Сушка токами высокой частоты

используется для сушки диэлектриков: смолы, пластмассы, древесины и др. Сушка проводится в поле токов высокой частоты, получаемых в специальных высокочастотных генераторах. Если высушиваемый материал поместить между двумя пластинками, к которым подводится ток высокой частоты, то под влиянием переменного электрического поля возникает интенсивное колебание молекул материала. Молекулы при этом располагаются в пространстве определенным образом, т.е. молекулы поляризуются. Поляризация сопровождается трением между молекулами, на что затрачивается часть электрической энергии

поля, которая превращается в тепло, и высушиваемый материал быстро нагревается.

Скорость поляризации молекул зависит от того, как часто электрическое поле меняет свое направление на прямо противоположное. С увеличением частоты будет возрастать количество поворотов молекул, а следовательно и количество выделенного тепла.

Кроме того, интенсивность нагревания зависит и от свойств материала, так как каждый материал наиболее быстро нагревается под действием волн определенной длины.

Д о с т о и н с т в а сушки токами высокой частоты: - равномерное нагревание всей массы высушиваемого однородного

материала; - высокая скорость сушки;

- влага удаляется при сравнительно низкой температуре;

- возможность избирательного нагревания отдельных компонентов неоднородного материала путем подбора частоты колебаний.

Н е д о с т а т к и сушки токами высокой частоты: - большой расход энергии - сравнительная сложность высокочастотной установки.

В целях снижения расхода энергии на сушку целесообразно применять комбинированную сушку, например токами высокой частоты с конвективной сушкой или сушкой инфракрасными лучами.

Сушка возгонкой

сублимация / осуществляется в глубоком вакууме и низкой температуре. При этих условиях влага в виде льда переходит из твердого состояния непосредственно в парообразное, минуя жидкую фазу.

При сублимационной сушке различают 3 периода:

1. Предварительное замораживание высушиваемого материала в расфасованном виде /во флаконах, ампулах, кассетах/. При этом контролируется температура /40-60⁰ С/ и скорость процесса замораживания, так как от этих показателей зависят длительность процесса сушки и качество препарата. Имеют значение толщина и площадь замороженного слоя, величина и форма сосуда.

2. Сублимация льда под глубоким вакуумом /остаточное давление 5-10 / - основная сушка. Продолжительность этого периода и температуру продукта устанавливают экспериментально. В вакууме из замороженного материала удаляются молекулы водяного пара, а затем летучие вещества, которые откачиваются вакуумным насосом. Камера конденсации паров воды должна иметь температуру ниже температуры замораживания материала на 5-10 С и более низкое давление, чем в сушильной камере.

3. Тепловая сушка в вакууме при температуре выше 0⁰ С /до +40 С/ для удаления связанной воды.

Принципиальную схему сублимационной сушки см. в учебнике ( 1, С. 91 ). сублимационной сушки составляет 18-24 часа. Величина остаточной влаги в высушенном продукте около 1%. За счет низкой температуры при сушке высушенные продукты полностью сохраняют свои качества и могут храниться длительное время.

Сублимационная сушка - сравнительно дорогой и сложный способ, применяется для обезвоживания многих термолабильных препаратов: антибиотиков, ферментов, гормонов, витаминов, препаратов крови, биопрепаратов.

Сушка ультразвуком

Ультразвуковая сушка является специфической разновидностью процесса сушки, используемого при реализации многих технологических процессов в промышленности, сельском хозяйстве и строительстве.

Особенность ультразвуковой сушки обусловлена достаточно высокой стоимостью используемой энергии и низким КПД (20-25%) излучателей, работающих в газовых средах. Именно поэтому она применяется главным образом при производстве дорогостоящих биологических и фармацевтических препаратов, в частности, термочувствительных порошков из антибиотиков, гормональных препаратов и т.д.

Ультразвуковая сушка - удаление влаги из материала под влиянием интенсивных акустических колебаний. В значительной мере эффективность ультразвуковой сушки связана с ускорением процессов теплообмена в ультразвуковом поле. При этом высушиваемый материал подвергается со стороны газовой среды воздействию ультразвукового поля с уровнем интенсивности і 145 дБ, создаваемого обычно газоструйными излучателями.

Механизм воздействия упругих волн на влагу зависит от агрегатного состояния материала, его влажности, размера частиц высушиваемого материала, типа связи влаги с ним и характеристик акустического поля.

При очень высокой влажности (влагосодержании) капиллярно-пористых материалов (200-500%) имеет место чисто механическое удаление влаги, которое сводится к своеобразному "вытряхиванию" жидкости из капилляров. Это происходит вследствие дробления капель при возникновении у поверхности материала сильных акустических потоков и появления капиллярных волн. В известной степени эти процессы аналогичны процессам, протекающим при ультразвуковом распылении, с той разницей, что в последнем случае энергия ультразвуковых колебаний подводится со стороны жидкости. Механическое воздействие зависит от интенсивности акустической волны, сильно возрастая при увеличении ее уровня выше 165 дБ и ослабевает с появлением частоты; наиболее сильно оно проявляется в пучностях скорости стоячей волны, где акустические потоки максимальны.

При умеренной влажности капиллярно-пористого материала (10-70%) воздействие акустических колебаний на процесс сушки проявляется с высокой и малой степенью интенсификации на первой и второй стадии, соответственно.

Первая стадия, характеризуемая постоянной скоростью сушки, отличается тем, что удаляемая с поверхности высушиваемого материала влага непрерывно восполняется поступающей из его внутренних слоев. Под воздействием ультразвука процесс испарения жидкости с поверхности резко ускоряется, поскольку во влажной поверхности возникают акустические потоки, вызывающие деформацию диффузионного пограничного слоя при этом слой становится тоньше, градиент концентрации растет, что и приводит к ускорению удаления влаги с поверхности.

Вторая стадия сушки, обозначаемая обычно как период падающей скорости, характеризуется малой влажностью материала и слабым поступлением жидкости изнутри, в связи с чем не восполняется ее убыль на поверхности и воздействие акустических колебаний сводится к увеличению коэффициента диффузии жидкости в результате ее нагрева при поглощении ультразвука в макрокапиллярах и порах. Однако нагрев материала в звуковом поле невелик и увеличение коэффициента диффузии не превышает 100-200% и существенного ускорения сушки на этой стадии не наблюдается.

Обычно критический уровень звукового давления лежит в пределах (130-140 дБ). Диапазон применяемых частот зависит от многих факторов, но определяется главным образом затуханием звука в среде и допустимыми нормами шума работающего оборудования 8-18 кГц.

Наиболее целесообразна ультразвуковая сушка для мелкодисперсных материалов, находящихся в процессе озвучивания во взвешенном состоянии или в состоянии непрерывного перемешивания, т.к. при этом обеспечивается равномерная обработка продукта. Скорость сушки понижается с увеличением толщины обрабатываемого слоя.