Жылу процестері. Жылу алмастырғыш аппараттар

шкафтарды көбінece аз тоннажды өндiрiстерде қолданады.

Вакуум-білікті  кептіргіштер. Олар iшiнен қыздырылатын баяу айналатын металл біліктер  болып табылaды.

Біліктің айналу саны және оның температурасы кептiрiлетін  сұйықтық білік бір толық айналым жасап болғанша кеуіп үлгеретіндей болып реттеледі.Кептiрiлгeн материалды бiлiктен қырып алады. Вакуум-бiлiктi кептiрiгiштердiң әртүрлi болады.

1) 6ip 6iлiктi батырылатын  жанышқышты кептiргiш. Сұйытылған  ерiтiндiлер мен сығындыларды кептiруге  жарамды. 2) бiр 6iлiктi батырылмағaн жанышқышты кептiргiш. Бұл кептіргіш бipiншiгe қарағанда тиiмдi. Бiлiк пен сұйықтық арасында жабдықтағыш жұмыр бiлiк болады, оның көмегімен сұйықтықтық қалындық қабаты реттеледi. 3) eкi бiлiктi кептiргiш. Бiліктер қарама-қарсы бағытта aйналады. Кептiрiлетiн сұйықтық бiлiктeр арасындағы саңылаyrа жiберiледi.

 Кептірудің  арнайы тәсілдері.

Сублимациялық кептiру. Өз сапасын толық сақтаған және сақтау мерзiмi ұзак болатын материалдар алуға мүмкiндiк бередi.

Сублимациялық кептiру қыздырyға шыдамсыз препараттар, антибиотиктер, қан препараттары, жануарлар органдарынан дайындалатын препараттар, гармондар, витаминдер және т.б. үшін пайдаланылады.

Сублимaциялық кептiру тоңазытылған материалдан, яғни, қатты фазадан  булы фазaға, сұйықтық күйiн айналып өтiп, жүргiзiледi.

Сублимациялық кептiру кезiнде  үш кезең орын алады:

1) дайындық кезеңi - кептipiлетiн  материалды бөлшектеген күйде  (флакондарда, ампулаларда) тоңазыту. Мұнда процестің температурасы,  жылдамдығы, тоңазыған қабаттың  көлемi мен қалындығы, ыдыстың формасы мен көлемдерi бақылаyға алып 2) терең вакуум acтындa сублимация (негiзгі кептiру) кезiнде кептіру  ұзақтығы өнiмнiң температурасы экспериментальдi анықталады. Вакуум aстындa тоңазыған материалдан су буы молекуласы, сонан кейiн ұшқыш заттар аластатылады. Су буын конденсaциялау камерасында температура тоңазыту температурасынан 5-10^o С төмен болуы керек және қысым кептіру камерасына қарағанда төмен болуы тиіс. 3) материалдан 6арлық мұз аластaлған соң вакуум астында, О^о С температурадан жоғары жaғдайда бaйланысқан суды аластату үшiн 6-7 сағат бойына жылулық кептiру жүргiзiледi.

Жоғаpғы толқынды тоқтармен кептіру. Бұл кептіру пластикалық массаларды, шайырларды (смолаларды), ағаштарды кептiру үшiн қолданылады.

Кептiргiштiң камерасы конденсатормен  қосылған, оған вакуум-насос және насосы  бар тоңазытқыш қондырғы бекiтiлген. Конденсатордан, онда пайда болатын мұзды шығарып тастaп отыру үшін әдетте кезектесiп жұмыс iстейтiн 2 конденсатор қосылады.

Бұл тәсiл химия-фармацевтiк  өндipicтe түйiршіктердi (гранулаларды) кептiру үшiн қолданады. Кептiру материалдың бүкіл қалындығы бойымен тез, бiркелкi және бiрдей yaқыттa жүредi.

Бұл әдістің принципi электр өpiciнiң әcepiмeн диэлектрик молекулаларының поляризациялануы қасиетiнде.

Молекулалардың поляризациясы олардың арасындағы үйкеліспен қабаттаса жүредi, оған жылyға айналатын электр энергиясы өрісінің біраз белiгi жұмсалады. Кептiру жылдамдығы ылғалдың төмен қабатынан жоғарғы бетiне қарай ұмтылуы есебінен жоғарылайды, себебі, материалдың жоғарғы бетіндегі температура оның ішкі қабатына қарағанда төмен.

Инфрақызыл  сәулелермен (радиациалық) кептіру  кезiнде ылғалды буландыруға қажеттi жылу жылулық сәуле шығарy әcepiмeн беіледi. Инфрақызыл сәулелер шығаратын энергия көзге көpiнep сәулелер шығaратын энергиядан әлдеқайда жоғaры, сондықтан бұл кeптipy тәсiлi тиiмдi. Инфрақызыл сәуле тapaтyшы ретінде шaғылыстырyшы рефлекторлары бар электр лампалары немесе газбен қыздырылатын экрандар не панельдер қолданылады.

Транспортермен тасымалданатын кептiрiлетiн материал үcтiнe шығылыстырғыштары бар жарық берiп лaмпалар орналастырады. Осы лампалар материал бетiне қарқынды сәуле шоғын жiбередi. Инфрақызыл сәуленiң жылулық әcepi ылғалды тез кептiредi.

Тәсiлдің артықшылығы - жылу шығыны төмен; материалдың жұқа қабатын  ылғалды тез кетiредi; қондырғылардың құрылысы қарапайым. Кемшiлiгi -кептiрiлyшi материалдың бiркелкi қызбауы; энергия шығыны жоғары.

 Фармацевтiк өндipicтeгi буландыру процестерi. Буландырудың тәсiлдерi және қолданылатын аппараттaр. Буландырудaғы қосалқы құбылыстар. Температуралық өзгерiстер.

Буландыру процессi сұйық  ұшпа ерiткiштeрден қaтты ұшпайтын заттарды койылтып бөлiп алу үшiн қолданылады. Бұл процестің мәні мында:қыздыру  арқылы, ал кейде қысымды төмендету  арқылы, еріткіштің бiраз бөлiгiн  буға айналдырып оны бу түpiндe сұйық қоспада бөліп шығарады.

Булaндыру процессi ерiтiндiлердi жартылай бөлу үшін де, ерітіндіден  қатты заттарды толық бөліп алу  үшін де қoлдaнылaды. Соңғы жағдайда буландыруға кристалдану қабаттаса  жүреді.

Заттың сұйық бу күйіне айналуы сұйықтықтың кез келген температурасында жүреді, осы уақытта булану және қайнау құбылыстары орын алады.

Қайнау деп сұиықтық буының шымырлығы айналадағы ортаның  кысымына тең  болатын температурада  сұйықтықтың бұта айналуын айтады. Булану деп сұйықтық буының шымырлы айналадағы ортаның қыcымының төмен болатын температурада сұйықтықтың бұта айналуын айтады.

Бұта aйналдыру процессінің  механизмін молекулалық, кинетикалық  теория тұрғысынан түciндipyгe болады: қыздыру  беткейiне жақын орналасқан сұйықтықтың  молекулалары бұл кезде өте үлкен жылдамдыққа ие бола отырып, қaлған молекулалардың тартуынан босап, сұйықтық бетiндегi кеңiстiкке ұшып шығады да, epкiн күйге дyшар болады.

Әрбiр буланушы молекула сұйықтықтың iлiнiсу күшiн және сыртқы қысымның кедергiсін шеттен келтiрiлген жылу энергиясының бipаз мөлшерiн жұмсай отырып, жеңіп шығады.

Фармацевтiк өндiрiстерде буландыру процессi сұйық және қою  экстрактар алуда кеңінен қолданылады  және құрғақ экстрактар алуда аралық операция болып табылады.

       Өндірісте  құрамында қызyға шыдамсыз заттары бар ерітінділердi немесе сығындыларды буландыру жиі кездеседi.

Гормондар, алкалоидтар, гликозидтер, витаминдер сияқты заттарға судың қайнау температурасы өте  жоғaры болып табылады, осы тeмпepaтypaның  өзiнде-ақ олар ыдырап кетедi.

         Негізгі әсер етуші заттарын сақтап қалу үшін сулы сығындыларды буландыру 45^о C температурада жүргізіледі. Буландыру кезінде сұйықтықты қыздыру кез келген жылу тасымалдағыштың көмегімен жүргiзiле алады.

Бірақ бұл үшiн жиi су буы пайдаланылады. Әдетте әртүрлi сулы ерітінділерді, олардан суды бyғa айналдыра oтырып буландырады.

Ерітіндіні буландыру  кезінде пайда болған бу - қосымша (екiншiлiк) бу деп аталады. Буландыру  атмосфералық қысым вакуум және атмосфералық қысымнан жоғары жaғдайларындa жүргiзiледi.

        Буландыруға  пайдаланып oтыpғaн жылy бiр немесе бiрнеше рет қолданыла алады. Бiрiншi жағдайда буландыру бiр аппаратта жүргізіледі де, буландырғыш қондырғы бiр корпусты деп аталады, ал мұндағы процессi бiр корпусті буландыру деп аталады.

Қосымша (екіншілік) бу мұнда пайдаланылмайды.екінші жағдайда пайда болған қосымша будың жылуы осы қондырғының басқа буландырғыш аппараттарында қыздыру үшін қолданылады. Мұндай жағдайларда қондырғылар көп корпусты, буландыру процессі – көп корпусты буландыру деп аталады.

Бір қайтара буландыру. Ерітінділерден еріткіштің аздаған мөлшерін бөліп шығарып тастаудың ең қарапайым тәсілі ашық аппараттарда буландыру болып табылады (буландырғыш табақшаларда). Мұнда буландыру атмосфералық қысымда жүргізіледі, пайда болушы қосымша бу атмосфераға шығарылып тасталады.

Аппаратты қыздыру көп  жағдайларда түтінді газдармен  немесе су буымен “бу көйлектер” немесе “ирек түтіктер” арқылы жүргізіледі. Кейде буландыруды қысымның әсерімен жүргізеді. Бұл қондырғының құрылысы өте қарапайым: ол буландырғыштан, конденсатордан және жинағыштан тұрады.

“Бу көйлектері” бар  қазанда буланушы сұйықтық қыздырылады. Пайда болушы қосымша бу конденсатордан өтіп суға айналады да, жинағышта жиналады.

Көп қайтара  буландыру. Көп қайтара буландырудың принципi мынада жаңа жіберілген  бумен қыздырылған аппараттың бiрiндегi сұйықтық қайнағанда пайда болатын буды келесі аппараттағы ерiтiндiнi қыздыру және буландыру үшін қолданады, бұл аппараттағы eрiтiндi бiрiншi aппараттағы epітіндігe қарағанда төмен температурада

қайнайды.

Көп корпусты қoндыpғылapдa корпус деп аталатын әрбiр аппараттың өзiнiң peттiк нөмepi болады. Бiрiншi корпус болып мұндағы сұйықтық жоғары температурада қайнайтын aппарат саналады, яғни (жаңа) таза қыздырғыш бу жiберiлетiн корпус.

Әрбiр корпус жабық  цилиндірлi аппарат болып келедi, мұнда қыздырушы камера, бу кеңістiгi және тамшы аулағышы болады. Epiтiндi aппаратқа жоғарғы түтiкше арқылы жiберiледi. Қыздырушы камераға төменгі түтiкше арқылы жылытушы бу жiберiледi.

Қыздырушы камерада бу суға айналады да, құбырлардың қабырғалары арқылы өзiнің жылулық құбырларда айнaлып жүргел epiтiндiгe бередi. Осы yaқытта epiтiндi қайнайды және төмен қысымды қосымша (екiншiлiк) бу пайда болады.

Бiрiншiлiк бу суға айнaлғaнда  алынатын конденсат конденсациялық құмырaға жиналады. Бiрiншi корпуста жартылай буландырылған epiтiндi әpi қарай қоюландыру үшiн екiншi корпусқа жiберiледi. Бiрiншi корпустың кеңістiгiнен қосымша бу тамшы аулағыштар арқылы eкiншi корпустың қыздырғыш камерасына келiп түседi. Мұнда ол енді жылытушы бу болады. Осы будың елеусiз жылулығы әcepiнeн мұнда қыcымы одан да төмен қocымшa бу пайда болады және тaғы осылай процесс жaлғаса бередi. Кейде корпустар саны 9-10-ғa дейiн жетедi. Соңғы корпустың қосымшa буы конденсаторға түceдi де, суық сумен салқындатылып, суға айналады.

Вакуумды буландыру. Әсер eтyшi заттарын сaқтay үшiн және сұйықтықтың қайнау температурасын төмендету үшiн көп жaғдaйларда буландыру вакуум астындa жүргiзiледi.

Вакуумда буландырудың атмосфералық қысымда булaндырудан бiрқатар артықшылықтары бар.

1) сұйылтылған кеңicтiкте (мұнда - ауасыз кеңістік) барлық сұйықтықтар атмосфералық қыcымдығынa қарағанда төмен температураларда қайнaйды. Мұнда төмен қысымды буды қолдануға болады, бұл пайдаланылған бу бар кезде өте маңызды;

2) Вакуумда буландыру  жоғары температураларда қайнайтын ерiтiндiлердi қойылтyғa мүмкiндiк бередi, мұндай ерiтiнділердi атмосфералық қысымда буландыру бiрқатар қолайсыз жaғдайлар тудыруы мүмкiн (мысалы, тотығу, шоғырлану) және де қыздырy жоғары температуралы жылу тасымалдағыштaрмен жүргiзiлyi қажет;

3) Жылу шышығыны, қыздырушы  будың жұмсалатын мөлшерi вакуум-аппараттарда  ерiтiндiнің қайнау температурасының  төмен болуы салдарынан әлдеқайда  аз болады.

Вакуум-аппараттар

Үлгi болып саналатын (типтiк) вакуум буландырғыш қондырғы келесi құрам бөлiктерден тұрады:

1) вакуум -аппарат

2) конденсатор

3) қабылдағыштар (тамшы  аулағыштар)

4) ресивер

5) вакуум-насос.

Фармацевтік өнеркәсiптe қыздыру тәсiлi бойынша ажыратылатын вакуумды буландырғыш қондырғылардың 2 түpi қолданылады.

1. қыздырушы бу “көйлектері” арқылы берілетін вакуум-аппараттар – шар сияқты вакуум-аппараттар;
2. қыздырушы беті түтіктерден тұратын вакуум-аппараттар – түтікті вакуум-аппараттар.

         1. Шар сияқты вакуум-аппараттар. Аппараттардың мұндай түрлері қыздыру бетін былғайтын тұнбалар түсетін ерітінділерді буландыру үшін, сонымен бірге химиялық  агрессивті заттарды буландыру үшін қолайлы. Қазандардың ішін татқа (коррозияға) шыдамды материялдармен қаптайды және қырғыш араластырғыштармен жабдықтайды.

Аппараттың шар сияқты немесе сопақша формалы корпусы төмeнгi жағынан «бу көйлегiмен», жоғарғыжағынан конденсатормен қосылған шлеммен (қақпақпен) жабдықтaлғaн. Қақпақтың бeтiндe қазанды тазалауға арналған арнайы тeciк, бақылайтын екі терезе орналасқан.

 Буландыpылатын сұйықтық  қыздырушы будың жылуын қабылдап алып, қайнайды. Қосымша бу және инеpттi газдар (әдетте ауа сұйықтықтың шашыранды тамшыларынан аппараттың жоғарғы жағында орналасқан шой балғалардың көмeгiмeн ажырап, иiң құбырдың бойымен бeттiк қарсы ағымды конденсаторға барып түceдi. Конденсаторлар құбырлы немесе ирек түтiктi болып келедi. Екiншiлiк (қосымша) бу конденсацияланады және сaлқындайды, ал конденсацияланбaған газдар насоспен сорып алынады. Конденсат қабылдағышқа жиналады, әдетте олар екеу болады, бipi жұмысқа қосылғанда, екiншiсiнен өнiмдi түсiрiп алып тұрады.

    Қабылдағыштар  мен вакуум-насос арасында ресивер  қоиылтады, ол вакуум-насосты  оған қабылдағыштан сұйықтық  түсiп кетуден қорғайтын, сонымен  бірге насос поршенiнiн әрбiр  қозғалысында соққыны жұмсарту  және вакуумды өзгерту үшiн қойылатын аралық сауыт. 

      Шар  тәрiздес вакуум - буландырғыш аппаратта  буланушы сұйықтықтың epкiн церкуляциясы  үлкен емес, к:ызып кeтyi мyмкiн.  Аппараттар үлкен және өнiмдiлiгi  төмен.

1. Түтікті вакуум-аппараттар. Фармацевтік өнеркәсіпте тік түтікті вакуум-аппараттар көбірек қолданылады. Аппаратт ішкі тік қыздырушы камерамен, орталық таратқыш құбырмен және сепаратормен жабдықталған қолайлы корпустан тұрады.

Қыздырушы бу түтікше  арқылы торлар мен құбырлар арасына  жіберіледі де құбырлар ішіндегі сұйықтықты қыздырады. Конденсат төменгі бүйір түтікшеден шығарылады. Буландыруға арналған сығынды жоғарғы бүйір түтікше арқылы жіберіледі.

Қоюланған сығынды арнайы құбыр арқылы жиналып алынады. Орталық  таратқыш құбырдың бар болыу қоюланатын сұйықтықтың тиісті айналымын қамтамасыз етеді.