Интенсивная обработка лекарственного сырья - Молчанов Г.И.
Скачать (прямая ссылка):
Молчанов Г.И. ИНТЕНСИВНАЯ ОБРАБОТКА ЛЕКАРСТВЕННОГО СЫРЬЯ
Глава И
Низкочастотная обработка лекарственного сырья
В теории массопереноса, связанного с обработкой лекарственного сырья, достаточно полно описаны факторы, влияющие на кинетику этого процесса. Особое внимание обращено на влияние изменения гидродинамических условий среды [15, 24]. Но мало исследований, рассматривающих состояние частицы сырья при наложении различных силовых полей, воздействующих как на частицу, так и на среду.
Движение частицы сырья и силы, воздействующей на нее в идеальной жидкости при наличии внутренних потоков, описывается выражением:
аН~\ (18)
где а — радиус частицы, мм; 1 — наименьшее расстояние от центра до внутренних стенок частицы, м.
Степень воздействия среды (жидкости) на частицы, находящиеся в ней, по закону Стокса зависит от сил вязкого сопротивления, диаметра и формы частиц. Если расстояние между частицами или до стенок сосуда меньше диаметра частиц (в случае экстрагирования), то эмпирические коэффициенты ki и к2 — лобового сопротивления и присоединенной массы, зависящие от формы и концентрации частиц, могут быть найдены по соотношениям:
А, = 4,5ч«-2; *2 = -тг. (19)
где г] — динамическая вязкость среды, Па-с; а — длина стороны частицы, мм, и — скорость потока, м/с.
Как правило, твердая частица находится в потоке, обладающем переменным вектором скорости и в зависимости от инерции частицы скорость обтекания ее жидкостью будет неодинаковой. Если размеры частицы довольно велики и она практически остается на месте; то скорость движения жидкости и скорость обтекания будут одни и те же. При малом значении инерции, когда размер частиц небольшой, а ее плотность приближается
47
ФАРМАЦЕВТИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ_________ММА им. И.М. Сеченова
Молчанов Г.И. ИНТЕНСИВНАЯ ОБРАБОТКА ЛЕКАРСТВЕННОГО СЫРЬЯ
к плотности жидкости, скорость обтекания будет весьма незначительной, так как частицы сырья движутся' со скоростью потока. Вследствие этого скорость перемешивания не влияет на массоперенос, т. е. не изменяет интенсивность процесса. Достаточно высокую скорость обтекания обеспечивают колебательные движения жидкости: вибрация, пульсация, периодические удары, импульсы, создаваемые с помощью различной аппаратуры. Несмотря на то, что при механическом способе наложения силовых полей создаются не совсем благоприятные условия, связанные с уменьшением разности концентраций, суммарный эффект интенсификации таких практически реализуемых процессов, как взвешенный и кипящий слой, сушка, ионный обмен, сорбция, экстрагирование в силу ряда причин всегда положителен [1, 2].
Во-первых, внешнедиффузные массообменные процессы ускоряются за счет увеличения скорости обтекания потоком жидкости инерционно спокойной частицы, образования знакопеременного давления, кавитации. Во-вторых, при работе некоторой низкочастотной аппаратуры возникают мощные колебания звукового и ультразвукового диапазона, которые усиливают капиллярный эффект и интенсифицируют внутридиффузные процессы.
До сих пор еще мало изучен важный с практической точки зрения способ массообмена твердых частиц, взвешенных в жидкой среде при наложении низкочастотных силовых полей. Мало изучены такие важные факторы, как соотношение амплитуды колебаний и размер частиц твердой фазы, суммарное значение скорости обтекания частиц, соотношение колебательной скорости и скорости потока и др.
Применение механических низкочастотных (инфра-звуковых) колебаний в системе твердое тело — жидкость эффективно для ускорения внешней диффузии, например при растворении лекарственных веществ, которое полностью зависит от гидродинамики среды. Для случая использования растительного или животного сырья эти процессы связаны с вымыванием из разрушенных клеток, с их поверхности внутриклеточного содержимого и его растворением.
Воздействие низкочастотных колебаний может быть отнесено к пульсационным способам растворения вещества, совмещенным с естественной конвекцией, прямым обтеканием, гравитационным или инерционным способами.
48
ФАРМАЦЕВТИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ______ММА им. И.М. Сеченова
Молчанов Г.И. ИНТЕНСИВНАЯ ОБРАБОТКА ЛЕКАРСТВЕННОГО СЫРЬЯ
При совмещении механических колебаний с процессом естественной конвекции скорость обтекания частиц Wk пропорциональна произведению частоты © на амплитуду колебаний А [2]:
Wk = a>;4. (20)
При наложении пульсирующего колебания среды на процесс прямого обтекания Wt будет равно:
Wk = V ц!+(2.шл)\ (21)
где и — скорость потока, м/с.
Если на частицы в восходящем потоке жидкости (гравитационный способ) воздействовать поперечными колебаниями, то суммарная скорость обтекания частиц будет определена как сумма скорости взвешивания в условиях пульсации и скорости обтекания в горизонтальном направлении:
Wk = V(4Wgy + (e^A)\ (22J
