Отделение молекулярной сушки пасты нистатина с разработкой процесса самозамораживания продукта, страница 14

Уравнение скорости изменения количества влажного воздуха в камере:

                                                                                                       (64)

Дифференциальные уравнения для скорости изменения давления влажного воздуха и пара, записанные на основе уравнения состояния газов,

для давления водяного пара:

                            ;                                              (65)

для давления влажного воздуха:

                            .                                           (66)

Уравнение материального баланса по массе влажного материала:

                            .                                                                  (67)

Уравнение теплового баланса влажного материала:

                             .                  (68)

Уравнение теплового баланса для паровоздушной смеси в камере:

                            .                           (69)

Преобразованные уравнения (62)¸(69) можно представить системой уравнений (70)¸(78)

           

с начальными условиями (79),  соответствующими решению модели на момент времени 1800 с.:

                                                            .                                          (79)

Результаты расчета приведены на рис.   ÷    и показывают, что время, необходимое для достижения необходимой величины остаточного давления в системе  1,5 мм.рт.ст. составляет 2360с.

Полученные расчетные параметры на этот момент времени являются начальными условиями для моделирования периода замораживания продукта.

2.3.4.Моделирование процесса самозамораживания продукта.

Физическая сущность процесса самозамораживания заключается в том, что материал, помещенный в сушильную камеру, при температуре окружающей среды при достижении среднего или высокого вакуума начинает интенсивно отдавать влагу. При этом отвод теплоты от материала происходит за счет теплоты испарения с понижением температуры ниже точки замерзания, что приводит к образованию в материале кристаллов льда.

Длительность период самозамораживания продукта может быть изменена за счет изменения режимных параметров процесса. При быстром замораживании получается равномерно распределенная мелкокристаллическая структура льда, не нарушающая молекулярную структуру высушиваемого продукта. В этом случае, такая структура замороженной влаги имеет большую поверхность испарения, что позволяет интенсифицировать процесс в последующем периоде сублимации. Таким образом, исходя из соображений сохранения качества продукта и интенсификации последующих периодов молекулярной сушки время периода самозамораживания необходимо сокращать. Это можно достигнуть за счет предварительного прогрева материала до 40¸50 ⁰С, увеличения его поверхности и уменьшения толщины (загрузки сублиматора), предварительной откачки паро – воздушной смеси вакуум – насосасами до остаточного давления 40¸60 мм.рт.ст.

Необходимая  температура сублимации, достигаемая в конце периода самозамораживания продукта, зависит от общего давления паровоздушной смеси. Для большинства материалов конечная температура замерзания, при которой происходит сублимация, находится в пределах от –5 до –18 ⁰С. При этих температурах сублимации в материалах происходят минимальные необратимые изменения  и после их сушки, при обводнении, в этих материалах почти полностью восстанавливается первоночальная структура.

Таким образом в период самозамораживания материала неоходимо соблюдать следующие условия:

1)должна быть обеспечена относительно быстрая откачка паро – воздушной среды смеси из сушильной камеры;

2)интенсивность конденсации паров испаряемой влаги в конденсаторе должна превышать или быть равной максимально возможной интенсивности испарения паров в сушильной камере:

                                                                                                                   (80)

3)температура сублимации должна находиться в пределах  -5¸ -18 ⁰С.