Процесс выпаривания в фармацевтической технологии

Выпаривание — концентрирование (сгущение) растворов, суспензий и эмульсий (чаще твердых веществ в воде) при кипении. В процессе выпаривания парообразование (кипение) происходит в объеме выпариваемой жидкости за счет подвода тепловой энергии.

При выпаривании вода из раствора удаляется в виде пара, а растворенное вещество или дисперсная фаза эмульсий и суспензий остается в неизменном количестве.

Общая характеристика процесса выпаривания, его виды

Выпариванием называется концентрирование растворов практически нелетучих или малолетучих веществ в жидких летучих растворителях.

При выпаривании обычно осуществляется частичное удаление растворителя из всего объема раствора при его температуре кипения. Поэтому выпаривание принципиально отличается от испарения, которое, как известно, происходит с поверхности раствора при любых температурах ниже температуры кипения. В ряде случаев выпаренный раствор подвергают последующей кристаллизации в выпарных аппаратах, специально приспособленных для этих целей.

Получение высококонцентрированных растворов, практически сухих и кристаллических продуктов облегчает и удешевляет их перевозку и хранение. Тепло для выпаривания подводится различными теплоносителями. Однако основным теплоносителем является глухой водяной пар, называемый греющим или первичным. Пар, образующийся при выпаривании кипящих растворов, называется вторичным. Выпаривание проводят под атмосферным или повышенным давлением, под вакуумом [9.C.125].

Существуют различные виды выпаривания, которые наиболее распространены в фармацевтической технологии на сегодняшний день:

1) Выпаривание под давлением связано с повышением температуры кипения раствора. Поэтому применение данного способа ограничено свойством раствора и температурой нагревающего агента. Например, при таких условиях ухудшается качество многих пищевых продуктов. Кроме того, повышается стоимость установки.

• 2) При выпаривании под вакуумом можно проводить процесс при более низких температурах, что важно для растворов, склонных к разложению. При использовании греющего пара тех же параметров, что и при выпаривании под атмосферным давлением, увеличивается движущая сила процесса (полезная разность температур). Это позволяет уменьшить поверхность нагрева в аппарате или сокращает время проведения процесса.
• 3) В выпарных установках со свободной циркуляцией неподвижный или медленно движущийся раствор находится снаружи труб. В растворе возникают неупорядоченные конвекционные токи (свободная циркуляция), обусловленные свободной конвекцией. К данной группе относятся аппараты в виде чаш, котлов, поверхность которых образована стенками аппарата. Эти аппараты применяют редко, в основном для выпаривания очень вязких жидкостей.
• 4) В выпарной установке с принудительной циркуляцией циркуляция жидкости производится пропеллерным или центробежным насосом. Эти аппараты пригодны для работы с малыми разностями температур между греющим паром и раствором (+3…5 °С) и для выпаривания растворов с большой вязкостью. Преимуществами аппарата являются высокие коэффициенты теплопередачи, возможность работы при небольших разностях температур. Недостаток — необходимость расхода энергии на работу насоса [15.C.56].