Для получения лекарственных препаратов часто используется высушенное растительное сырье

± назовите возможные методы сушки, способы измельчения лекарственного рас­тительного сырья на фармацевтических производствах;

Сушка — намеренное удаление влаги (обычно воды, иногда — жидкой фракции произвольного химического состава) из материала или предмета.

Осуществляется путем испарения жидкости и отвода образовавшихся паров при подводе к высушиваемому материалу теплоты, чаще всего с помощью сушильных агентов (нагретый воздух, топочные газы и их смеси с воздухом, инертные газы, перегретый пар). Сушке подвергают влажные тела: твердые-коллоидные, зернистые, порошкообразные, кусковые, гранулированные, листовые, тканые и др. (эта группа высушиваемых материалов наиболее распространена); пастообразные; жидкие-суспензии, эмульсии, растворы.

Естественную сушку на открытом воздухе из-за значительной продолжительности используют крайне редко и главным образом в районах с теплым климатом. В химических производствах применяют, как правило, искусственную сушку, проводимую в специальных сушильных установках, в состав которых входят: сушильный аппарат, или сушилка, где непосредственно протекает процесс; вспомогательное оборудование-теплообменные аппараты (калориферы), тяго-дутьевое устройство (вентилятор, воздуходувка) и система пылеочистки соответственно для нагревания сушильного агента, пропускания его через сушилку и отделения от высушенного продукта.

По способу подвода теплоты к влажному телу различают следующие виды сушки: конвективную (в потоке нагретого сушильного агента, выполняющего одновременно функции теплоносителя и влагоносителя- транспортирующей среды, в которую переходит удаляемая влага, и в ряде случаев способствующего созданию необходимой гидродинамической обстановки); контактную (при соприкосновении тела с нагретой поверхностью); диэлектрическую (токами высокой частоты); сублимационную (вымораживанием в вакууме); радиационную (ИК излучением); акустическую (с помощью ультразвука).

При любом виде сушке ее влажный объект находится в контакте с влажным газом (в основном с воздухом). Поэтому знание их параметров необходимо при описании процессов сушки и их расчетах. Основные параметры: влажного тела - влагосодержание и (отношение массы влаги к массе абсолютно сухой части); влажного газа-температура t, влагосодержание x (отношение массы паров к массе абсолютно сухой части), относительная влажность f (отношение массы пара в данном объеме к массе насыщенного пара в том же объеме при одинаковых условиях), удельная энтальпия I, равная сумме удельной энтальпий абсолютно сухой части и паров, росы точка, температура мокрого термометра (температура адиабатического насыщения).

Измельчение – процесс уменьшения размеров кусков твердых материалов путем механического воздействия.

Измельчение может быть вспомогательным процессом или основным. Основные способы измельчения: объемное; поверхностное

По виду деформации: раздавливание; раскалывание; удар; истирание; разламывание; изрезывание; распиливание

± объясните принципы работы обо­рудования, используемых на этих стадиях переработки сырья.

Сушилки подразделяют:

1. По величине давления в рабочем пространстве: атмосферные, вакуумные, избыточные

2. По виду используемого теплоносителя: воздушные, паровые

3. По способу подвода теплоты: конвективные, контактные, радиационные, ультразвуковые

4. По виду высушиваемого материала

В использующих ИК излучение (l = 0,77-344 мкм) терморадиационных, или просто радиационных, сушилках достигается высокая скорость сушки благодаря подводу к влажному материалу большого количества теплоты. Ее генераторами служат устанавливаемые над поверхностью высушиваемого материала (обычно перемещаемого транспортером) специальные электрические лампы с зеркальными отражателями либо керамическими и металлическими экраны, обогреваемые горячими газами. Эти сушилки компактны и эффективны для обработки обладающих большим коэффициентами поглощения лучистого потока тонколистовых материалов и окрашенных поверхностей (напр., лакокрасочные покрытия, ткани, бумага и др.).

Для высушивания толстостенных материалов, когда требуется их быстрый прогрев во всем объеме, в ряде случаев эффективна сушка в поле токов высокой или сверхвысокой частоты. Такую сушку применяют для изделий из пластмасс и резины, фарфоровых изоляторов и иных материалов, обладающих диэлектрическими свойствами. Высокочастотные (диэлектрические) сушилки позволяют быстро и равномерно осуществлять сушку. Однако их использование ограничено из-за дорогостоящего оборудования, большого расхода электроэнергии (до 5 кВт · ч на 1 кг испаряемой влаги) и необходимости соблюдать особые меры техники безопасности;

В сублимационных сушилках основная часть влаги (до 85%) удаляется в замороженном состоянии под глубоким вакуумом (остаточное давление 5-330 Па) при т-ре 0°С; остальная влага испаряется тепловой вакуум-С. (при 30-45 °С). Теплота, необходимая для сушки, подводится к материалу от нагретых поверхностей или радиацией от нагретых экранов. Эти сушилки громоздки и сложны в эксплуатации, однако отличаются незначительным расходом теплоты (2,1-2,3 кДж/кг) и позволяют сохранить биологические свойства высушиваемых пищевых продуктов и мед. препаратов (антибиотики, плазма крови и т.д.).

Акустические сушилки отличаются от обыкновенных конвективных, как правило, наличием излучателей ультразвуковых колебаний, источником энергии которых служит кинетическая энергия газовой струи. Благодаря этим излучателям высушиваемый материал подвергается со стороны газовой струи воздействию акустического поля с уровнем интенсивности 145 дБ. По сравнению с конвективной ультразвуковая сушка позволяет в несколько раз ускорить удаление влаги из материала без существенного повышения температуры, что особенно важно при обработке легко окисляющихся и термочувствительных продуктов. Однако из-за высокой стоимости акустической энергии, обусловленной, в частности, низким кпд излучателей (20-25%), ультразвуковую сушку применяют ограниченно, главным образом в производстве мелкодисперсных фармацевтических средств и биологически активных веществ (напр., антибиотики, гормональные препараты).

Основными показателями производительности машин для измельчения являются масса и крупность исходного материала и продукта. Расход энергии на измельчение зависит от прочности (измельчаемости) материала, крупности исходного материала, степени загрузки мельницы и др.

Процесс измельчения может происходить в открытом или замкнутом цикле, а так же в одну или несколько стадий.

В открытом цикле материал проходит через измельчитель один раз, а в замкнутом цикле материал повторно поступает в измельчитель, пока не измельчиться до нужного размера. Для повышения производительности дробильного оборудования, уменьшения энергозатрат и уменьшения переизмельчения материала, измельчение осуществляют в замкнутом цикле с классифицирующим аппаратом, при этом из материала, разгружающегося из мельницы, выделяется готовый измельченный продукт, а крупный материал возвращается в мельницу. Замкнутый цикл позволяет получить продукт тонкого измельчения, а открытый цикл – продукт грубого и среднего измельчения.

Дробильное оборудование эффективно работает только при определённой степени измельчения, поэтому для получения тонкого продукта измельчение часто ведут в два, реже в три стадии, направляя материал в установленные последовательно дробилки или мельницы для грубого, среднего и тонкого измельчения. Такой подход позволяет снизить энергопотребление. При этом возможны разные схемы измельчения, например, при двухстадийной схеме мельница первой стадии может работать в открытом цикле, а мельница второй – в замкнутом.

Различают так же сухое и мокрое измельчение:

· Сухое измельчение проводят в воздушной среде или в инертных газах при переработке окисляющихся, пожаро– и взрывоопасных, а также токсичных материалов.

· Мокрое измельчение проводят предварительно смешав исходный материал с жидкостью, преимущественно с водой, при обогащении руд методом флотации, при последовательной обработке измельченного материала в виде суспензии, при повышении влажности материала и наличии в нем комкующих примесей, при необходимости исключить пылеобразование.

Дробление производят в осн. с помощью дробилок четырех типов: щековых, конусных, валковых, роторных. Щековые дробилки (рис. 1, а) служат для грубого и среднего дробления, напр., серного колчедана в произ-ве H2SO4. В них материал раздавливается между неподвижной и подвижной плитами, наз. щеками, рабочие пов-сти к-рых имеют зубчатую форму; расстояние между щеками уменьшается в направлении движения материала. Осн. достоинства: высокая производительность, простота конструкции, широкая область применения (в т. ч. для дробления крупнокусковых материалов большой твердости), компактность, легкость обслуживания; недостатки: периодичность воздействия на материал (только при сближении щек), неполная уравновешенность движущихся масс, что является причиной шума и сотрясений зданий, где работают дробилки, интенсивный износ рабочих органов; степень измельчения 3-6.

Рис. 1. Основные типы дробилок: а - щековая (1,2 - соотв. неподвижная и подвижная щеки); б - конусная (1,2 - соотв. неподвижный и качающийся конусы, 3 - вал); в - валковая; г - роторная (1 - ротор с молотками либо билами, 2 - статор, 3 - колосники).

В конусных, или гирационных, дробилках (рис. 1, б) предназначенных для среднего и мелкого дробления, материал подвергается раздавливанию (и частично излому) между неподвижным наружным конусом и внутренним, вращающимся в нем эксцентрично; зазор между конусами уменьшается книзу (по ходу материала). Основные достоинства: надежность работы, высокая степень измельчения; недостатки: сложность конструкции и обслуживания. Эти дробилки применяют, напр., в производстве фосфоритов; степень измельчения 3-6. Валковые дробилки (рис. 1, в), используемые для мелкого дробления, напр., в производстве кам.-уг. пека, состоят из одной или двух пар горизонтальных зубчатых валков, которые, вращаясь навстречу друг другу, захватывают и раздавливают куски материала; при разной частоте вращения валков происходит также истирание материала. Основные достоинства: простота конструкции, равномерность измельчение материала; недостатки: малая производительность и непригодность для дробления высокотвердых материалов, неравномерный износ валков; степень измельчения 2-4. Для дробления всех видов служат роторные, или молотковые, дробилки (рис. 1, г), где материал измельчается ударами вращающихся шарнирно подвешенных молотков либо жестко закрепленных на роторе бил, а также при ударах кусков материала друг о друга и о поверхность статора или отбойных плит. Основные достоинства: компактность конструкции, высокие производительность и степень измельчение (10-120), низкие энергозатраты; недостаток - повыш. абразивный износ. Эти машины используют, напр., для дробления доломитов и известняков. Помол осуществляют с помощью мельниц со свободными и закрепленными мелющими телами и без них. К машинам со своб. мелющими телами (металлич., керамич. и др. шары, стержни, скатанная кремневая галька и т. п.) относятся: тихоходные вращающиеся барабанные мельницы - шаровые, стержневые, галечные (для грубого, среднего и тонкого помола); быстроходные мельницы - центробежно-шаровые, вибрационные, планетарные, магнитные, бисерные и др. (для тонкого и сверхтонкого помола). Барабанные шаровые мельницы загружены мелющими телами обычно на 35-40% объема, в межшаровом пространстве находится материал, который измельчается в результате совместного действия шаров и крупных кусков, а также взаимного истирания частиц.