六、干燥的基本原理、影響因素與基本方法
例題:有關(guān)干燥的敘述,錯(cuò)誤的是
A干燥過程是水分連續(xù)進(jìn)行內(nèi)部擴(kuò)散和表面氣化的過程
B.干燥速率取決于內(nèi)部擴(kuò)散和表面氣化速率
C.干燥過程可明顯地分為恒速、降速和加速三個(gè)階段
D.干燥介質(zhì)的溫度、濕度及流動(dòng)情況等均可影響恒速階段的干燥
E.干燥可去除被干燥物料中的自由水分而不能去
答案:CD
(一)干燥的基本原理
1.物料中水分的性質(zhì)
(1)結(jié)合水與非結(jié)合水
結(jié)合水系指存在于物料細(xì)小毛細(xì)管中和細(xì)胞中的水分。此種水分難以從物料中去除完全。
非結(jié)合水系指存在于物料表面的潤(rùn)濕水及物料孔隙中和粗大毛細(xì)管中的水分,它所產(chǎn)生的蒸汽壓等于同溫度水的蒸汽壓,此種水分與物料結(jié)合力弱,易于去除。
(2)平衡水分與自由水分
物料與一定溫度、濕度的空氣相接觸時(shí),將會(huì)發(fā)生排除水分或吸收水分的過程,直到物料表面水分所產(chǎn)生的蒸汽壓與空氣中的水蒸氣分壓相等時(shí)為止,物料中的水分與空氣處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài),此時(shí)物料中所含的水分稱為該空氣狀態(tài)下物料的平衡水分。平衡水分與物料的種類、空氣的狀態(tài)有關(guān),物料不同,在同一空氣狀態(tài)下的平衡水分不同。
同一種物料,在不同的空氣狀態(tài)下的平衡水分也不同。物料中所含的總水分等于自由水分與平衡水分之和,干燥過程僅可除去自由水分,不能除去平衡水分。
2.干燥速率 干燥速率系指在單位時(shí)間內(nèi),在單位干燥面積上被干燥物料中水分的氣化量。
因?yàn)楦稍镞^程是被氣化的水分連續(xù)進(jìn)行內(nèi)部擴(kuò)散和表面氣化的過程,所以干燥速率取決于內(nèi)部擴(kuò)散和表面氣化速率。
干燥過程明顯地分成兩個(gè)階段,恒速階段和降速階段。在恒速階段,干燥速率與物料濕含量無關(guān)。而在降速階段,干燥速率近似地與物料濕含量成正比。
干燥曲線的折點(diǎn)所示的物料濕含量是臨界濕含量C。與橫軸交點(diǎn)所示的物料濕含量即是平衡水分C平。因此,當(dāng)物料濕含量大于Co時(shí),干燥過程屬于恒速階段;當(dāng)物料濕含量小于Co時(shí),干燥過程屬于降速階段。
干燥初期——水分在物料內(nèi)部的擴(kuò)散速率大于表面氣化速率——表面水分蒸汽壓恒定——恒速階段。
干燥至一定程度——水分在物料內(nèi)部的擴(kuò)散速率小于表面氣化速率——表面水分蒸汽壓由物料內(nèi)部的擴(kuò)散速率決定——減速階段。
(二)影響干燥的因素
干燥速率在恒速階段與干燥介質(zhì)條件及物料表面水分氣化速率有關(guān)?赏ㄟ^提高空氣溫度、減小濕度(排走濕空氣)、加大熱空氣流速、加大蒸發(fā)表面等各種方法加快干燥;在降速階段主要與內(nèi)部擴(kuò)散有關(guān),由于物料結(jié)構(gòu)、形態(tài)及與水結(jié)合的狀態(tài)影響水分在物料內(nèi)部的擴(kuò)散速度,故不同物料干燥時(shí)間差異較大。若干燥溫度過高、速度過快造成表面水分迅速蒸發(fā),物料表面硬結(jié),而內(nèi)部水分很難再擴(kuò)散出來,影響繼續(xù)干燥。應(yīng)根據(jù)物料特性及干燥方法、設(shè)備等采取適宜干燥速度進(jìn)行干燥。
(三)干燥方法
例題:適用于液態(tài)物料瞬間直接干燥的方法為 E
A.冷凍干燥
B.減壓干燥
C.微波干燥
D.沸騰干燥
E.噴霧干燥
答案:E
1.常壓干燥
(1)烘干干燥 系指在常壓下,利用于熱空氣進(jìn)行干燥的方法。此法簡(jiǎn)單易行,適用于對(duì)熱穩(wěn)定的藥物。稠浸膏、糖粉、丸劑、顆粒劑等干燥多用此法。但干燥時(shí)間長(zhǎng),易引起某些成分破壞,且干燥品板結(jié)較難粉碎。
(2)鼓式干燥 又稱滾筒式干燥或鼓式薄膜干燥,是將濕物料涂布在熱的金屬轉(zhuǎn)鼓上,利用熱傳導(dǎo)方法使物料得到干燥。此法蒸發(fā)面大,可顯著地縮短干燥時(shí)間,減少成分受熱破壞。干燥品呈薄片狀,易于粉碎。適用于中藥浸膏的干燥和膜劑的制備。
(3)帶式干燥 將濕物料平鋪在帆布或金屬絲網(wǎng)等傳送帶上,利用熱氣流或紅外線等加熱干燥物料。
2.減壓干燥
減壓干燥系指在密閉的容器中抽真空,并進(jìn)行加熱干燥的一種方法。
其特點(diǎn)是:干燥溫度低,速度快;減少了物料與空氣的接觸,避免污染或氧化變質(zhì);產(chǎn)品呈松脆海綿狀,易于粉碎。適于稠膏及熱敏性或高溫下易氧化物料的干燥。
3.沸騰干燥 又稱流化床干燥,系利用熱空氣流使?jié)耦w粒懸浮,呈流化態(tài),似“沸騰狀”,熱空氣在濕顆粒間通過,在動(dòng)態(tài)下進(jìn)行熱交換,濕氣被抽走而達(dá)到干燥的目的。適于濕粒性物料的干燥,如片劑、顆粒劑的濕顆粒和水丸的干燥。
其特點(diǎn)是:氣流阻力較小,物料磨損較輕,熱利用率較高;干燥速度快,產(chǎn)品質(zhì)量好;一般濕顆粒流化干燥時(shí)間為20min左右;干燥時(shí)不需翻料,且能自動(dòng)出料,節(jié)省勞力;適于大規(guī)模生產(chǎn)。但熱能消耗大,設(shè)備清掃較麻煩。
4.噴霧干燥 是利用霧化器,將一定濃度(相對(duì)密度1.1-1.2)的液態(tài)物料噴射成霧狀,在一定流速的熱氣流中進(jìn)行熱交換,使物料迅速干燥。
噴霧干燥的特點(diǎn)是:藥液未經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間濃縮,又是瞬間干燥,適用于熱敏性塑料;產(chǎn)品質(zhì)量好,為疏松的細(xì)粉,溶解性能好,且保持原來的色香味;操作流程管道化,符合CMP要求,是目前中藥制藥中最佳的干燥技術(shù)之一。噴霧干粉可制備膠囊劑、片劑及顆粒劑等。
5.冷凍干燥
又稱升華干燥,系先將被干燥液態(tài)物料冷凍成固體,再在低溫減壓條件下,使固態(tài)的冰直接升華為水蒸氣排出去而達(dá)干燥目的的方法。
其特點(diǎn)是:物料在高真空和低溫條件下干燥,尤適于熱敏性物品的干燥;干品多孔疏松,易于溶解;含水量低,有利于藥品長(zhǎng)期貯存。
6.紅外干燥
紅外干燥系利用遠(yuǎn)紅外輻射器產(chǎn)生的電磁波被含水物料吸收后,直接轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮,使(jié)裎锪现兴謿饣稍铩?/P>
振動(dòng)式遠(yuǎn)紅外干燥機(jī),適于熱敏性物料的干燥,尤適于中藥固體粉末、濕顆粒及水丸等薄料層、多孔性物料的干燥。
其特點(diǎn)是:干燥速度快,熱效率較高,成品質(zhì)量好,但電耗大。隧道式紅外干燥機(jī),主要用于口服液及注射劑安瓿的干燥。
7.微波干燥
微波干燥系濕物料中水分在高頻(915MHz或2450MHz)電磁場(chǎng)中反復(fù)極化,不斷迅速轉(zhuǎn)動(dòng)并發(fā)生劇烈碰撞和摩擦生熱,使物料本身被加熱而干燥。干燥時(shí)間短,對(duì)藥物成分破壞少;且兼有殺蟲及滅菌作用。適于飲片、散劑、水丸、蜜丸等干燥。
[110-111]
A.冷凍干燥
B.噴霧干燥
C.減壓干燥
D.紅外干燥
E.沸騰于燥
110.中藥水提濃縮液的干燥宜采用
答案:C
111.注射液空安瓿的干燥宜采用
答案:D
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