第一節 濃縮
一、濃縮的基本原理與影響因素
常考題型為A、C型題。
★(一)濃縮的基本原理
蒸發濃縮可在沸點或低于沸點時進行,又可在減壓或常壓下進行。為提高蒸發效率,生產上蒸發濃縮均采用沸騰蒸發。
沸騰蒸發濃空的效率常以蒸發器生產強度來衡量。蒸發器生產強度是指單位時間內,單位傳熱面積上所蒸發的溶劑量。
★(二)影響濃縮的因素
1.傳熱溫度差(△t)的影響 提高加熱蒸汽的壓力和降低冷凝器中二次蒸汽的壓力,都有利于提高傳熱溫度差。
2.總傳熱系數學(K)的影響 一般地說,增大總傳熱系數是提高蒸發濃縮效率的主要途徑。
由傳熱原理可知,增大K的主要途徑是減少各部分的熱阻。管內溶液側的垢層熱阻(RS)在許多情況下是影響K的重要因素,尤其是處理易結垢或結晶的物料時,往往很快就在傳熱面上形成垢層,致使傳熱速率降低。為了減少垢層熱阻,除了要加強攪拌和定期除垢外,還可從設備結構上改進
二、濃縮的方法與設備
常考題型為B、C、X型題。
(一)常壓濃縮
被濃縮液體中的有效成分應是耐熱的,該法耗時較長,易使成分水解破壞。
★★(二)減壓濃縮
優點是:①壓力降低,溶液的沸點降低,能防止或減少熱敏性物質的分解;②增大了傳熱溫度差,蒸發效率提高;③能不斷地排除溶劑蒸汽,有利于蒸發順利進行;④沸點降低,可利用低壓蒸汽或廢氣作加熱源;⑤密閉容器可回收乙醇等溶劑。但是,溶液沸點下降也使粘度增大,又使總傳熱系數下降。
1.減壓蒸餾器 在減壓及較低溫度下使藥液得到濃縮,同時可將乙醇等溶劑回收。
2.真空濃縮罐 用水流噴射泵抽氣減壓,適于水提液的濃縮。
3.管式蒸發器
★★(三)薄膜濃縮
特點:①浸提液的濃縮速度快,受熱時間短;②不受液體靜壓和過熱影響,成分不易被破壞;③能連續操作,可在常壓或減壓下進行;④能將溶劑回收重復使用。
1.升膜式蒸發器 適用于蒸發量較大,有熱敏性、粘度適中和易產生泡沫的料液。不適用高粘度、有結晶析出或易結垢的粒液。
2.降膜式蒸發器 適于蒸發濃度較高、粘度較大的藥液,由于降膜式沒有液體靜壓強作用,沸騰傳熱系數與溫度差無關,即使在較低傳熱溫度差下,傳熱系數也較大,對熱敏性藥液的濃縮更有益。
3.刮板式薄膜蒸發器 適于高粘度、易結垢、熱敏性藥液的蒸發濃縮,但結構復雜,動力消耗大。
4.離心式薄膜蒸發器 適于高熱敏性物料蒸發濃縮。
★★(四)多效濃縮
可節省能源,提高蒸發效率。
按藥液加入方式的不同把三效蒸發分為四種流程。①順流加料法。②逆流加料法。③平流加料法。④錯流加料法。
注意:①真空度過大或過小,均影響濃縮效率。②濃縮至一定程度時,料液極易產生泡沫,出現跑料。③一效加熱器蒸汽壓力應保持在設計范圍內,若其壓力明顯升高,可能是收膏時膏料在管壁結垢而影響傳熱,應打開加熱器清除垢層。