СПОСОБ СУШКИ ТЕРМОЛАБИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
METHOD OF DRYING OF HEAT-LABILE MATERIALS

Предлагаемое изобретение предназначено для сушки термолабильных материалов, например лекарственных трав.
Известен способ сушки термолабильных материалов путем десорбции влаги из материала за счет энергии упругопластической деформации, вносимой механическим побудителем, и отвода паров влаги из сушильного пространства. При этом на десорбцию влаги используется энергия, подводимая кондуктивным путем через стенки корпуса аппарата и частично от механического побудителя. Перемешивание и механическое побуждение высушиваемого материала осуществляется вибратором. Измельчение материала осуществляется с помощью мелких тел - шаров (RU, патент 2064447, кл. С09В 61/00,1996).
Недостатком этого способа является низкая интенсивность процесса сушки вязких пастообразных материалов с высокой адгезионной способностью. Десорбция влаги из внутренних слоев материала невозможна, испарение происходит только с открытой верхней поверхности. Подвод энергии к внутренним слоям материала также крайне ограничен вследствие малой теплопроводности высушиваемого материала. Основным источником энергии, подводимой к материалу на десорбцию влаги, является теплообменная поверхность корпуса, что ограничивает скорость сушки и увеличивает общие затраты энергии на процесс сушки. Перемешивание высушиваемого материала за счет вибрации успешно реализуется при хорошей сыпучести и малой адгезионной способности материала. Подвижность вибрирующих шаров в вязкой среде незначительна, и относительного движения материала и мелющей насадки не происходит. Предлагаемая конструкция механического побудителя не позволяет получать порошки высокой дисперсности.
Известен способ вакуумной сушки пастообразных материалов, реализованный в вакуумной сушилке (SU, авторское свидетельство 456122, кл. F26В 11/14, 1975).
Данный способ сушки термолабильных материалов осуществляют путем десорбции влаги из материала за счет энергии упругопластической деформации, вносимой механическим побудителем, и отвода паров влаги из сушильного пространства. При этом на десорбцию влаги используется энергия, подводимая кондуктивным путем через стенки корпуса аппарата и частично от механического побудителя.
Интенсификация процесса сушки достигается за счет ввода механической энергии, затрачиваемой на непрерывное перемешивание и дробление комков высушиваемого материала побудителем - мешалкой.
Недостатком этого способа сушки является низкая интенсивность процесса десорбции влаги и высокая энергоемкость процесса, вследствие ограниченной площади теплообменной поверхности (равной площади контакта нижнего слоя материала с камерой) и малой площади поверхности массоотдачи (равной площади верхнего слоя насыпного материала). Десорбция влаги из внутренних слоев материала в этом устройстве также невозможна, испарение происходит только с открытой верхней поверхности насыпного слоя материала. Подвод энергии к внутренним слоям материала также ограничен вследствие малой теплопроводимости высушиваемого материала. Основным источником энергии, подводимой к материалу на десорбцию влаги, является теплообменная поверхность корпуса, что ограничивает скорость сушки. Выполнение механического побудителя жестким приводит к жесткому заклиниванию материала между рабочими поверхностями или между корпусом и механическим побудителем, что энергетически нецелесообразно, т.к. в этом случае на привод механического побудителя требуется значительная мощность, и вводимая энергия за счет трения переходит в теплоту нагрева не только материала, но и корпуса и, в конечном итоге, рассеивается в окружающую среду. Предлагаемый способ механического побуждения не позволяет получать порошки высокой дисперсности.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ сушки термолабильных материалов во встречных струях пневматического распыления, например при помощи форсунок, высушиваемого материала и дополнительного отвода вторичного сушильного агента, при этом струи материала на выходе из форсунок закручивают в противоположных направлениях, а дополнительные потоки сушильного агента вводят тангенциально для закручивания их в направлениях, обратных направлениям закрутки соответствующих струй высушиваемого материала (см. SU, авторское свидетельство 453543, кл. F26В 3/12, 1974).
Недостатком этого способа является отсутствие защиты от окисления активных веществ.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является защита от окисления активных лекарственных веществ.
Поставленный технический результат достигается тем, что при сушке термолабильных материалов, например лекарственных трав, в воздушных струях путем пневматического распыления, в сушильное пространство дополнительно вводят путем пневматического распыления вещество, обволакивающее частички высушиваемых термолабильных материалов.
На фиг. 1 схематично изображен один из возможных вариантов установки для реализации описываемого способа; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1.
Измельченные термолабильные материалы, например лекарственные травы, подают в распыленном состоянии через форсунки 1, а через форсунки 2 вещество, обволакивающее частички высушиваемых термолабильных материалов, в качестве которого могут быть использованы, например, или крахмал (в порошкообразном состоянии), или водный раствор декстринов и.д., размещенных одни напротив других в разгонных трубах 3, по которым поступает теплоноситель. На выходе из форсунок установлены завихрители для закручивания струй распыляемых материалов в противоположных направлениях (рядом расположенные форсунки 1 и 2 обеспечивают закручивание в одном направлении). Обволакивающее вещество, распыляемое форсункой 2, распыляется в виде тумана. Форсунки 1 и 2 могут располагаться как последовательно (как изображено на фиг. 1), так, например, и одна над другой, и т.д. Для турболизации потоков газовзвеси по патрубкам 4, размещенным тангенциально к камере 5, дополнительно подают теплоноситель. Благодаря тангенциальному размещению патрубков потоки дополнительного теплоносителя также закручиваются в направлениях закрутки соответствующих струй высушиваемого материала. Струи газовзвеси соударяются в центре камеры 5 и по патрубкам 6, имеющим внешний обогрев для окончательной досушки материала, направляются в циклон 7. При этом благодаря обволакивающему действию вещества, подаваемого форсункой 2, практически исключается окисление активных веществ термолабильных материалов.
Обволакивающее действие при вводе в процессе сушки порошка крахмала происходит следующим образом. Крахмал налипает на поверхность влажной частицы, температура в сушилке до 150 градусов Цельсия. Влага, испаряясь из частицы материала, вынуждает крахмал реагировать с водой, то есть происходит реакция гидролиза, в результате которой часть крахмала переводится в декстрины и простые сахара, раствор которых покрывает пленкой влажную частицу материала. Все дальнейшее испарение будет проходить через пленку декстринов и простых сахаров без доступа кислорода. Для прохождения реакции гидролиза крахмала достаточно температуры 54-56 градусов Цельсия
Снижение возможности окисления действующих веществ термолабильных материалов является достоинством и преимуществом предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом.