автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Моделирование и анализ энергопотребления различных способов сублимационной сушки

На правах рукописи

Диденко Александр Алексеевич

Моделирование и анализ энергопотребления различных способов сублимационной сушки

05.17.08 Процессы и аппараты химических технологий

АВТОРЕФЕРАТ _ 8 ДЕК 2011

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2011 005005071

005005071

Работа выполнена в Российском химико-технологическом университете им. Д.И. Менделеева

Научный руководитель Доктор технических наук, профессор

Меньшутина Наталья Васильевна Официальные оппоненты Доктор технических наук, профессор, заведующий

кафедрой «электротехники и электроники» Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Комиссаров Юрий Алексеевич Кандидат технических наук, доцент, кафедры «Машины и аппараты пищевых производств» Воронежский государственный университет инженерных технологий, Пойманов Владимир Викторович Ведущая организация Московский государственный университет

инженерной экологии (г. Москва)

Защита диссертации состоится «28» декабря 2011г. в 13:00 часов в Конференц-зале на заседании диссертационного совета Д 212.204.03 в РХТУ им. Д.И. Менделеева по адресу: 125047, г. Москва, Миусская пл., д. 9.

С диссертацией можно ознакомиться в Информационно-библиотечном центре РХТУ им. Д.И. Менделеева.

Автореферат диссертации разослан « » ноября 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.204.03

(ЖенсаАВ.)

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. Сублимационная сушка широко применяется в химической, фармацевтической и пищевой промышленности. Сублимационную сушку (сушку вымораживанием) используют в производствах капрона, лавсана и полиэтилена. Сублимационная сушка незаменима при получении антибиотиков, пищевых продуктов, медицинских препаратов (плазма крови, кровезаменители и т.п.). Технология сублимационного обезвоживания, позволяет сохранить ценные компоненты и полезные свойства термочувствительных продуктов.

В настоящее время на производстве используют вакуумную сублимационную сушку (ВСС), она достаточно проста в использовании, имеет хорошие показатели по выпуску готовой продукции. Однако это энергозатратный процесс. В ряде случаев после получения лиофилизата в ВСС его необходимо измельчить, что приводит к дополнительным энергозатратам, а также к разрушению структуры материала, а в случае получения взрывчатых веществ процесс измельчения крайне опасен.

Применение атмосферной сублимационной сушки (АСС) с использованием распыления и псевдоожижения позволит решить ряд проблем, связанных с формой, размером частиц и структурой получаемого продукта. Отпадет необходимость в использовании дополнительного оборудования для измельчения и гомогенизации. В случае использования АСС и активного гидродинамического режима, возможно значительно улучшить тепло- и массообмен и интенсифицировать процесс в целом. В связи с этим, актуальной задачей является сравнение двух способов сублимационной сушки (атмосферной в активной гидродинамике и вакуумной полочной), с точки зрения энергосбережения.

Работа выполнялась в соответствии с заданием Министерства образования и науки РФ в рамках ФЦНТП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы»: ГК № 02.513.11.3359 «Индустриализация технологий получения наночастиц и наноструктурированных материалов».

Цель работы заключается в моделировании и анализе энергопотребления различных способов сублимационной сушки: авторской разработки - атмосферной сублимационной сушки в активной гидродинамике и традиционной вакуумной сублимационной сушки.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие научно-технические задачи:

• конструирование лабораторной установки для проведения процесса атмосферной сублимационной сушки;

• проведение экспериментальных и аналитических исследований, включающих:

- определение физико-химических свойств выбранных объектов исследования;

- проведение экспериментальных исследований в атмосферной сублимационной установке с целью получения наноструктурированных сферических микрочастиц и

исследования влияния температурных режимов на скорость протекания процесса атмосферной сублимационной сушки;

- проведение экспериментальных исследований в вакуумной сублимационной установке и анализ влияния режимов теплоподвода на время процесса и качественные характеристики материала;

- комплексный анализ сухих материалов;

• разработка математического описания процессов атмосферной сублимационной сушки и вакуумной сублимационной сушки;

• разработка комплекса программ и проведение вычислительных экспериментов с целью выдачи рекомендаций для режимов ведения процессов атмосферной и вакуумной сублимационной сушки;

• подбор типового оборудования и разработка эскизной документации аппаратурного комплекса атмосферной сублимационной сушки;

• анализ энергопотребления вакуумной сублимационной установки, разработанного аппаратурного комплекса без рекуперации отходящего воздуха (изотермические и неизотермические условия) и разработанного аппаратурного комплекса с рекуперацией отходящего воздуха (неизотермические условиях).

Научная новизна. Разработана технология проведения процесса сублимационной сушки при атмосферном давлении в условиях активной гидродинамики с рекуперацией отходящего воздуха, позволяющая получать наноструктурированные микропорошки, характеризующиеся высокой пористостью и сферичностью.

Проведены исследования влияния температурных режимов на скорость протекания процесса атмосферной сублимационной сушки в активной гидродинамике. Рассмотрены варианты совмещения изотермического и неизотермического теплоподвода. Сделаны рекомендации по режимам теплоподвода.

Разработаны модели процессов атмосферной и вакуумной сублимационной сушки с использованием различных математических подходов (механика сплошных сред для описания псевдоожиженного слоя, уравнения в частных производных для описания тепло-и массообмена в неподвижном слое, уравнения кинетики сушки), позволяющие вскрыть процессы и явления в каждой точке аппарата во времени, визуализировать их и провести анализ энергопотребления этих установок при различных вариантах теплоподвода.

Проведен анализ энергопотребления вакуумной сублимационной установки разработанного аппаратурного комплекса без рекуперации отходящего воздуха в изотермических и неизотермических условиях и разработанного аппаратурного комплекса с рекуперацией отходящего воздуха в неизотермических условиях. Было установлено, что наиболее энергетически выгодным является организация процесса сублимации в разработанном аппаратурном комплексе с рекуперацией отходящего воздуха и при неизотермическом теплоподводе.

Практическая значимость. Разработана и практически реализована конструкция лабораторной установки для проведения процесса атмосферной сублимационной сушки в активной гидродинамике.

Проведены серии экспериментов в атмосферной сублимационной сушке и вакуумной сублимационной сушке, направленные на выявление влияния температурных режимов на интенсивность тепло- и массопереноса и качественные характеристики полученных материалов. Проведен комплексный анализ высушенных порошков и подтверждены уникальные характеристики порошков, полученных в атмосферной сублимационной сушке (сферичность и узкое распределение частиц по размерам, высокая пористость, низкая плотность, сохранение химических или биологических свойств при сушке).

Разработан комплекс программ, позволяющий проводить вычислительные эксперименты и подбирать параметры ведения атмосферной и вакуумной сублимационной сушки, разработана визуализация процесса в атмосферной сублимационной установке, что позволяет обучать работе на оборудовании.

Осуществлен подбор типового оборудования для аппаратурного комплекса атмосферной сублимационной сушки в активной гидродинамике и разработан проект эскизной документации, что позволяет в дальнейшем тиражировать данное оборудование.

Апробация. Основные результаты диссертационной работы были доложены на Международной конференции «CHISA-2006», Чешская республика - 2006 г.; «CHISA-2008», Чешская республика - 2008 г.; «Международной конференции молодых ученых по химии и химической технологии МКХТ-2007», Москва - 2009 г.; Международная конференция «WCCE-2009», Канада - 2009 г., Международной конференции «ESCAPE-2010» Италия - 2010 г., Международной конференции с элементами научной школы для молодежи, Россия - 2010 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, из них 4 в журналах, рекомендованных ВАК.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из Введения, 4 глав, Заключения, Приложения 1, списка использованной литературы из 126 наименований. Общий объем работы составляет Ш страницу печатного текста, включая 15 таблиц и 63 рисунка.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении отражена и обоснована актуальность поставленной задачи.

В первой главе рассматриваются теоретические основы процесса сублимационной сушки, при атмосферном давлении, а также в условиях вакуума. Проведен обзор способов реализации и аппаратурного оформления процесса сублимационной сушки с их достоинствами и недостатками. Рассмотрены различные конструкции холодильных машин, описан ряд технических решений по созданию промышленного холода. Проведен литературный обзор математических моделей, описывающих тепло- и массообмен сублимационной сушки, гидродинамику процесса и кинетику.

В соответствии с целью работы и на основании результатов анализа литературных источников была поставлена задача исследования и намечена стратегия ее решения (рис. 1). Стратегия решения поставленной задачи основывалась на трех основных блоках: блок экспериментальных исследований, блок математического моделирования и блок анализа энергопотребления.

52_второй главе описан комплекс экспериментальных и аналитических

исследований, который включал в себя: определение физико-химических свойств исследуемых веществ; экспериментальные исследования АСС в активной гидродинамике в изотермических и в неизотермических условиях; экспериментальные исследования влияния температурных режимов на время сушки в ВСС; комплексный анализ высушенных материалов.

Рис. 1. Стратегия решения поставленной задачи В качестве объектов сушки были использованы растворы декстрана, маннитола и раствор лекарственного препарата N на основе фосфолипидов. При исследовании физико-химических свойств определялись эвтектические температуры исследуемых растворов. Эти исследования проводились с целью установления необходимой температуры проведения процесса. Было установлено для декстрана Тэет=-18,2°С, для маннитола Тэвт=-20,0°С и для лекарственного препарата N Т,ет=-23,0°С.

Исследования АСС проводились в сконструированной лабораторной установке (рис. 2). Процесс сублимационной сушки в разработанной установке проходит в периодическом режиме, состоящем из двух стадий: 1) замораживание; 2) атмосферная сублимационная сушка в псевдоожиженном слое.

На первой стадии раствор осушаемого вещества распыляется при помощи ультразвуковой форсунки, имеющей уникальные характеристики (маленький размер диспергируемых частиц и узкое распределение по размерам). На второй стадии частицы замороженного раствора переносят в сушильную камеру, в которой осуществляется процесс сублимационной сушки в условиях активной гидродинамики.

Рис. 2. Лабораторная установка для сублимационной сушки в условиях активной гидродинамики: 1 - компрессор; 2 - вентиль; 3 - воздушный фильтр; 4 - осушитель воздуха; 5 - вентиль; б -трубчатый теплообменник; 7 - электрический подогреватель воздуха; 8 - сублимационная камера фонтанирующего слоя; 9 - рубашка; 10 - патронные фильтры; 11 -линия подачи замороженного материала; 12 - ультразвуковая форсунка; 13 - емкость для заморозки материала; 14-линия подачи жидкого азота; В-воздух; М-материал; ЗМ-замороженный материал; ОВ-отходящий воздух

В качестве нагнетателя воздуха был использован безмасляный компрессор,

оснащенный воздушными фильтрами. Максимальное давление компрессора составляет 8

бар. После предварительной отчистки от влаги воздух поступает в адсорбционный

осушитель, где осушается до температуры точки росы -40°С. Для охлаждения сухой воздух

подается в трубчатый теплообменник собственной конструкции. В качестве охладителя

используется смесь этилового спирта с сухим льдом, температура холодной бани

составляет -73.3°С. Воздух движется по четырем медным трубкам длиной 2 м с внешним

диаметром 10 мм и толщиной стенки 1 мм. Для регулировки температуры воздуха,

подаваемого в сушильную камеру, после теплообменника был установлен калорифер.

АСС материалов с непрерывным контролем параметров проводилась в разработанной

лабораторной установке. В экспериментах исследовалось влияние температуры и скорости

ожижающего агента. На первом этапе процесс проводился в изотермических условиях,

температуру меняли в диапазоне от -40°С до температуры точки эвтектики для каждого из

веществ. Превышение температуры точки эвтектики на начальных стадиях приводила к

образованию агломератов и расплавлению материала. Процесс АСС исследуемых

материалов проходил в двух периодах: период постоянной скорости и период падающей

скорости сушки, о чем свидетельствуют снятые данные кинетики сушки (представленные

во второй главе диссертации). На графиках присутствуют линейная и нелинейная составляющие, характеризующие, соответственно, первый и второй периоды сушки. Анализ экспериментальных кривых позволил заключить, что при АСС декстрана, второй период наступает после 30 мин. сушки, а общее время составило 260 мин. Для магнитола второй период начался на 40 мин., а общее время составило 320 мин.; для препарата N на основе фосфолипидов второй период начался на 50 мин., а общее время составило 280 мин.

Для препарата N. содержащего фосфолипиды, были проведены исследования по неизотермической двухстадийной сушке. Неизотермическая сушка включает в себя изотермическую стадию и стадию увеличения температуры в ходе проведения процесса (см. табл. 1). Переход к неизотермической сушке позволил сократить время проведения процесса, следовательно, сократить затраты энергии. Также уменьшилось конечное влагосодержание материала.

Таблица 1.

_Условия проведения экспериментов по неизотермической сушке

№

эксперимента

1

Первая стадия

Т,°С

-23

t, мин.

50

Вторая стадия

Т,°С

-5

-10

-15

t, мин.

Остаточное

влагосодержание, %

Общее время сушки, мин.

140

200

250

Материал расплавился

1,5

1,7

1,5

190

250

300

После проведения иеизотермической сушки для препарата N значение влагосодержания уменьшилось с 9% масс, до 1,5% масс., а время сократилось с 280 минут до 190 минут. Таким образом, было установлено, что проведение процесса в неизотермических условиях, с одной стороны, интенсифицирует процесс, сокращая время высушивания, а с другой стороны, несвоевременное повышение температуры может привести к расплавлению материала. В течение первого периода сушки температура сушильного агента (непрерывной фазы) должна быть постоянной и не должна превышать эвтектическую температуру; во втором периоде температура сушильного агента может быть увеличена таким образом, чтобы дисперсная фаза оставалась в области существования «твердого раствора» в соответствии с фазовой диаграммой (см. 2-ю главу диссертации).

Во второй части второй главы описаны эксперименты по ВСС, которые проходили на лабораторной установке Virtis Advantage XL в лаборатории НИИ Биомедхимии РАМН. В ходе проведения исследований было определено, что на проведение процесса сильное влияние оказывает температурный режим сушки, время и скорость охлаждения и нагрева полок, а также время выдержки при определенной температуре.

Исследование ВСС заключалось в определении температурного режима, позволяющего минимизировать время процесса, а следовательно, энергопотребление, но при этом, не ухудшая требуемого качества материала. В ходе исследований подбиралось время и скорость нагрева полок на каждой из стадии эксперимента (см. табл. 2): 1)

замораживание; 2) выход на режим сублимации;3) изотермическая сублимационная сушка: 4) неизотермическая сушка; 5) изотермическая тепловая досушка.

Таблица 2

Условия проведения вакуумной сублимационной сушки

№ —^^^Этап Параметр 1 2 3 4 5 Общее время, ч

1 Температура (°С) от 20 до(-40) от (-40) до (-23) от (-23) до 38 38 87

Скорость (°С/ч) 6,7 1,4 1,4 —

Время (ч) 13,3 24,2 44,2 5,3

2 Температура (°С) ' от 20 до (-50) от (-50) до(-28) -28 от (-28) до 32 32 47,9

Скорость (°С /ч) 15,6 10,5 2,8 -—

Время (ч) 4,5 2,1 9,8 21,8 9,7

3 Температура (°С) от 20 до (-65) от (-65) до(-23) -23 от (-23) до 35 35 33,8

Скорость (°С /ч) 16,7 12,9 4,5 —

Время (ч) 4,2 2,1 10 12,9 4,6

Было установлено, что скорость сушки тем выше, чем температура проведения

изотермической сублимационной стадии сушки ближе к температуре точки эвтектики для данного конкретного вещества. Отмечено, что на общее время сушки влияют время начала повышения температурь! и скорости подъема.

После проведения экспериментов по сублимационной сушке в аппаратах АСС и ВСС, был проведен комплексный анализ высушенных материалов.

Сравнение качества высушенного материала в установках АСС и ВСС позволило сделать выводы о подобных свойствах (среднее значение площади внутренней поверхности для АСС - 120 м2/г; для ВСС - 90 м2/г; размер фосфолипидных мицелл после сушки практически не изменился, степень окисленности не изменилась), однако, на фотографиях (рис. 3) видно, что в установке АСС получены сферические частицы с диаметром 40-50 мкм, а в установке ВСС наблюдается аморфная структура с порами от 20 микрометров.

а б в г

Рис.3. Фотографии образцов, полученных методом электронной микроскопии: а - декстран, 6 - маннитол. в - препарат N на основе фосфолипидов после АСС, г - препарат N на основе фосфолипидов после ВСС

Комплексный анализ свойств частиц, полученных при различных температурных

режимах в АСС, подтвердил уникальность полученных частиц: их сферичность, узкое

распределение частиц по размерам; средний диаметр частиц разных веществ в зависимости от условий диспергирования ультразвуковой форсункой лежал в диапазоне от 30 до 100 мкм и не менялся во время сушки; средний размер пор в зависимости от вещества, концентрации раствора и скорости заморозки составлял от 2 нм до 50 нм; уникально высокую площадь внутренней поверхности от 100 м2/г до 180 м2/г.

Экспериментальные исследования позволили выявить влияние параметров процесса на качество материала, длительность процесса, подобрать устойчивые режимы работы аппаратов.

Третья—глава посвящена математическому моделированию атмосферной сублимационной сушки в аппарате с активной гидродинамикой и вакуумной сублимационной сушки.

Математическое описание процесса атмосферной сублимационной сушки в активном гидродинамическом режиме базируется на положениях механики сплошных сред и представляет собой систему балансовых уравнений, включающих уравнения сохранения массы, импульса и энергии, записанные для непрерывной и дисперсной фаз.

Математическое описание разработано с учетом следующих допущений: 1) дисперсная фаза - монодисперсная, частицы имеют сферическую форму; 2) в процессе сушки отсутствуют такие явления как агломерация, усадка, истирание и разрушение частиц дисперсной фазы; 3) при столкновении частиц со стенками аппарата отсутствуют явления адгезии (отскок частиц); 4) при малых временных диапазонах - процесс квазистационарный; 5) отсутствуют потери тепла в окружающую среду через стенки аппарата (наличие рубашки); 6) отсутствует унос дисперсной фазы за пределы аппарата (наличие фильтров на выходе из камеры); 7) сплошная фаза проходит через камеру по направлению снизу вверх; 8) кинетика сушки частиц дисперсной фазы включает два периода: периоды постоянной и падающей скорости сушки.

Система уравнений математической модели:

Уравнения сохранения массы:

д п

+ (1)

р=1

ft(<xpPp) + V-(<*pPpvp) = -tmpq (2)

р=1

Уравнения сохранения импульса:

д ,

Jt (apPpvp) + V • (apPpvpvp) = V-r,+ apPpg - £ (Rpq + rnpqvpq) {4)

/>=i

Уравнения сохранения энергии для дисперсной и газовой фаз:

¿(*,/>Л)+'V, «4}= -<2?. (5)

(6)

где ц, р - сплошная и дисперсная фаза; ар ац - объемные доли фазы; рр рч - истинные плотности фаз, кг/м3; у,, ур - скорости фаз, м/с; трч - массовый поток из фазы р в фазу <?, кг/с; р - давление, Па; г, - тензор напряженности; g-ускорение свободного падения, м/с2; Яп - сила взаимодействия между фазами, Н; р - плотность кг/м3; к - кинетическая энергия турбулентности, Дж; и - общая скорость, м/с; р - динамическая вязкость, Па*с; е - скорость диссипации кинетической энергии турбулентности Дж/с; Ск ~ производство кинетической энергии турбулентности, вызванное градиентом скорости, (Дж*кг)/(м3*с); ак и ас - числа Прандтля для к и с, соответственно; С,в С2с и С3с - константы; И -удельная энтальпия; д - тепловой поток; - интенсивность теплообмена между дисперсной и сплошной фазами. Уравнения кинетики сПУ

= (1-й период) (7)

1 52Г 2 „

—--= —г +------(2-й период) (81

£> 81 дк2 к дк К '

где IV ~ влагосодержание материала, кг/кг; У/равн - равновесное влагосодержание материала, кг/кг; И'в - влагосодержание сушильного агента, кг/кг; / - время, с; ри -коэффициент массоотдачи кг/м2ч; Ыи - критерий Нусселыпа, м/с; Б - коэффициент молекулярной диффузии, м2/с; д - диффузионный; к- расстояние от центра частицы м

Для описания массообмена первого и второго периода сушки использовались соответственно, линейное уравнение массопередачи и уравнение молекулярной диффузии (2-й закон Фика), записанное в сферических координатах. Система уравнений была дополнена начальными и граничными условиями, для численного решения использовалась неявная разностная схема, которая решается методом прогонки.

Рис. 4. Кривая изменения скорости ожижающего агента и изображение распределения дисперсной фазы

В ходе моделирования был произведен расчет скорости ожижающего агента. Это позволяет определить параметры устойчивого псевдоожижения. В процессе сушки масса дисперсной фазы (материала) меняется почти в 10 раз, что связано с низкой концентрацией

высушиваемого вещества в диспергируемом растворе. На рис. 4 приведена кривая скорости ожижающего агента в зависимости от массы высушиваемого материала и изображения распределения дисперсной фазы в процессе атмосферной сублимационной сушки в псевдоожиженном слое в дискретные моменты времени при варьировании скорости воздушного потока ожижающего агента.

Для определения влияния температурных режимов на интенсивность массопереноса в ходе процесса атмосферной сублимационной сушки с активной гидродинамикой было рассмотрено несколько вариантов ступенчатого варьирования температуры ожижающего агента на входе в сушильную камеру.

На рис. 5 (акцентировано внимание на периоде падающей скорости сушки) изображены зависимости изменения влагосодержания лекарственного препарата N на основе фосфолипидов от времени процесса.

35 т

I -15£

-25

Рис. 5. Изменение влагосодержания препарата N от времени В качестве примера воздействия температурного режима рассмотрены три варианта:

1) двухступенчатое изменение температуры Тнач=-23, Т]=-5, Т2=-1, время перехода, Г, =50

мин., 12=130 мин., 2) двухступенчатое изменение температуры Тнач=-23, Т1=-5, Т2=-1, время

перехода, ^=50 мин., 12=145 мин., 3) трехступенчатое изменение температуры Тиа,,=-23, Т[=-

5, Т2=-1, Т3=0, время перехода, 1,=50 мин., 12=90 мин., Ь=115мии.

Моделирование процесса неизотермической сушки показало, что увеличение

температуры во втором периоде сушки ускоряет процесс, что подтверждается и

экспериментальными данными. В ходе моделирования было рассмотрено

мультиступенчатое увеличение температуры в ходе процесса сублимационной сушки

лекарственного препарата N на основе фосфолипидов. Результаты расчетов показали

заметное увеличение скорости сушки при повышении температуры ожижающего агента. В

третьем случае сушка составила 140 мин.

Во второй части третьей главы описана модель вакуумной сублимационной сушки. При разработке математической модели были приняты следующие допущения: 1) все потоки тепла и массы в системе имеют одно измерение и направлены перпендикулярно к поверхностям; 2) сушка вымораживанием протекает под воздействием теплового излучения от полки сверху и кондуктивного теплоподвода от полки снизу; 3) во время сушки замороженный материал условно можно разделить на 2 части: верхняя часть - слой высушенного материала (Я), нижняя часть - слой замороженного материала (С); 4) граница между слоями в процессе сушки движется сверху вниз; 5) влагосодержание замороженного материала принимается равным начальному, влагосодержание высушенного материала -равновесному; 6) высушенные и замороженные участки рассматриваются как гомогенные, с точки зрения постоянства теплопроводности, плотности и удельной теплоёмкости, описываемых при помощи равновесных значений.

Модель состоит из балансовых уравнений для областей (С) и (К) (рис. 6) и соответствующих граничных и начальных условий. Соответственно, дифференциальные уравнения и их граничные условия могут быть записаны в виде: для слоя С (замороженный слой)

Уравнение теплопроводности для замороженного материала:

Взкуум

т.

-<№ОДфс{1)] Тешюгов

Ть«Т.р)>Т, излучение

.........

т.

ч т,

я '1

д2Тс ' 8х>

дТс 81

, где 0<,х<Х{1), />0

(9)

таплоподвоа Рис. 6 Схема процесса ВСС

Уравнение изменения температуры тонкого слоя на границе с сухим слоем за счет испарения:

8ХС Л

-, где

х = Хс(0,

(>0

Уравнение изменения влагосодержания в замороженном слое:

<МС _ -То) Л АН3ХС

для слоя К {высушенный слой)

Уравнение теплопроводности для высушенного материала:

(Ю)

(П)

8% _ 8ТК

, где

Хс (¡)<х< Ь, г>0

(12)

" дх1 81

Уравнение изменения температуры тонкого слоя сухого материала на границе с замороженным слоем:

дХ,

81 4 ' 8, Уравнение изменения влагосодержания в высушенном слое:

1>0

(13)

4,(7;-71)

Л Ьр ДЯ5(£-Хя)' У '

где, I - коэффициент теплопроводности, Вт/мК; Ь ~ толщина слоя материала, м; х - координата; / - время, мин.; IV — среднее влагосодержание по исходному материалу, % масс.; р - насыпная плотность высушенного материала, кг/м3; АН$ - равновесная теплота сублимации, кДж/кг; Хс - положение границы между замороженным и высушенным слоями материала; Тя - температура в слое высушенного материала, °С; Тс - температура в слое замороженного материала, °С; Т0 - температура полки, °С; Т$ - равновесная температура сублимации, °С; Тн - температура излучающей поверхности, °С; Т1 - температура поверхности материала, нагреваемой излучением, °С; Хц - положение границы между замороженным и высушенным слоями материала при наличии нагрева излучением; используемые в модели индексы: е/ - замороженный слой; ей-высушенный слой; ед -равновесный слой; г - исходный (замороженный) слой.

На границе раздела фаз должно выполнятся равенство температур ТК=ТС, а также

равенство потоков тепла и влажности. Уравнения дополнены начальными и граничными условиями.

Рис. 7. Результаты расчета программного обеспечения для моделирования ВСС: а, в - температурные профили изотермических стадий, б - температурный профиль неизотермической стадии, г, д, е, соответствующие им зависимости влагосодержания от времени проведения процесса

В результате моделирования ВСС были рассчитаны температурные профили для трех участков сублимационной сушки и соответствующие им графики изменения влагосодержания во времени (рис. 7).

Графики сублимационной сушки показывают характер изменения температуры в процессе ВСС. На первой (рис. 7а) и третьей (рис. 7в) стадиях сушки температура не меняется, следовательно, во всем объеме высушиваемого вещества она остается неизменной.

На основе расчетов были определены параметры проведения процесса - его

температурный режим. Первая и вторая стадии процесса ВСС - заморозка и выход на режим сублимации - не рассматривались в математической модели, и скорость изменения температуры на них выставлялась максимально возможная для лабораторной установки. Третью стадию - сублимационную сушку - необходимо проводить в изотермических условиях при температуре -23°С и сушить 7,8 часа. На четвертой стадии неизотермичной сушки скорость подъема температуры должна составлять 4,2 °С/ч и длиться 10,5 часов. Пятую стадию - температурную изотермическую досушку необходимо проводить в изотермических условиях при температуре 22 °С в течение 3,3 часа.

Проведя эксперимент ВСС по данным, полученным в ходе моделирования, удалось сократить время сушки с 33,8 часов, до 26,6 часов при сохранении качества материал.

В заключительном разделе третьей главы описан комплекс программ, состоящих из программы, предназначенной для расчета процесса ВСС, и виртуальной лабораторной программы для расчета атмосферной сублимационной сушки. Варьируя параметрами, пользователь наблюдает за результатами расчетов, определяя благоприятные условия ведения процесса вакуумной и атмосферной сублимационной сушки. Исследуя различные режимы процесса, можно повысить эффективность, уменьшив время сушки.

В четвертой главе осуществлен подбор типового оборудования для аппаратурного комплекса атмосферной сублимационной сушки в активной гидродинамике, и разработан

Рис. 8. Аппаратурный комплекс атмосферной сублимационной установки: 1 - компрессор: 2 — вентиль; 3 - воздушный фильтр; 4 — трехходовой клапан; 5- осушитель воздуха; 6 - вентиль; 7 — испаритель хладагента холодильной установки; 8 - электрический подогреватель воздуха; 9 — сублимационная камера псевдоожиженного слоя; 10 — рубашка; 11 - патронные фильтры; 12 - компрессор холодильной установки; 13 - конденсатор холодильной установки; 14 — ресивер хладагента; 15 - дроссель; 16 -линия подачи замороженного материала; 17 - ультразвуковая форсунка; 18 - емкость для заморозки материала; 19- линия подачи жидкого азота; В — воздух; ОЖ - ожженный газ; М- материал; ЗМ— замороженный материал

Во второй части четвертой главы проведен анализ энергопотребления различных

способов организации сублимационной сушки: вакуумной сублимационной установки;

разработанного аппаратурного комплекса без рекуперации отходящего воздуха в изотермических и неизотермических условиях; разработанного аппаратурного комплекса с рекуперацией отходящего воздуха в неизотермических условиях.

Была предложена схема рекуперации отработанного холодного воздуха, которая позволила сократить энергетические затраты на охлаждение ожижающего агента, а также снизить затраты на воздух (рис. 8). Система рекуперации заключается в том, что воздух, прошедший через патронные фильтры на выходе из сушильной камеры, идет на охлаждение конденсатора холодильной установки (13), далее воздух через трехходовой клапан (4) попадает снова в осушитель и цикл повторяется. Избыточный воздух выбрасывается из осушителя в процессе его регенерации. Данная организация системы позволит экономить на воздушном охлаждении, а также на затратах нагнетающего компрессора. Рассчитано, что при использовании данной схемы можно сократить энергопотребление на 47,5 кДж/(кг высушенного материала), что составляет 11%.

Приведен анализ энергопотребления четырех способов организации сублимационной сушки (см. табл. 3). Изучив процессы атмосферной и вакуумной сублимационной сушки, можно увидеть, что с энергетической точки зрения процесс атмосферной сублимационной сушки представляется более выгодным в сравнении с сублимацией в вакууме при соблюдении определенных условий: обеспечении интенсивного тепло- и массообмена и рекуперации отходящего воздуха.

Таблица 3.

Сравнительный анализ энергопотребления

Способ сублимационной сушки ВСС АСС (изотермические условия) АСС (неизотермические условия) АСС (неизотермические условия и система рекуперации)

Удельные затраты на кг материала, кДж/кг 844,66 634,67 430,67 383,17

Удельные затраты на кг испаренной влаги, кДж/кг 939,89 713,02 479,33 426,46

Таким образом, наиболее энергетически выгодным является организация процесса сублимации в разработанном аппаратурном комплексе с рекуперацией отходящего воздуха и при неизотермическом теплоподводе.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ

1. Разработана и практически реализована конструкция лабораторной установки для проведения процесса атмосферной сублимационной сушки в активной гидродинамике.

2. На лабораторной установке собственной конструкции проведены экспериментальные исследования атмосферной сублимационной сушки по получению наноструктурированных сферических микрочастиц. Способ атмосферной сублимационной сушки в аппарате с активной гидродинамикой является инновационным и имеет следующие преимущества: интенсивный тепло- и массообмен, высокую скорость удаления влаги, малое время

процесса, отсутствие вакуума, возможность получения порошкообразных материалов с заданными размерами частиц (сохранение первоначальной структуры и активных веществ). Получен патент на полезную модель.

3. Проведены исследования влияния температурных режимов на скорость протекания процесса атмосферной сублимационной сушки в активной гидродинамике. Рассмотрены варианты совмещения изотермического и неизотермического теплоподвода. Определено, что проведение процесса в неизотермических условиях, с одной стороны, интенсифицирует процесс, сокращая время высушивания, а с другой стороны, несвоевременное повышение температуры может привести к расплавлению материала. Сделаны рекомендации по режимам теплоподвода.

4. Проведены экспериментальные исследования по вакуумной сублимационной сушке препарата N, содержащего фосфолипиды. Исследовано влияние температурных режимов ведения процесса на интенсивность сушки. Основными параметрами, влияющими на скорость процесса, являются: температура заморозки и скорость ее достижения; температура на стадии изотермической сушки; скорость подъема температуры на стадии неизотермической сушки и температура тепловой досушки материала.

5. Проведен комплексный анализ высушенных порошков, включающий: определение остаточного влагосодержания, морфологию частиц и распределение частиц по размерам, оценку показателей качества препарата N, включающую в себя определение индекса окисленности и размера фосфолипидных мицелл в высушенном препарате N.

6. Разработаны модели вакуумной сублимационной сушки и атмосферной сублимационной сушки. Разработан комплекс программ, позволяющий проводить вычислительные эксперименты и выдавать рекомендации для режимов ведения процессов. Используя рекомендованные данные, удалось сократить время проведения процессов атмосферной и вакуумной сублимационной сушки.

7. Осуществлен подбор типового оборудования для аппаратурного комплекса атмосферной сублимационной сушки в активной гидродинамике, и разработан комплект эскизной документации.

8. Проведен анализ энергопотребления вакуумной сублимационной установки, разработанного аппаратурного комплекса без рекуперации отходящего воздуха в изотермических и неизотермических условиях и разработанного аппаратурного комплекса с рекуперацией отходящего воздуха в неизотермических условиях. Было установлено, что наиболее энергетически выгодным является организация процесса сублимации в разработанном аппаратурном комплексе с рекуперацией отходящего воздуха и при неизотермическом теплоподводе.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Диденко A.A., Троянкин А.Ю., Каталевич A.M., Меньшутина Н.В. Экспериментальные и аналитические исследования тонкодисперсных порошков,

полученных методом сублимационной сушки в условиях активной гидродинамики // ВестникМИТХТ.-2011. Т. 6. № 1. С. 74-78.

2. Диденко А.А., Троянкин А.Ю., Каталевич A.M., Меньшутина Н.В. Сравнение двух способов сублимационной сушки // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2011. Т. 54. Вып. 11. С. 122-125.

3. Диденко А.А., Ершова А.Н., Гордиенко М.Г., Меньшутина Н.В. Моделирование вакуумной сублимационной сушки // Программные продукты и системы. - 2011. №5 С. 182-185.

4. Диденко А.А., Мишина Ю.В., Меньшутина Н.В. Виртуальный лабораторный практикум по изучению гидродинамики псевдоожижанного слоя // Информационные ресурсы России. - 2007. - №1. - С. 21-23.

5. Didenko A., Zerkaev A.., Korneeva A., Menshutina N., Leuenberger Н. Modeling of freeze diying in fluidized bed // CD-ROM Proceedings of 8th World Congress of Chemical Engineering (WCCE 2009). - Montreal, Canada. - 2009. - 3p.

6. Патент на полезную модель № 98672 Н.В. Меньшутина, А.И. Зеркаев, М.Г. Гордиенко, А.А. Диденко - дата приоритета 14.10.2008.

7. Каталевич A.M., Троянкин А.Ю., Диденко А.А., Зеркаев А.И., Леуенбергер X. Атмосферная сублимационная сушка в фонтанирующем слое как процесс для получения фармацевтических микропорошков с заданной структурой // Инновации и инвестиции для модернизации и технологического перевооружения экономики России. Сб. материалов -ФГУ НИИ РИНКЦЭ, НП «Инноватика», 2010. - С. 232-234.

8. Makovskaya Y.V., Menshutina N.V., Gordienko M.G., Didenko А.А. Integrated System Approach To Modeling Of Optimal Quality Of Pharmaceutical Encapsulated Products // CD-ROM Proceedings of 20th European Symposium on Computer Aided Process Engineering -ESCAPE20 / S. Pierucci and G. Buzzi Ferraris (Editors), Elsevier B.V. - 2010. - 1509-1513 pp.

9. Диденко А.А Каталевич A.M., Троянкин А.Ю., Зеркаев А.И., Леуенбергер X. Тонкодисперсные фармацевтические порошки, полученные методом атмосферной сублимационной сушки в условиях активной гидродинамики // Инновационные материалы и технологии в химической и фармацевтической отраслях промышленности: Сборник докладов Международной конференции с элементами научной школы для молодежи /. -2010. - C.102-I04.

10. Didenko A A Malasov A, Mishina J. V. Virtual laboratory for the purpose of education in the field of chemical and pharmaceutical technology // CD-ROM of Full Texts of 17th International Congress of Chemical and Process Engineering, CHISA-2006,27-31 August2006, Rague, Czedi Republic

11. Didenko AA,PUchl®vMN,lVfenshutmaN.V,Ija]ejibet^r H. Innovation method in development of a virtual laboatoiy practicum // CD-ROM of Full Texts of 17th International Cbngiess of Chemical and Proces Engineering, CHISA-2008,24-28 August2008, Prague, Czech Republic.

12. Двденко AA, Пучков МН, Леуенбергер Г, Меньшутина HJB. инновационный метод создания виргуальпьк лабораторных пракшкумов // Международная конференция молодых ученых по химии и хим^ижой Texncnoiwi «МКХТ2006», РХТУ им. ДИ. Менделеева, Москва, 2007, XX.

Заказ № 103_Объём 1.0 пл. _Тираж 100 экз.

Издательский центр РХТУ им. Д.И. Менделеева

Введение.

Глава 1. Литературный обзор.

1.1. Сублимационная сушка.

1.1.1. Атмосферная сублимационная сушка.

1.1.2. Вакуумная сублимационная сушка.

1.2. Холодильные системы.

1.3. Установки для сублимационной сушки.

1.4. Математическое моделирование процесса сублимационной сушки.

1.4.1. Математические модели, описывающие замораживание в процессе сублимационной сушки

1.4.2. Математические модели, описывающие тепло-, массообмен вакуумного сублимационного обезвоживания в неподвижном слое.

1.5. Пакеты программ для расчета гидродинамики в аппаратах псевдоожиженного слоя

1.6. Постановка задачи.

Глава 2. Экспериментальные исследования сублимационной сушки в условиях активной гидродинамики при атмосферном давлении и в неподвижном слое в условиях вакуума

2.1. Объекты сушки.

2.2. Определение эвтектических температур исследуемых растворов.

2.3. Экспериментальные исследования атмосферной сублимационной сушки.

2.3.1. Экспериментальная установка атмосферной сублимационной сушки.

2.3.2. Исследование кинетики атмосферной сублимационной сушки в условиях активной гидродинамики.

2.3.3. Исследование кинетики процесса неизотермической атмосферной сублимационной сушки в условиях активной гидродинамики.

2.3.4. Результаты исследования кинетики атмосферной сублимационной сушки.

2.4. Экспериментальные исследования вакуумной сублимационной сушки препарата К, содержащего фосфолипиды.

2.4.1. Экспериментальная установка вакуумной сублимационной сушки.

2.4.2. Экспериментальные исследования вакуумной сублимационной сушки.

2.5. Аналитические исследования высушенных веществ.

2.5.1. Остаточное влагосодержание.

2.5.2., Морфология высушенных частиц.

2.5.3. Определение поверхностной структуры.

2.5.4. Оценка показателей качества препарата >1, полученного методом вакуумной сублимационной сушки.

2.5.5. Определение размера мицелл в высушенном препарате N.

Глава 3. Математическое моделирование сублимационной сушки.

3.1. Математическое моделирование процесса атмосферной сублимационной сушки

3.1.1. Описание и модельные представления.

3.1.2. Допущения и описание массообмена, передачи импульса, теплообмена и кинетики

3.1.3. Результаты моделирования атмосферной сублимационной сушки в активной гидродинамике.

3.2. Математическая модель процесса вакуумной сублимационной сушки.

3.2.1. Описание модели вакуумной сублимационной сушки.

3.2.2. Результаты моделирования вакуумной сублимационной сушки.

3.3. Экспериментальные обоснования результатов математического моделирования.

3.4. Комплекс программ для расчета атмосферной и вакуумной сублимационной сушки

Глава 4. Энергосбережение при проведении процессов сублимационной сушки.

4.1. Подбор типового оборудования для проведения процесса атмосферной сублимационной сушки.

4.2 Методика и результаты расчета энергетических затрат на проведение вакуумной сублимационной сушки.

4.3. Расчет энергетических затрат на проведение процесса сушки в атмосферной сублимационной установке.

4.3.1. Расчет энергетических затрат на атмосферную сублимационную сушку препарата N в изотермических условиях.

4.3.2. Расчет энергетических затрат на атмосферную сублимационную сушку препарата N в неизотермических условиях.

4.3.3. Схема рекуперации холодного воздуха.

4.4. Сравнительный анализ энергопотребления различных способов сублимационной сушки

Сублимационная сушка широко применяется в химической, фармацевтической и пищевой промышленности. Сублимационную сушку (сушку вымораживанием) используют в производствах капрона, лавсана и полиэтилена. Сублимационная сушка незаменима при получении антибиотиков, пищевых продуктов, медицинских препаратов (плазма крови, кровезаменители и т.п.). Технология сублимационного обезвоживания, позволяет сохранить ценные компоненты и полезные свойства термочувствительных продуктов.

В настоящее время на производстве используют вакуумную сублимационную сушку (ВСС), она достаточно проста в использовании, имеет хорошие показатели по выпуску готовой продукции. Однако это энергозатратный процесс. В ряде случаев после получения лиофилизата в ВСС его необходимо измельчить, что приводит к дополнительным энергозатратам, а также к разрушению структуры материала, а в случае получения взрывчатых веществ процесс измельчения крайне опасен.

Применение атмосферной сублимационной сушки (АСС) с использованием распыления и псевдоожижения позволит решить ряд проблем, связанных с формой, размером частиц и структурой получаемого продукта. Отпадет необходимость в использовании дополнительного оборудования для измельчения и гомогенизации. В случае использования АСС и активного гидродинамического режима, возможно значительно улучшить тепло- и массообмен и интенсифицировать процесс в целом. В связи с этим, актуальной задачей является сравнение двух способов сублимационной сушки (атмосферной в активной гидродинамике и вакуумной полочной) с точки зрения энергосбережения.

Цель работы заключается в моделировании и анализе энергопотребления различных способов сублимационной сушки: авторской разработки -атмосферной сублимационной сушки в активной гидродинамике и традиционной вакуумной сублимационной сушки.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие научнотехнические задачи:

• конструирование лабораторной установки для проведения процесса атмосферной сублимационной сушки;

• проведение экспериментальных и аналитических исследований, включающих: определение физико-химических свойств выбранных объектов исследования; проведение экспериментальных исследований в атмосферной сублимационной установке с целью получения наноструктурированных сферических микрочастиц и исследования'влияния температурных режимов на скорость протекания процесса атмосферной сублимационной сушки;

- проведение экспериментальных исследований в вакуумной сублимационной установке и анализ влияния режимов теплоподвода на время процесса и качественные характеристики материала;

- комплексный анализ сухих материалов;

• разработка математического описания процессов атмосферной сублимационной сушки и вакуумной сублимационной сушки;

• разработка комплекса программ, и проведение вычислительных экспериментов с целью выдачи рекомендаций для режимов ведения процессов атмосферной и вакуумной сублимационной сушки;

• подбор типового оборудования и разработка эскизной документации аппаратурного комплекса атмосферной сублимационной сушки;

- анализ энергопотребления вакуумной сублимационной установки, разработанного аппаратурного комплекса без. рекуперации отходящего воздуха (изотермические и неизотермические условия) и разработанного аппаратурного комплекса с рекуперацией отходящего воздуха (неизотермические условиях).

Диссертационная работа представлена в четырех главах и, посвящена разработке новой технологии атмосферной сублимационной сушки в активном гидродинамическом режиме для получения-фармацевтических порошков.

В первой главе диссертационной работы рассмотрены* теоретические основы сублимационной сушки. Проанализированы различные способы сублимационного обезвоживания, проведено сравнение вакуумной сублимационной сушки и атмосферной: Проведен обзор способов реализации и аппаратурного оформления процесса сублимационной сушки с их достоинствами и недостатками как в аспекте: энергопотребления^ так и в аспекте качества высушиваемых материалов. Анализ литературных данных позволил дать предпосылки для; создания схемы воздухоподготовки с возможностью рекуперации отходящего газа, тем самым сократить энергопотребление на проведение процесса атмрсферной сублимационной; сушки в условиях активной гидродинамики; Сделан, вывод о том, что способ атмосферной сублимационной сушки дисперсных материалов представляет собой альтернативу классическому и широкораспространенному способу сублимационного обезвоживания в вакууме.

Рассмотрены различные способы,математического моделирования процесса сублимационной* сушки. Рассмотренные математические модели- не: всегда; учитывают все параметры ведения процесса и зачастую пренебрегают некоторыми физическими и физико-химическими явлениями:, происходящими в процессе сублимационной, сушки. В^ случае атмосферной сублимационной сушки, следует рассматривать не только уравнения,, описывающие тепло- и массообмен, но и уравнения кинетики первого и, если требуется, второго периода, а также учитывать влияние гидродинамического . режима на интенсивность, процесса массопереноса.

Вторая глава посвящена: экспериментальным исследованиям атмосферной сублимационной сушки в условиях активной гидродинамики, вакуумной сублимационной сушки и комплексному анализу свойств высушиваемых материалов, направленных на изучение кинетики, и гидродинамики и тепломассообмена процесса,, а также оценку качества высушиваемых материалов, и энергопотребления.

Экспериментальные исследования атмосферной; сублимационной сушки были проведены: на сконструированной; лабораторной: установке, исследования вакуумной сублимационной сушки проводились в лаборатории НИИ

Биомедхимии РАМН.

Комплекс экспериментальных и аналитических исследований позволил выявить влияние температурных режимов ведения процесса сублимационной сушки, а также, в случае с атмосферной сублимационной сушкой гидродинамических режимов на скорость и интенсивность протекания массопереноса в процессе сублимационной сушки, на качество получаемого материала, форму, и структуру и гранулометрический состав получаемых материалов.

Третья глава посвящена математическому моделированию атмосферной сублимационной сушки в условиях активной гидродинамики и вакуумной сублимационной сушки. В основу математического описания атмосферной сублимационной сушки легла система балансовых уравнений, включающих уравнения сохранения массы, импульса и энергии, записанные для непрерывной и дисперсной фаз и дополненные начальными и граничными условиями и дополнительными соотношениями. Численное решение системы уравнений математической модели позволило исследовать гидродинамику псевдоожиженного слоя, тепло-, массообмен атмосферной сублимационной сушки. Разработанная модель вакуумной сублимационной сушки позволила подобрать температурные режимы процесса, тем самым интенсифицировать массоперенос и сократить время сушки.

В четвертой главе дан анализ энергетических затрат на проведение сублимационной сушки различными способами. Рассчитывалось энергопотребление на проведение вакуумной сублимационной сушки, атмосферной сублимационной сушки в условиях активной гидродинамики с изотермическим и неизотермическим теплоподводом.

Дано описание и составлена эскизная документация (см. приложение) аппаратного комплекса атмосферной сублимационной сушки в активной гидродинамике с возможностью рекуперации отходящего воздуха. В результате анализа энергопотребления было подтверждено, что удельные энергетические затраты на проведение процесса сублимационной сушки в разработанном аппаратурном комплексе ниже, чем в рассматриваемой вакуумной сублимационной установке.

Работа выполнялась в соответствии с заданием Министерства образования и науки РФ в рамках ФЦНТП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы»: ГК № 02.513.11.3359 «Индустриализация технологий получения наночастиц и наноструктурированных материалов».

Автор выражает глубокую благодарность руководителю работы д.т.н., профессору Менынутиной Н.В., старшему преподавателю к.т.н. Гордиенко М.Г., а также сотрудникам и аспирантам научной группы.

Результаты исследования остаточного влагосодержания

Название вещества Остаточное влагосодержание % масс декстран 7 маннитол 6 препарат N на основе фосфолипидов (АСС) (изотермическая сушка) 9 препарат N на основе фосфолипидов (АСС) (неизотермическая сушка таб. 2.4 эксп. № 2) 1,5 препарат N на основе фосфолипидов (ВСС) (среднее значение по трем экспериментам таб. 2.6 эксп. № 2, 3) 1,1

2.5.2. Морфология высушенных частиц

Морфологические исследования высушенных материалов заключались в определении формы и гранулометрического состава, полученных микрочастичек материала, проведении анализа удельной внутренней поверхности частичек материала, а также в определении размера пор.

Полученные образцы были исследованы методом сканирующей электронной микроскопии. Фотографии высушенных порошков (рис. 2.21-2.24) были сделаны на сканирующем электронном микроскопе Hitachi 4

Ultra-high Resolution Scanning Electron Microscope S-4800 в Женевском университете. Полученные в атмосферной сублимационной сушке микропорошки характеризуются сферичностью частиц, узким распределением частиц по размерам и высокой пористостью. Размер частиц порошка в процессе сублимационной сушки в условиях активной гидродинамики при значительном падении массы существенно не изменяется, что приводит к высокой пористости и малой плотности частиц.

Материал, полученный в ходе вакуумной сублимационной сушки, был предварительно освобожден от флакона и разломан. Истиранию и измельчению высушенный материал не подвергался с целью сохранения неизменной внутренней структуры. Полученные образцы представляют собой пористую аморфную массу (рис. 2.24).

10 мт ЕНТ - 4.00 kV WD ■ 11.3 mm Signal A = SE2 Bl.: 10.00 pm |—-1 Output To = Display/File File Name » manitol8 .tif Date :8 Nov 2010

1 pm EHT = 4.00 kV WD * 11.3 mm Signal A = SE2 Bl.: 10.00 pm Date :8 Nov 2010 |—| Output To = Display/File File Name = manitol7.tif Time : 10:05:44

Рис. 2.22. Фотографии высушенных частиц маннитола

20 Mm Mag = 500 X EHT = 4.00 kV WD = 9.4 mm Signal A = SE2 Bl.: 10.00 pm Date :8 Nov 2010 |-1 Output To = Display/File File Name = fosfolipid3.tif Time :10:27:51

Рис. 2.24. Фотографии высушенных частиц препарата N (ВСС)

Дальнейшие исследования при помощи электронной микроскопии показали, что частицы высушиваемого вещества имеют развитую и хорошо выраженную пористую структуру (рис. 2.21-2.23).

Анализ данных сканирующей электронной микроскопии, для материалов, полученных в сконструированной лабораторной установке, позволил рассчитать распределение частиц по размерам.

На рис. 2.24 представлены графики распределения частиц высушенных материалов по размерам. размер частиц, мкм

Рис. 2.24. График распределения частиц по размерам: а — декстран; б — маннитол; в - препарат N на основе фосфолипидов АСС в изотермических условиях; г - лекарственный препарат N на основе фосфолипидов АСС в неизотермических условиях

Исследования показали, что средний размер частиц высушенных материалов лежит в диапазоне от 30 до 60 мкм

2.5.3. Определение поверхностной структуры

Дополнительно для декстрана, маннитола и препарата >1, полученного в вакуумной сушилке и в атмосферной, была проведена оценка поверхностной структуры (объем и площадь нанопор). Данное исследование проводилось

80 методом азотной порометрни на оборудовании Nova Quantachrome Instruments (рис. 2.25) в университете города Гамбурга.

Рис. 2.25. Автоматический анализатор удельной поверхности и размера пор NOVA Quantachrome Instruments

Используемый прибор в силу своей конструкции и специализации рассчитывал количество и размер исключительно пор лежащих в диапазоне от 1 нм до 10 нм, тем самым поры с микроразмерами не идентифицировались. Для расчета распределения пор по размерам главным образом использовался метод BET (метод предложен Брунауэром, Эмметом и Тейлором); был вычислен общий объем и средний радиус пор. По модели BET была оценена площадь внутренней поверхности. Характеристики частиц порошков высушенных веществ представлены в таблице 2.5.

Заключение

В результате проделанной работы можно сделать следующие выводы:

1. Разработана и практически реализована конструкция лабораторной установки для проведения процесса атмосферной сублимационной сушки в активной гидродинамике.

2. На лабораторной установке собственной конструкции проведены экспериментальные исследования атмосферной сублимационной сушки по получению наноструктурированных сферических микрочастиц. Способ атмосферной' сублимационной сушки в аппарате с активной гидродинамикой является инновационным и имеет следующие преимущества: интенсивный тепло-и массообмен, высокую скорость удаления влаги, малое время процесса; отсутствие вакуума, возможность получения порошкообразных материалов с заданными размерами частиц (сохранение первоначальной структуры и активных веществ). Получен патент на полезную модель № 98672 Н.В. Меньшутина, А.И. Зеркаев, М.Г. Гордиенко, A.A. Диденко - дата приоритета 14.10.2008.

3. Проведены исследования влияния температурных режимов, на. скорость протекания процесса атмосферной- сублимационной сушки в. активной гидродинамике. Рассмотрены варианты совмещения изотермического и неизотермического теплоподвода. Определено, что проведение процесса в неизотермических условиях, с одной, стороны, интенсифицирует процесс, сокращая» время высушивания, а с другой стороны, несвоевременное повышение температуры может привести к расплавлению материала. Для исследуемого препарата N на основе фосфолипидов найдено; что повышение температуры ожижающего агента возможно при достижении, остаточного влагосодержания 20 % масс.

4. Проведены экспериментальные исследования по вакуумной сублимационной сушке препарата N, содержащего фосфолипиды. Исследовано влияние температурных режимов ведения процесса на интенсивность сушки.

Основными параметрами, влияющими на скорость процесса, являются: температура заморозки и скорость ее достижения; температура на стадии изотермической сушки; скорость подъема температуры на стадии неизотермической сушки и температура тепловой досушки материала.

5. Проведен комплексный анализ высушенных порошков, включающий: определение остаточного влагосодержания; морфологию частиц; оценку показателей качества препарата 14, включающую в себя определение индекса окисленности и размера фосфолипидных мицелл в высушенном препарате N.

6. Разработаны математические модели вакуумной сублимационной сушки и атмосферной сублимационной сушки. Разработан комплекс программ, позволяющий проводить вычислительные эксперименты и выдавать рекомендации для режимов ведения процессов. Используя рекомендованные данные, удалось сократить время проведения процессов атмосферной и вакуумной сублимационной сушки.

7. Осуществлен подбор типового оборудования для аппаратурного комплекса атмосферной сублимационной сушки в активной гидродинамике и разработан комплект эскизной документации.

8. Проведен анализ энергопотребления вакуумной сублимационной установки разработанного аппаратурного комплекса без рекуперации отходящего воздуха в изотермических и неизотермических условиях и разработанного аппаратурного комплекса с рекуперацией отходящего воздуха в неизотермических условиях. Определено, что наиболее энергетически выгодным является организация процесса сублимации в разработанном аппаратурном комплексе с рекуперацией отходящего воздуха и при неизотермическом теплоподводе.

1. Камовников Атмосферная сублимационная сушка пищевых продуктов. -М.: Колос. 1994. 225 с.

2. Журавская Н.К., Камовников Б.П., Джамаль М.А., Бабицкая H.A. Атмосферная сублимационная сушка мясопродуктов //Холодильная техника, 1986.-№1.-С. 32-34.

3. Джамаль М.А., Камовников Б.П., Антипов A.B., Бабицкая H.A. Исследование процесса производства сублимированных мясопродуктов при атмосферном давлении // Пути интенсификации производства и применения холода в отраслях АПК: тезисы докладов. — М., 1985.

4. Лыков A.B. Теория сушки. М., Энергия, 1968.

5. Лыков A.B., Грязнов A.A. Молекулярная сушка. М., Пищепромиздат, 1956. - С. 268.

6. Бабицкая H.A. Разработка процесса атмосферной сублимационной сушки для продуктов животного происхождения. Дисс. канд. техн.наук. М., — 1990.

7. Woodward Н.Т. Freeze drying without vacuum // Food Engineering. -1963.-V. 35.-P. 95-97.

8. Чагин O.B., Кокина H.P., Пастин B.B. Оборудование для сушки пищевых продуктов — Иваново.: Иван. хим. технол. ун-т, 2007. — 138с.

9. Муштаев В.И., Тимонин A.C., Лебедев В .Я. Конструирование и расчёт аппаратов со взвешенным слоем. М., Химия, 1991. - 344 с.

10. Kudra Т. Mujumdar A. S. Advanced drying technologies. — Marcel Dekker Inc., New York, Basel, 2002. 459 p.

11. Sonner С. Protein-loaded powders produced by spray freeze-drying //1.t,1. Thesis.-2002.- 152 p.

12. Clark J.P., King С J. Chem. Eng. Progr. Symp. Ser. 1971. - V. 67. - P. 102111.

13. Jones R.L., King CJ. AlChe Symposium Series. 1977. - V. 73. - P. 113-123.

14. Антипов A.B., Урьяш О.Б., Бабицкая H.A., Дугаров Ц.Б. Сублимационная сушка тонкодисперсных порошков при атмосферном давлении // Холодильная техника. — 1979.

15. Mink W.H., Sachsel G.H. Chem. Eng. Progr. Symp. Ser. -1968. V. 64. - P. 5459.

16. Malecki G.J., Shinde P., Vjgan A.I., Farkas D.F. // Food technology. 1970. -V. 24, P. 601-603.

17. Сублимационная сушка пищевых продуктов животного происхождения за рубежом: Обзор.информ. М.: ЦНИИТЭИ мясо-молпром, 1972. -56 с. (Сер.: Мясная промышленность. Цельномолочная промышленность).

18. Erbil А.С. Prediction of the fountain heights in fine particles spouted bed systems // Journal of Engineering and Environmental Sciences. 1998. - V. 22, P. 47 -55.

19. Guo Q., Hikida S., Takahakashi Y., Nakagava N., Kato K. Drying ofimicroparticle slurry and salt-water solution by a powder-particle spouted bed // Journal of Chemical Engineering of Japan.- 1996. -V. 29/1, P. 152 158.

20. Kmiec A., Szafran R. Kinetics of drying of microspherical particles in a spouted bed dryer with a draft tube- // 12th International Drying Symposium: proceedings of symposium. — 2000.

21. Baracat M.M., Nakagawa A.M., Freitas L.A.P., Freitas O. Microcapsula processing in a spouted bed // The Canadian Journal of Chemical Engineering. 2004. -V. 82, P. 134-141.

22. Rooney N.M., Harrison D. Spouted bed of fine particles // Powder Technology. 1974. -V. 9: 5-6, P. 227-230.

23. Xu J., Washizu Y., Nakagawa N., Kato K. Hold-up of fine particles in a powder-particle spouted bed // Journal of Chemical Engineering of Japan. 1998. - V.31, №1, P. 61-66.

24. Jono K., Ichikawa H., Miyamoto M., Fukumori Y. A review of particulate design for pharmaceutical powders and their production by spouted bed coating // Powder Technology. 2000. - V. 113, P. 269-277.

25. Wang Z., Warren F.H. Powder formation by atmospheric spray-freeze drying. US Patent No. 2005160615- 2005.

26. Matteo P. Di, Donsi G., Ferrari G. The role of heat and mass transfer phenomena in atmospheric freeze-drying of foods in a fluidised bed // Journal of Food Engineering. 2003. - V. 59. - P. 267-275.

27. Donsi G., Ferrari G. Heat transfer coefficient gas fluidized beds and immersed spheres: dependence on the sphere size // Powder Technology. 1995. — V. 82, P. 293 - 299.

28. Alves-Filho O., Thorbergsen E., Strommen I. A component model for simulation of multiple fluidized bed heat pump dryers // 11th International Drying Symposium: proceedings of symposium 1998. - V. A. - P. 94-101.

29. Tomova P., Behns W., Ihlow M., Mori L. Experimental analysis of fluidized bed freeze drying // International Drying Symposium: proceedings of

30. J symposium. 2002. - V. A, P. 526 - 532.

31. Tsapis N., Bennett D., Jackson B., Weitz D.A., Edwards D.A. Trojan particles: Large porous carriers of nanoparticles for drug delivery // PHAS. 2002. - V. 99/19. - P. 12001 - 12005.

32. Wang Z., Loebenberg R., Sweeney L.,'Wong J., Finlay W. Improwed Drug Delivery: Spray Freeze Dried Nano-Liposomal Inhaled Aerosols // International conference on MEMS, NANO and Smart Systems: proceedings of conference -2004. -Lp.

33. Pakowski Z. Drying of nanoporous and nanostructured materials // 14th1.ternational Drying Symposium: proceedings of symposium 2004. — V. A. — P. 69 - 88.

34. Choi M.J., Briancon S., Andreu J., Min S.G., Fessi H. Effect of freeze-drying process conditions on the stability of nanoparticles // 13 th International Drying Symposium: proceedings of symposium 2002. - V. A. - P. 752.

35. Leuenberger H., Plitzko M., Puchkov M. Nanocomposites by spray freeze drying // PARTEC: proceedings of conference. 2004.

36. Анциферов B.H., Бездудный Ф.Ф., Белфнчиков JI.H. и др. Новые материалы / Под научной ред. Ю.С. Карабасова. М., МИСИС. - 2002. 736 с.

37. Mumenthaler М. Sprueh Gerfriernrocknung bei Atmosphaerendruck: Moeglichkeiten und Grezen in der Pharmzeutischen Technjlogie und in der Lebensmittel - Technologie, Dissertation, Basel, 1990.

38. Камовников Б.П., Малков Л.С., Воскобойников В.А. Вакуум-сублимационная сушка пищевых продуктов. Основы теории, расчет и оптимизация. М.: Агропромиздат, 1985. — 288 с.

39. Нежута A.A., Токарик Э.Ф., Самуйленко А .Я. и др. Теоретические и практические основы технологии сублимационного высушивания биопрепаратов. Курск: Изд-во КГСХА, 2002. - 239 с.

40. Главатских. H.F. Повышение качества сублимационной сушки термолабильных кисломолочных продуктов путем использования энергосберегающих электротехнологий и электрооборудования: Автореф. дис. . канд. техн. наук. — СПб., 2004. — 19 с.

41. Kudra Т. Mujumdar A.S. Advanced drying technologies. New York: Marcel Dekker Inc., 2002. - 459 p.

42. Михайлова H.A., Гаплнюк П.Я., Маркова E.A., Марков И.А. Способ получения биопрепарата // Патент RU 2149008. Бюлл. №14. - 2000.

43. Кобатов А.И., Добролеж О.В., Вербицкая Н.Б., Петров JI.H. Способ получения биопрепарата и сухой биопрепарат // Патент RU 2169574. -Бюлл. № 18.-2001.

44. Курылев Е.С., Оносовский В.В., Румянцев Ю.Д. Холодильные установки. СПб.: Политехника, 1999. 576 с

45. Доссат Рой Дж. Основы холодильной техники. Пер. с анг. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. - 520 с.

46. Вайнштейн В.Д., Канторович В.И. Низкотемпературные холодильные установки. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1972. 352 с.

47. Гинзбург А.С. Основы теории и техники сушки пищевых продуктов. М.: Пищевая промышленность, 1973. 528 с.

48. Гузев, О.Ю. Разработка высокотехнологичного процесса сушки в псевдоожиженном слое с использованием теплового насоса (на примере сушки фармацевтического протеина) : автореф. дис. канд. техн. наук : 05.17.08 / О.Ю. Гузев. -М., 2008.- 18 с.

49. Иванов, В.В. Разработка и научное обеспечение способа сушки солода в двухступенчатой теплонасосной сушильной установке : автореф. дис. канд. техн. наук. : 05.18.12 / В.В. Иванов. Воронеж , 2007. - 20 с.

50. Joshi, V. Inactivation kinetics of lactobacillus acidophilus using heat pump assisted and fluidized bed drying / V. Joshi, S. Jangam, B. Thorat // Proc. 6th Asia-Pacific Drying Conference (ADC 2009), October 19-21,2009, Bangkok, Thailand.-P. 279-287.

51. Lee, Kong Hoon. Drying performance simulation of a two-cycle heat pump dryer for high temperature drying / Kong Hoon Lee, Ook Joong Kim, Jong-Ryul Kim // 16th International Drying Symposium (IDS 2008), Hyderabad, India, 9-12 November 2008. P. 958-964

52. Минск, Беларусь. — Т. 2. — С. 256-258. — Режим доступа : http://www.itmo.by/fomm/mif5/S07/7.html. — Загл. с экрана.

53. Вакуум-сублимационная сушка продуктов с использованием термоэлектрических модулей Электронный ресурс. / В.К. Санин [и др.]. Режим доступаhttp://www.holodilshchik.ru/indexholodilshchikbestarticleissue52007.htm. -Загл. с экрана.

54. Kudra Т. Heat-Pump Drying / Т. Kudra // Advanced Drying Technologies / Т. Kudra, A.S. Mujumdar. 2nd Ed. - New York, 2008.

55. Ogura, Hironao. Chemical energy transportation for drying by waste energy recyclic utilization / Hironao Ogura, Eri Ozawa, Marie Tsuchida, Miharu Kazama // 4th Inter-American Drying Conference, Montreal, August 23-27, 2009. P. 465-470.

56. Панкосьянов, Д.Н. Обоснование использования каскадных тепловых насосов в системах теплоснабжения : автореф. дис. канд. техн. наук : 05.23.03 / Д.Н. Панкосьянов. СПб., 2010. - 27 с.

57. Chin Siew Kian Product quality and drying characteristics of intermittent heat pump drying of Ganoderma tsugae Murrill / Siew Kian Chin, Chung Lim Law // Drying Technology. 2010. - Vol. 28. - P. 1457-1465.

58. Бокадаров С.А. Исследование процесса вакуум-сублимационного обезвоживания экстракта левзеи сафлоровидной с использованием низкопотенциального источника энергии : автореф. дис. канд. техн. наук : 05.18.12 /С.А. Бокадаров. Воронеж, 2010. - 23 с.

59. Кафаров В.В., Дорохов И.Н. Системный анализ процессов химической технологии. Основы стратегии. М., Наука, 1976. - 298 с.

60. Рудобашта С.П. Кинетический расчет процесса конвективной сушкидисперсных материалов. — С. 41-47.

61. Лыков A.B., Грязное A.A. Молекулярная сушка. — M., Пищепромиздат, 1956. С. 268.

62. Гинзбург А.С., Смольский Б.М., Гисина К.Б. О механизме тепло- и массообмена при сублимации в условиях вакуума. Тепло и массообмен при фазовых и химических превращениях/Под ред. Лыкова А.В., Смольского Б.М. Минск., Наука и техника, 1968. — С. 20 — 33.

63. Liapis A.I., Pikal M.J., Bruttini R. Research and development needs and opportunities in freeze drying // Drying Technology. 1996. - P. 1265-1300.

64. Алмаши Э., Эрдели Л., Шарой Т. Быстрое замораживание пищевых продуктов. М., Легкая и пищевая промышленность, 1981. — 407 с.

65. Genin N., Rene F. Influence of freezing rate and the ripeness state of fresh courgette on the quality of freeze dried products and freeze drying time // Journal of food engineering. 1996. - V. 29/2. - P. 201-209.

66. Kobayashi A., Shirai Y., Nakanish K., Matsuno R. A method for making large agglomerated ice crystals for freeze concentration // Journal of food engineering. -1996.-V. 27/1.-P. 1-15.

67. Ping C., Xiao D.C., Free K.W. Measurement and data interpretation of the freezing point depression of milks // Journal of food engineering. — 1996. — V. 30/1-2. -P. 239-253.

68. Kim J.-W., Ulrich J. Prediction of degree of deformation and crystallization time molten droplets in pastillation process // International Journal of Pharmaceutics. 2003. - V. 257, P. 205 - 215.

69. Faudi E., Andrieu J., Laurent P. Experimental study and modelling of the ice crystal morphology of model standard ice cream. Part I: Direct characterization method and experimental data // Journal of food engineering. 2001. - V. 48, P. 283 - 291.

70. Современные подходы к исследованию и описанию процессов сушки пористых тел/Под. ред. В.Н. Пармона Новосибирск, Издательство СО РАН. — 2001.-300 с.

71. Petropoulus J.H., Petrou J.K., Liapis A.I. Network model investigation of gas transport in bidisperse porous adsorbent // Ind. Eng. Chem. Res. 1991. - V. 30. — P. 1281-1289

72. Petropoulus J.H., Liapis A.I., Kolliopoulus N.P., Petrou J.K., Kannelopoulos N.K. Restricted diffusion of molecules in porous affinity chromatography adsorbents // Bioseparation. 1990. - V.l. - P. 69-88.

73. Кафаров B.B., Дорохов И.Н., Кольцова Э.М. Системный анализ химической технологии. Энтропийный и вариационный методы неравновесной термодинамики в задачах химической технологии. — М., Наука, 1988. 367 с.

74. Кафаров В.В., Дорохов И.Н., Кольцова Э.М. Системный анализ химической технологии. Процессы массовой кристаллизации из растворов и газовой фазы. М., Наука, 1983. - 368 с.

75. Strub М., Jabbour О., Strub F., Bedecarrats J.P. Experemental study andmodelling of the crystallization of a water droplet // Int. J. of Refrigeration. 2003. - V. 26.-P. 59-68.

76. Liapis A. I., Litch.eld R. J. Numerical solution of moving boundary transport problems in .nite media by orthogonal collocation // Computers and Chemical Engineering. 1979. -V. 3. - P. 615-621.

77. Tang M.M., Liapis A.I, Marchello J.M. A multi-dimensional model describing the lyophilization of a pharmaceutical product in a vial // 5th International Drying Symposium: proceedings of symposium 1986. - V. 1. - P. 57-65.

78. Boss E.A., Rubens F.M. Vasco de Toledo E.C. Dynamic mathematical model for freeze drying process // 14th International Drying Symposium: proceedings of symposium 1986. - V. 1. - P. 477 - 484.

79. Лыков А.В. Тепломассообмен. М., Энергия, 1971. — 560 с.

80. Ferguson W.J., Lewis R.W., Tomosy L. A finite element analysis of freeze-drying of a coffee sample // Computer methods in applied mechanics and engineering. 1993. - V. 108. - P. 341 - 352.

81. Mascarenhas W.J., Akay H.U., Pikal M.J. A computational model for finiteelement analysis of freeze-drying process // Computer methods in applied mechanics and engineering. 1997. - V. 148. - P. 105 - 124.

82. Ho N.F.H., Roseman T J. Lyophilization of pharmaceutical injections: Theoretical physical model // Journal of Pharmaceutical Sciences. -1979. Vol. 68(9). -pp. 1770-1174.

83. Diffusion Processes. Thomas Graham Symposium / Ed. J.N. Sherwood, A.V. Chadwick, W.M. Muir, F.L. Swinton. London: Gordon and Breach, 1971. Vol.l. - pp. VI-VII.

84. Philibert J. One and a Half Century of Diffusion: Fick, Einstein, before and beyond // Diffusion Fundamentals. -2005. Vol. 2. - pp. 1-10.

85. Рудяк В.Я., Дубцов C.H., Бакланов A.M. О зависимости коэффициента диффузии наночастиц от температуры // Письма в ЖТФ. -2008. Том 34; вып. 12. - С. 48-54.

86. Белащенко Д.К. Механизмы диффузии в неупорядоченных системах (компьютерное моделирование) // Успехи физических наук. -1999. Том 169; № 4. -С. 361-384.

87. Orlovi A., Petrovi S. Skala D. Mathematical modeling and simulation of gel drying with supercritical carbon dioxide // J. Serb. Chem. Soc. -2005. Vol. 70(1). -pp. 125-136.

88. Liapis A. I., Litchfield R.D. Optimal control of Freeze dryer-I // Chemical Engineering. -1979. Vol. 34(7). - pp. 975-981.

89. La lyophilisation: Principes et Applis/ D. Simatos, G. Blond, P. Dauvois, F. Sauvageot. Paris: Collection de l'Association Nationale de la Recherche Technique, 1974, p.354.

90. Mellor J. D. Fundamentals of Freeze Drying. London : Academic Press Inc., 1978, p.386.

91. Skelland A. H. P. Molecular Diffusivitoies. Chapter 3 dans Diffusional Mass Transfer. New York: Interscience, 1974.

92. Nastaj J. F. A parabolic cylindrical Stefan problem in vacuum freeze drying of random solids // International Communications in Heat and Mass Transfer. -2003.-Vol. 30; Issue l.-pp. 93-104.

93. Khalloufi S., Robert J.-L., Ratti C. Simulation mathématique de la cinétique de lyophilisation // Procédés biologiques et alimentaires. -2003. Volume 1. -pp. 79-94.

94. Liapis A.I., Bruttini R. A mathematical'model for the spray freeze drying process: The drying of frozen particles in trays and in vials on trays // International Journal of Heat and Mass Transfer. -2009. Vol. 52. - pp.100-111.

95. Influence of controlled nucleation by ultrasounds on ice morphology of frozen formulations for pharmaceutical protein freeze-drying/ K. Nakagawa, A. Hottot, S. Vessot and J. Andrieu // Chem. Eng. Process. -2006. Vol. 45. - pp. 783-791.

96. Heat and mass transport in microwave drying of porous materials in aspouted bed/ H. Feng, J. Tang, R. P. Cavalieri, O. A. Plumb // AIChE Journal. -2001. -Vol. 47; No. 77. pp. 1499-1512.

97. Черных В.Б. Математическое моделирование тепло- и массообмена в процессах вакуум-сублимационной сушки: Дис. канд. техн. наук. Воронеж, 2007.- 152 с.

98. Matteo P. Di, Donsi G., Ferrari G. The role of heat and mass transfer phenomena in atmospheric freeze-drying of foods in a fluidised bed // Journal of Food Engineering. -2003. V. 59. - pp. 267-275.

99. Markowski A. S. Drying Characteristics in a Jet-Spouted Bed Dryer // The Can. J. Chem. Eng. 1992. - Vol. 70; Issue 5. - pp. 938 - 944.

100. Kmiec A., Szafran R. Kinetics of drying of microspherical particles in a spouted bed dryer with a draft tube // 12th International Drying Symposium: proceedings of symposium. -2000. pp. 1573-1634.

101. Jamialahmadi M., Malayeri M.R., Muller-Steinhagen H. A unified correlation for the prediction of heat transfer coefficients in liquid/solid fluidized bed systems // ASME J. Heat Transfer. 1996. - Vol. 118. - pp. 952-959.

102. Haid M., Martin H., Muller-Steinhagen H. Heat transfer to liquid-solid fluidized beds // Chem. Eng. Process. -1994. Vol. 33. - pp. 211-225.

103. Kim S.D., Kang Y., Kwon H.K. Heat transfer characteristics in two and free phase slurry fluidized beds // AIChE J. 1986. - Vol. 32. - pp. 1397-1400.

104. Техноцентр Компьютерного Инжиниринга. Электронный ресурс. -Режим доступа: http://cae.ustu.ru/cont/soft/cae.htm/ (дата обращения: 11.04.2010 г.).

105. ANSYS. Электронный ресурс. Режим доступа: www.ansys.com (дата обращения: 19.03.2010 г.).

106. Fluent. Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.fluentiisers.com (дата обращения: 29.03.2010 г.).

107. Sethian J.А. Computational fluid dynamics. In: From Desktop to Teraflop: Exploiting the US lead in high performance computing. - NSF Publications, National Science Foundation, Washington, DC, USA, 1993.

108. Патент на полезную модель № 98672 Н.В. Менынутина, А.И. Зеркаев, М.Г. Гордиенко, A.A. Диденко дата приоритета 14.10.2008.

109. Корнеева А. Е. Моделирование атмосферной сублимационной сушки в аппаратах с активной гидродинамикой : Дис. . канд. техн. наук : 05.17.08 Москва, 2005 135 с.

110. Государственная Фармакопея т. 1 1987 11-е изд.

111. Дытнерский Ю.И. Пособие по проектированию, издание 2-е — Москва: Изд. Химия 1991 г.