỏ hơi nước: hút chân không, thổi gió ( sd khí nóng )

Đảo đều hạt: thủ công

4.2 Thiết bị sấy

4.2.1 Thiết bị sấy tĩnh

Khó làm nóng đều khối nguyên liệu cần sấy

Thời gian sấy dài ( 8-24h )

Khó thu hồi dung môi

Nếu nhiệt kế không tốt khó có thể phân bố nhiệt đồng đều, sự dao động nhiệt giữa các vùng trong tủ lớn ( 7oC)

4.2.1 Thiết bị sấy tĩnh

4.2.2 Thiết bị sấy động

MÁY SẤY TẦNG SÔI

Hơi nước bay hơi được loại bỏ ngay

Quá trình sấy rất nhanh

nhược điểm

Chi phí cao

Khó điều chỉnh quá trình sấy

4.2.2 Thiết bị sấy động

0 4 8 12 0

4 8 12 16 20 24

Thời gian ( giờ )

Hàm ẩm (%)

0 4 8 12 16 20 24

Thời gian (phút) Hàm ẩm (%)

Biểu đồ sấy bằng tủ sấy tĩnh (A) và tủ sấy tầng sôi (B)

3.3 Thiết bị phun sấy

5 KĨ THUẬT SẤY THĂNG HOA ( ĐÔNG KHÔ )

Đông khô là quá trình tách nước hoặc dung

môi khác từ sản phẩm đông lạnh bằng quá

trình thăng hoa Sự thăng hoa xảy ra khi một chất lỏng đông lạnh ở thể rắn chuyển trực

tiếp sang thể hơi mà bỏ qua pha lỏng

- GĐ 1: Làm đông lạnh sản phẩm

to : -5 đến -50oC

- GĐ 2: Sấy thăng hoa

Hút chân không ( khoảng 0,1mbar)

- GĐ 3: bốc hơi ẩm còn lại

làm bay hơi ẩm liên kết tại nhiệt độ cao hơn

Máy đông khô trong phòng thí nghiệm

Máy đông khô trong sản xuất

Máy đông khô vaccin