Вопросы и ответы фармтехнология. Непрерывный и периодический технологический процесс
 Скачать 6.32 Mb.
|
|
15. Трибоэлектрические явления при просеивании. Разделение частиц в зависимости от скорости их осаждения в водной среде и разделение путем сепарации. ОТДЕЛЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ. В измельчаемых и просеиваемых материалах могут оказаться металлические примеси. Для их удаления применяются электромагнитные сепараторы, устанавливаемые под спускным лотком во вращающемся металлическом барабане. Трибоэлектричество — явление возникновения электрических зарядов п-ри трении. Такие явления происходят иногда при просеивании различных медикаментов, причем заряд, который возникает в просеянном порошке, может быть разного знака. Так, порошки из серы и свинца окиси, просеянные отдельно, заряжаются отрицательно, вместе — зарядами разного знака (сера— отрицательно, окись свинца — положительно) за счет степени трения между частицами. У порошка может возникать за- ряд, противоположный по знаку самому ситу. Часть электрически-активных порошков при снятии заряда или его утечке могут образовывать прочные агрегаты. К таким веществам относятся окись цинка, пшеничный крахмал, сахар и др. Трибоэлектрические явления затрудняют процесс просеивания, поэтому необходимо предотвращать их возникновение. Лучше всего это делать, меняя материал сита или используя различные условия просеивания порошков. ОТДЕЛЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ: В измельчаемых и просеиваемых материалах могут оказаться металлические примеси. Для их удаления применяются электромагнитные сепараторы, устанавливаемые под спускным лотком во вращающемся металлическом барабане. Разделение частиц в зависимостиот скорости их осаждения в водной среде Каждая .фракция, выделяемая при разделении, представляет собой совокупность частиц, обладающих одинаковой скоростью осаждения. Данный вид разделения частиц осуществляется в горизонтальных, восходящих или вращающихся потоках воды. Скорость потока выбирается такой, чтобы частицы меньше определенного размера не успевали оседать и уносились с потоком в слив, а частицы большого размера оседали. Данный метод применяется в основном для разделения мелкоизмельченного материала (размер частиц 5— 0,05 мм и менее). Разделение частиц потоком воздуха (сепарация) В воздушных сепараторах, работающих в замкнутом или открытом циклах с мельницами сухого помола, разделение твердого материала происходит вследствие различных скоростей осаждения частиц разного размера в воздушной среде, в поле центробежных сил и силы тяжести. 16. Смешивание порошкообразных лекарственных веществ и измельченного растительного сырья. Принцип работы смесителей с вращающимся корпусом, вращающимися лопастями, центробежных смесителей. Смешивание — процесс, при котором несколько раздельно находящихся порошкообразных компонентов после тщательного перемешивания и равномерного распределения каждого из них в смешиваемом объеме материала, образуют однородную смесь. Получение однородной смеси очень важно для обеспечения требования о равномерном распределении лекарственных веществ в объеме готовой лекарственной формы. Особенно возрастают требования к качеству смешивания для препаратов с сильнодействующим веществом, содержание которого в одной дозе менее 5 мг.По характеру протекающего процесса в отечественной химико-фармацевтической промышленности наибольшее распространение получили смесители периодического действия, которые в зависимости от типа рабочего органа подразделяются на смесители: с вращающимся корпусом, червячно-лопастные, с псевдоожижением сыпучего материала, центробежного действия с вращающимся конусом. Смесители с вращающимся корпусом. К ним относятся барабанные смесители, применяемые для смешения сухих порошкообразных материалов. Барабанный смеситель (рис. 7.15) представляет собой цилиндрический корпус (1), вращающийся на опорных роликах (2) со скоростью 6—8 об/мин. Для лучшего смешивания материала на внутренних стенках барабана укреплены спиральные перегородки (3), а внутрй него — несколько продольных полок (4) с перегород- ками. Барабанный смеситель является аппаратом периодического действия. Загрузка и выгрузка осуществляется с помощью шнека (5), который при загрузке вращается в одном направлении, а при выгрузке —в противоположном. Барабанные смесители бывают также с призматическим, кубическим или другой формы корпусом, вращающимся в цапфах на горизонтальном валу . Червячно- лопастные смесители. На химико-фарма- цевтических заводах работают универсальные смесительные машины этого типа, выпускаемые отечественной промышленностью. В них можно смешивать сухие сыпучие материалы и увлажненные порошки, поэтому эти машины широко применяются в таблеточном производстве. Червячно-лопастный смеситель (рис. 7.17) состоит из корытообразного корпуса (1) и двух Z-образных роторов (2), вращающихся в противоположные стороны с различными угловыми скоростями: передняя составляет 17—24 об/мин, а задняя— 8—11 об/мин. Привод ротора осуществляется от электродвигателя (3) через редуктор (4). Материалы, подлежащие смешиванию, загружают в корыто смесителя через крышку, которая имеет вынесенные в стороны грузы- противовесы, облегчающие ее подъем, а выгружают при опрокидывании корыта. Для ох- лаждения или нагрева обрабатываемого материала корыто смесителя снабжено рубашкой. Вследствие небольшой скорости вращения роторов, процесс смешивания в аппаратах с вращающимися лопастными рабочими органами продолжителен. Аппараты с псевдоожижекием сыпучего материала. Данные смесители нашли широкое применение в таблеточном производстве. Они отличаются высокой эф- фективностью и малым временем смешивания, отсутствием вращающихся деталей, что обеспечивает высокую чистоту получаемого продукта. Кроме смешивания, в этих аппаратах выполняется ряд последующих технологических операций процесса приготовления таблеточной массы: гранулирование, сушка, опудривание. Смесители центробежного действия с вращающимся конусом. В них достигается качественное смешивание сыпучих материалов при относительно небольшом расходе энергии, обусловленном малой длительностью смешивания и высокой производительностью единицы объема аппарата. Центробежный смеситель состоит из корпуса (1), на котором уста-новлена емкость (2). Двигатель (3) и привод вращают рабочий орган — открытый полый конус (4), обращенный большим основанием кверху. В нижней части конуса имеются два диаметрально расположенных окна (5). Конус охватывается соосно установленной с ним рамной мешалкой (6), получающей вращение от привода (7), находящегося на крышке (8). Материал, подлежащий смешиванию, подается через люк (9), перемещается по внутренней поверхности конуса снизу вверх под действием центробежных сил инерции, выбрасывается из конуса и образует взвешенный слой, внутри которого происходит интенсивное смешивание компонентов. В пространстве между конусом и емкостью смесителя материал пересекает зону, через которую проходят лопасти рамной мешалки. Они дополнительно смешивают материал и направляют часть его через окна (5) вновь в конус. После перемешивания готовая смесь выгружается через лоток (10) с шибером (11).В смесителях этого типа достигается высокая однородность смеси, а продолжительность смешивания сокращается в несколько раз по сравнению с другими типами смесителей 17. Перемешивание в жидких средах. Эффективность и интенсивность перемешивания. Механическое, пневматическое, гравитационное перемешивание. Аппаратурное оформление. Теоретические основы и значение ультразвукового диспергирования в фармацевтической промышленности. Генераторы ультразвука. Перемешивание в жидкой среде осуществляется следующими способами: механическим с помощью мешалок различной конструкции; пневматическим — сжатым воздухом или инертным газом с пульсацией или без нее; гравитационным; перемешиванием в трубопроводе; акустическим (ультразвуковым); циркуляционным Эффективность перемешиванияхарактеризует технологи-ческий эффект процесса перемешивания. В зависимости от назначения процесса перемешивания эту характеристику выражают различным образом. При использовании перемешивания для интенсификации тепло – и массообменных процессов его эффективность можно оценить соотношением кинетических коэффициентов при перемешивании и без него. При получении суспензий и эмульсий эффективность перемешивания можно охарактеризовать равномерностью распределения дисперсной фазы в сплошной. Интенсивность перемешивания определяется количеством энергии, подводимой в единицу времени N к единице объема V перемешиваемой жидкости N/V или к единице массы перемешиваемой жидкости N/V*p. Интенсивность перемешивания обусловливает характер движения жидкости в аппарате. Повышение интенсивности всегда связано с увеличением энергозатрат, а технологический эффект от увеличения интенсивности перемешивания ограничен строго определенными пределами. Поэтому оптимальную интенсивность перемешивания следует определять исходя из условий достижения необходимого технологического эффекта при минимальных затратах.Наиболее распространенным является механическое перемешивание с помощью мешалок различной конструкции. Они различаются в зависимости от ско- рости вращения на тихоходные (0,2—1,3 об/с) и быстроходные (2—30 об/с). Рабочей частью их являются лопасти различной формы, которые крепятся на валу и приводятся во вращательное движение от электродвигателя через передаточные механизмы (ременные, зубчатые, шестереночные и т. д.). По устройству лопастей различают мешалки лопастные, пропеллерные, турбинные и др. Лопастные мешалки состоят из двух или большего числа лопастей, расположенных перпендикулярно или наклонно к оси вала. Скорость конца лопасти составляет 1—5 м/с, поэтому перемешиваются только слои, находящиеся в непосредственной близости от лопастей, создавая ламинарные, радиальные потоки жидкости. Они применяются для перемешиваемых жидкостей с малой вязкостью. Для увеличения объема перемешиваемых слоев создаются многорядные (многоярус- ные) мешалки, когда на одном валу крепится несколько лопастей на разной высоте. Для увеличения осевых потоков лопасти делают наклонными. К лопастным относятся мешалки специального назначения: якорные, рамные и планетарные. Пропеллерные мешалки, принцип работы которых представлен на рис. 12.1, имеют винтообразно изогнутые лопасти’—угол наклона по длине от 45° у ступицы вала до 20° на конце лопасти. Поэтому разные участки лопасти под разным углом встречают жидкость и создают интенсивные осевые вертикальные потоки, что приводит к захвату всех ее слоев и обеспечивает перемешивание во всем объеме аппарата. Скорость вращения для вязких^ жидкостей составляет 2—8 об/с, для подвижных — 3—30 об/с. Турбинные мешалки могут быть открытого и закрытого типа с плоскими и наклонными лопастями. Они создают преимущественно радиальные и осевые потоки жидкости, обеспечивая интенсивное перемешивание во всем объеме (п — 2—30 об/с). Круговое (тангенциальное) движение жидкости постепенно начинает преобладать, образуя «воронку» и может наступить момент, когда скорость вращения мешалки будет равна скорости кругового движения жидкости. В этом случае эффективность перемешивания будет сведена к минимуму. Поэтому скорость вращения мешалок не должна превышать минимального значения. V" KP1 „ = VisooTi; где R — радиус сосуда, м; п — расстояние от поверхности жидкости до верхнего края сосуда, м. Для уменьшения этих явлений на стенках аппаратов укрепляются неподвижные перегородки или мешалка помещается в специальный диффузор. Перемешивание с помощью сжатого воздуха или инертного газа (пневматическое) применяется для агрессивных сред и получения инъекционных растворов в атмосфере инертного газа. Для интенсификации перемешивания используются пульсаторы, которые подают воздух или газ в виде пульсирующего потока. Сжатый воздух или инертный газ подается под давлением до 2 атм по перфорированной трубе — барбтеру. Перемешивание, основанное на различной плотности растворителя и раствора (гравитационное). Оно осуществляется самопроизвольно, например растворе ние йода и канифоли в этаноле. Растворяемое вещество помещают в сетку или тканевые мешки в верхних слоях растворителя. Образующийся более «тяжелый» раствор опускается на дно, а чистый растворитель поднимается вверх и омывает вещество. Возни кают циркулирующие потоки с разной концентрацией, растворение при этом значительно ускоряется. Перемешивание с помощью генераторов ультразвука (акустическое). Оно достигается с применением магнитострикционных или гидродинамических типов жидкостных свистков и роторно-пульсационного аппарата РПА (вопрос 91)В этом случае за счет кавитаций, механического воздействия измельчается твердая фаза, что значительно ускоряет процесс растворения. Перемешивание перекачиванием жидкости (циркуляционное). Оно осуществляется с помощью насоса из емкости и возвращением в нее через разбрызгивающее устройство. Циркуляцию внутри сосуда можно создать подачей пара в жидкость через сопло, при этом одновременно производя нагревание. 18. Разделение гетерогенных систем. Разделение под действием силы тяжести. Характеристика процесса. Скорость отстаивания. Факторы, влияющие на скорость отстаивания. Устройство отстойников периодического и полунепрерывного действия. Производительность отстойников. Разделение:отстаивание, фильтрование, центрифугирование. Выбор способа и условий разделения связан со свойствами исходных дисперсных систем — взвесей, эмульсий и пен. При этом определяющими являются: удельная поверхность частиц или капелек и связанная с ней дисперсность, вязкость, плотность дисперсионных сред, величина по- верхностного натяжения. При обработке взвесей, ко- торые в зависимости от размера частиц делят на гру- бодисперсные (более 1,0 мм), средне- (0,1 —1,0 мм), тонко- (0,01—0,1 мм) и очень тонкодисперсные (менее 0,01 мм), важны свйства образующего осадка: полидисперсность и форма частиц, пористость, возможность агрегации. Отстаивание жидких гетерогенных систем — разделение. под действием сил тяжести. Процесс прост в исполнении, не требует сложной аппаратуры и больших энергетических затрат. Факторы: разность плотностей твердой фазы и дисперсионной среды. Частицы с большим диаметром осаждаются быстрее. Разделение этим способом зависит от характера движения твердых частиц в ламинарном или турбулентном режиме. Увеличение вязкости и нешарообразная форма частиц понижают скорость отстаивания. В суспензиях с большой концентрацией твердой фазы следует учи- тывать физико-химические взаимодействия между частицами фазы друг с другом и с дисперсионной средой, которые могут приводить к укрупнению частиц или к образованию у них одноименных зарядов, что вызывает в первом случае ускорение процесса, а во втором — может сформировать трудноразделяемые и седиментационно устойчивые системы. Отстаивание проводят в Отстойники периодического действия — это емкости, имеющие краны для слива осветленной жидкости на разной высоте. После отстаивания открывают краны, начиная с верхнего, и сливают прозрачную жидкость. Отстаивание можно производить и в обычных емкостях без крана, в этом случае используется сифон или отсасывание с помощью шланга, соединенного с монтежю. В отстойниках полунепрерывного действия непрерывно подается взвесь и сливается осветленная жидкость, а осадок удаляется периодически. За счет уве- личения диаметра раструба скорость движения жидкости в нем уменьшается и частицы по инерции оседают на дне. Жидкость в виде ламинарного потока со скоростью меньшей, чем скорость оседания частиц поднимается вверх, не увлекая их за собой. В отстойниках непрерывного действия взвесь подается в центральную часть аппарата непрерывно, осадок с помощью скребка выводится через штуцер в нижней части отстойника. Осветленная жидкость через кольцеобразный желоб, расположенный в верхней части аппарата, постоянно сливается. Производительность отстойников где V — производительность отстойника, м 3 /с; Ws — скорость отстаивания, м/с; F — площадь отстаивания, м 2 Повышение производительности в основном достигается за счет увеличения площади отстаивания. Недостатками процесса являются малая производительность и длительность. Полнота разделения не достигается и осадок обычно содержит до 40—70 % жидкости. 19. Разделение гетерогенных систем. Разделение под действием разности давления. Фильтрование. Характеристика процесса. Теории фильтрования. Уравнение и способы фильтрования. Устройства и принципы работы нутч-фильтров, друк- фильтров, фильтр-прессов. Разделение:отстаивание, фильтрование, центрифугирование. Выбор способа и условий разделения связан со свойствами исходных дисперсных систем — взвесей, эмульсий и пен. При этом определяющими являются: удельная поверхность частиц или капелек и связанная с ней дисперсность, вязкость, плотность дисперсионных сред, величина поверхностного натяжения. При обработке взвесей, которые в зависимости от размера частиц делят на грубодисперсные (более 1,0 мм), средне- (0,1 —1,0 мм), тонко- (0,01—0,1 мм) и очень тонкодисперсные (менее 0,01 мм), важны свйства образующего осадка: полидисперсность и форма частиц, пористость, воз - можность агрегации. Фильтрование — это процесс разделения неоднородных систем: взвесей и аэрозолей с помощью пористых перегородок (фильтров). Жидкость контактирует с поверхностью фильтра и под действием разности давлений жидкая среда проходит через поры и собирается в виде фильтрата, а твердые частицы задерживаются. В зависимости от свойств перегородки и взвесей различают задерживание частиц в глубине или на поверхности фильтрующего материала. Процесс задерживания частиц в глубине сопровождается механическим задерживанием твердых частиц суспензии в толще капиллярно-пористого материала перегородки. Этот способ целесообразно применять для малоконцентрированных взвесей (менее I %). Задерживание частиц на поверхности. Процесс происходит с образованием осадка на поверхности перегородки. Используется для фильтрования взвесей с содержанием твердой фазы более 1 %. С целью увеличения поверхности адсорбции и электрокинетического взаимодействия при фильтровании добавляют вспомогательные вещества (кизельгур, уголь активированный, порошок целлюлозы, перлит, глину белую, кристаллы кальция сульфата). |