kĩ thuật sấy nguyên liệu trong quá trình sản xuất thuốc

KĨ THUẬT SẤY

LỚP D4C


Mục tiêu

1.
2.
3.

Trình bày được vai trò quá trình sấy trong sản xuất
Trình bày được các kỹ thuật và thiết bị sấy chính ứng dụng trong sản xuất thuốc.
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.
2
2
Cường độ sấy: Lượng ẩm bay hơi từ 1m bề mặt vật liệu trong 1 giờ (jm, kg/m .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 t k 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: (ρ h , 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 1m 3 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.


1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM
Mối liên kết ẩm
Dựa vào bản chất của lực liên kết:
a) Liên kết hoá học
Thể hiện dưới dạng liên kết ion hay liên kết phân tử.
Lượng ẩm chiếm một tỷ lệ nhất định.
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



o
Nguyên lý: priêng phần của hơi nước/kk < pbh tại t xđ



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

3.5
GĐ 1: giai đoạn tiềm tàng, sau 1 gđ khởi đầu ngắn

a

2.5
Hàm ẩm

khối hạt đạt tới nhiệt độ cân bằng

3
2

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 )

1.5
1

b
c

0.5
0
0 0.2 0.4 0.6 0.8Thời1gian
1.2 1.4 1.6 1.8 2

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


4.1. Các giai đoạn của quá trình sấy

Cung cấp
năng lượng

-

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

cho khối hạt

-

Đảm bảo nhiệt được phân phối đều trong khối
hạt

-

Giúp cho dung môi bay hơi nhanh hơn

SẤY
Đảo đều khối

Loại bỏ dung

hạt

môi bay hơi

-

Dùng dòng khí khô
Hút ẩm…


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.



4.2. Thiết bị sấy

4.2.1. Thiết bị sấy tĩnh

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


4.2.1. Thiết bị sấy tĩnh

ưu điểm

nhược điểm

Chi phí ban đầu nhỏ

Tốn diện tích nhà xưởng

Có nhiều tính năng

Chi phí lao động lớn

Có thể sấy được hầu hết các loại vật liệu có

Khó làm nóng đều khối nguyên liệu cần sấy

thể chất khác nhau
Thời gian sấy dài ( 8-24h )

o
Khoảng điều chỉnh nhiệt rộng (tới 120 C)
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
o
( 7 C)


Máy
sấy
chân
không

 Hạt được sấy khô do sự truyền nhiệt và bức xạ, hơi được ngưng tụ
trên đường nối giữa tủ sấy và bơm chân không

 Có thể nhiệt độ sấy thấp hơn, tốc độ sấy cao hơn


4.2.2. Thiết bị sấy động

MÁY SẤY TẦNG SÔI


4.2.2. Thiết bị sấy động
ưu điểm

Sự tiếp xúc đồng đều giữa các tiểu phân và

khí nóng
Hạt được đảo đều liên tục trong quá trình
sấy
Hơi nước bay hơi được loại bỏ ngay

Quá trình sấy rất nhanh

nhược điểm

Chi phí cao

Khó điều chỉnh quá trình sấy


24

24

20

20

16

16

Hàm ẩm (%) 12

Hàm ẩm (%) 12

8

8

4

4

0
0

0
0

4

8

12

Thời gian ( giờ )

30

60

Thời gian (phút)

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

90


3.3. Thiết bị phun sấy