1.3. Теплообменные аппараты

К теплообменным аппаратам относятся устройства, в которых теплоноситель отдает тепло обогреваемому объекту - жидкости, газу, твердому веществу и т.д.

Теплообменными аппаратами являются различные подогреватели, выпарительные аппараты, конденсаторы. Для обогрева используются теплообменники различных конструкций. Типы теплообменников (уч. И. А. Муравьева, т.1, с. 104, рис.56):

а – кожухотрубный (рис. 1а);

б – двухтрубный «труба в трубе» (рис 16);

в – змеевиковый (рис. 1 в);

г – аппарат с рубашкой (рис. 1г);

д – калорифер(рис.1д).

Охлаждение. Конденсация

В фармацевтической технологии нередко возникает необходимость в охлаждении паров, жидкостей, газов. С этой целью используют теплоносители - воду, воздух, растворы солей (рассолы).

Среди процессов охлаждения наиболее распространенным является и конденсация. Конденсацией называется процесс перевода пара в жидкое состояние путем его охлаждения.

Аппараты, в которых происходит конденсация, называются конденсаторами.

Конденсатор представляет собой теплообменник, в котором пар охлаждается холодным теплоносителем. Конденсация применяется с целью ускорения процесса выпаривания, а также для улавливания ценных растворителей и экстрагентов. Охлаждение пара может производиться двояко: 1) непосредственным смешением паров с холодной водой; 2) через стенку теплообменника. Конденсаторы, работающие по первому принципу, называются конденсаторами смешения, по второму - поверхностными. В последних конденсирующийся пар и охлаждающая его вода разделены металлической стенкой.

2. Выпаривание

Процесс выпаривания заключается в удалении части растворителя или экстрагента в виде пара при помощи нагревания. Этот процесс широко применяется при получении экстрактов. При выпаривании превращение в жидкости в пар происходит при температуре ее кипения, которая находится в прямой зависимости от давления. Выпаривание может быть проведено при атмосферном и пониженном давлении.

Выпаривание растворов при атмосферном давлении в открытых выпарных чашах применяется редко, так как удаляющийся вторичный пар загрязняет производственное помещение, а высокая температура процесса и длительность могут привести к потере термолабильных действующих веществ ( витамины, гликозиды, алкалоиды и т.д.)

Проведение выпаривания под вакуумом имеет существенные преимущества: снижается температура кипения сгущаемой жидкости, улавливается ценный вторичный пар в виде конденсата.

2.1 Аппараты для выпаривания

Для выпаривания применяются аппараты трех типов: шаровые, трубчатые, роторные.

Шаровые вакуум — аппараты (уч. И.А. Муравьева, т.1, с.108, рис. 58). Трубчатые вакуум — аппараты отличаются большим конструктивным разнообразием. В трубчатых аппаратах выпаривание происходит в кипятильных трубках, которые обогреваются снаружи греющим паром.

В фармацевтическом производстве находят применение аппарат с центральной циркуляционной трубой и пленочный аппарат.

Вакуум - выпарной аппарат с центральной циркуляционной трубой ( уч. Л.А. Ивановой т.2, с.65, рис. 5.4).

Пленочный выпарной аппарат (уч. Л.А. Ивановой, т.2, с.67, рис.5,6).

В настоящее время все более широко применяются пленочные центробежные (роторные) вакуум- выпарные аппараты непрерывного действия. Они характеризуются высокой интенсивностью выпаривания растворов вплоть до образования сухих продуктов. Выпариваемая жидкость в зоне нагрева находится кратковременно - в течение нескольких секунд. Для распределения упариваемой жидкости по обогреваемой поверхности используют роторы с жестко насаженными лопастями или скребками (уч. Л. А. Ивановой, т.2, с. 70, рис.5.8).

Все вакуум - аппараты используются в вакуум - выпарных установках двух типов: I) с поверхностным конденсатором и 2) с конденсатором смешения. Схема вакуум - , выпарной установки с поверхностным конденсатором (уч. И;А. Муравьева, т. 1, с. 110, рис. 61).

Установки первого типа используются в тех случаях, когда вторичный пар содержит пары ценного экстрагента. Конденсируясь в поверхностном конденсаторе, ценный эктрагент собирается в сборниках. Вакуум в установке создается вакуум - насосом. Между ним и сборником устанавливается ресивер - дополнительный сборник, который предохраняет насос от попадания конденсата. Кроме того, ресивер играет роль буфера, создающего плавность при работе всей установки.

Выпарные установки с конденсатором смешения используют для сгущения водных жидкостей, при выпаривании которых образуется вод пар, конденсирующийся в конденсаторе смешения. Схема вакуум - выпарной установки с конденсатором смешения (уч. И.А. Муравьева, т. 1, с. 110, рис. 62).