3.3. Специальные методы сушки.

В фармацевтической промышленности находят применение и специальные методы сушки: инфракрасными лучами, в поле токов высокой частоты, сублимацией (возгонкой в глубоком вакууме), ультразвуком.

Сушка инфракрасными лучами (радиационная сушка).

Инфракрасные лучи – невидимые лучи, примыкающие к красному участку видимой части спектра. Энергия, излучаемая инфракрасными лучами, значительно превышает энергию, излучения видимых лучей, поэтому способствует более интенсивному удалению влаги, чем при конвективной или контактной сушке. Лучистый поток тепла проникает частично внутрь капиллярно-пористых тел на глубину до 2 мм. Попадая в капилляры тела, лучи почти полностью поглощаются вследствие ряда отражений от стенок. Поэтому при сушке термоизлучением коэффициент теплообмена имеет большую величину и на единицу поверхности материала может быть передано в единицу времени значительно больше тепла, чем при конвективной или контактной сушке. В качестве источников инфракрасного излучения применяют мощные электрические лампы с отражательными рефлекторами (ламповые сушилки) или экраны, панели, обогреваемые газом (радиационные газовые сушилки). Газовые сушилки просты по устройству и экономичнее ламповых. Их панели делаются из сплошных чугунных или керамических жароупорных поверхностей. Схему ламповой радиационной сушилки см. в учебнике (с.89-90). Высушиваемый материал перемещается транспортером, над которым устанавливают ИК-излучатели. Тепловое действие инфракрасных лучей вызывает быстрое испарение влаги из поверхностного слоя материала.

Достоинства радиационных сушилок:

• быстрое удаление влаги из тонких слоев материала;

• компактность устройства;

• легкость регулирования температуры нагрева;

• незначительные потери тепла окружающую среду.

Недостатки радиационных сушилок:

• непригодность для высушивания толстых слоев материала;

• неравномерность нагрева высушиваемого материала (поверхностный слой нагревается больше, чем внутренние слои);

• высокий расход энергии.

Радиационную сушку перспективно применять при комбинированных способах сушки – радиационная с конвективной, радиационная с токами высокой частоты. Радиационная сушка в фармацевтической промышленности применяется редко.

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 энергии электрического 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 от свойств материала, т.к. каждый материал наиболее быстро нагревается под действием волн определенной длины.

Достоинства сушки токами высокой частоты:

• равномерное нагревание всей массы однородного высушиваемого материала;

• высокая скорость сушки;

• влага удаляется при сравнительно низкой температуре;

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

Недостатки сушки токами высокой частоты:

• большой расход энергии;

• сравнительная сложность высококачественной 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 (40-60 ^о С) и скорость процесса замораживания, т.к. 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 удаляют 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 ^о С и более низкое давление, чем в сушильной камере.

3. Тепловая сушка в вакууме при температуре выше 0 ^о С (до 40 ^о С) для удаления связанной воды.

Принципиальную схему сублимационной сушки см. в учебнике (1, с.91). Длительность 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

См. учебник (2, с. 121) и (8).

ЛИТЕРАТУРА

1. Муравьев И.А. Технология лекарств. М., 1980. – Т.1, с. 112-126.

2. Технология лекарственных форм. / Под ред. проф. Ивановой Л.А. – М.1991 – Т.2.

3. Плановский А.Н., Рамм В.Н., Каган С.З. Процессы и аппараты в химической технологии. М., 1968, с. 731-802.

4. Лекае В.М., Лекае А.В. Процессы и аппараты химической промышленности. С. 188-206.

5. Новиков Е.Д., Тютенков О.Д., Филипин Н.А., Яковлев Ж.И. Автоматы для изготовления лекарственных форм и фасовки. М., 1980, с.81-105.

6. Голубев Л.Г., Сажин Б.С., Валашек Е.Р. Сушка в химико-фармацевтической промышленности. М., 1978, с. 270.

7. Клочкова Т.И., Сыропятова Е.Б., Специальные методы сушки в фармацевтическом производстве. Химико-фармацевтическое производство: Обзорн.информ. М.: НИИ СЭНТИ, 1995. – Вып.7 – 11 с.