Flashcards
Tema 9 - Desecación
Flashcards do conjunto (34)
- 1DesecaciónOperación básica mediante la cual se consigue la separación parcial o total de un líquido que acompaña a un cuerpo, generalmente sólido, a una temperatura inferior a la de ebullición. El fluido calefactor es el aire caliente, que desempeña las siguientes funciones:
* Permite eliminar el líquido que contiene un sólido utilizando aire caliente, el cual cederá parte de su calor al líquido que contiene el sólido (a costa de enfriarse).
* El aire arrastra las moléculas de vapor producido - 2Evaporación vs desecaciónEvaporación: tiene lugar a la Tª de ebullición del líquido
Desecación: tiene lugar a una Tª inferior a la de ebullición - 3Objetivos de la desecación* Dar estabilidad a determinaddos productos durante su almacenamiento y transporte
* Dar características adecuadas al producto que permitan ciertas manipulaciones (pulverización, propiedades reológicas adecuadas...)
Si se quiere llenar una matriz para dosificar y no hay buena desecación, se aglomerará y no se dosificará correctamente. - 4Estática del secadoPunto de vista técnico: "transferencia de vapor desde un sólido húmedo al gas que lo rodea"
Por un lado, tenemos el sólido cuya humedad queremos eliminar, por lo que necesitaremos saber la presión de vapor del agua en ese sólido. Por otro lado, tenemos el aire, que va a circular a través del sólido, por lo que necesitaremos saber cuál es la humedad del aire y cuál es el aporte energético de ese aire, que vendrá dado por la temperatura. A medida que el aire está más caliente, tendrá un mayor aporte energético.
Tenemos agua en un recipiente a Tª cte. en contacto con el aire. Lo tapamos con una campana y en esete sistema que ya no va a tener contacto con el exterior, se establece un equilibrio. En este equilibrio se puede medir:
1) Tendencia de escape del agua líquida en la zona de intercambio (Pvapor del agua a cada Tª)
2) Capacidad del aire para incorporar moléculas de agua (presión parcial a saturación). La presión parcial a saturación será aquella en que el agua líquida se encuentre en equiilibrio con el vapor. - 5Pvapor del aguaTensión de vapor del agua a una Tª determinada
- 6Pvapor a saturaciónEs igual a la tensión de vapor a saturación e igual a la presión de vapor de agua a esa temperatura.
Cuando nos encontramos a 25 ºC, la Pv es aprox. 24 mmHg, por lo que el airer admitirá vapor hasta una Pp de agua de 24 mmHg. - 7Pp (presión parcial)presión de vapor del agua en el aire a esa temperatura
- 8Evaporación: más infoCuando la presión de vapor del líquido a una temperatura determinada se iguala con la presión ambiental, se produce la evaporación.
- 9Clasificación de los sólidos1) Insolubles
* Sólidos húmedos:
La tensión de vapor de agua que contiene el sólido es igual que la que presenta el agua líquida a la T de trabajo. De esta forma, se pueden desecar hasta un contenido en humedad igual a cero, es decir, desecación total (0% de humedad, queda completamente seco). Esto ocurre porque este sólido no interacciona con el agua, sino que es un cuerpo inerte al agua que lo acompaña. Un ejemplo de un sólido húmedo sería la arena.
* Sólidos higroscópicos
La tensión de vapor del agua que contiene el sólido es menor que la del agua líquida a la T de trabajo. Existe una interacción entre el sólido y el líquido, ya que el cuerpo modifica la presión de vapor del agua, que se encuentra ocluida en sus poros o entre las partículas del mismo.
La Pv del agua a 25 ºC es 24 mmHg. Si la tensión de vapor del agua que contiene el sólido es menor de 24, captará agua hasta que se igualen las P. Por tanto, ....
no entiendo nada
* Sólidos higroscópicos
2) Sólidos solubles
* Sólidos delicuescentes - 10Humedad de equiibrioHumedad que se alcanza cuando un cuerpo higroscópico se pone en contacto con el aire en unas condiciones determinadas y se iguala la Pv del agua en el sólido con la Pp del vapor de agua en el aire.
- 11Humedad ligadaHumedad que se alcanza cuando el sólido se pone en contacto con el aire en condiciones de saturación. Es la humedad mínima del sólido para que deje de comportarse como higroscópico, ya que el agua queda adsorbida a las distintas superficies del sólido (dentro de sus estructura), retenida en pequeños capilares, unida por puentes de hidrógeno.
- 12Humedad libreHumedad que puede perder un sólido cuando se pone en contacto con el aire en unas determinadas condiciones. Es la diferencia entre la humedad total y la humedad de equilibrio.
- 13Humedad desligadaHumedad libre del sólido cuando se pone en contacto con el aire en condiciones de saturación.
- 14Humedades (resumen)A una humedad relativa del aire dada, la humedad que alcanza el sólido que se pone en contacto con el aire, hasta llegar al equilibrio, es la humedad de equilibrio. Si el sólido tiene una humedad total mayor a la de equilibrio, la humedad que va a perder es la diferencia entre la total y la de equilibrio.
Al poner en contacto un sólido con un aire que está saturado, la humedad que va a alcanzar el sólido es la humedad ligada, va a absorber agua hasta que se igualan las presiones, deja de comportarse higroscópicamente.
Si el sólido tiene una humedad mayor, esta humedad libre va a ser la humedad no ligada, que el aire no va a absorber ya que está saturado. - 15Humedad absolutaHumedad o agua en estado de vapor que contiene un 1 kg de aire seco.
HA = kg H2O (vapor) / 1 kg de aire seco - 16Humedad relativaHumedad que contiene el aire con respecto a la humedad máxima que puede almacenar el aire a una T determinada. El agua en el aire está en estado de vapor.
- 17Estado higrométricoEs la Humedad relativa en tanto por uno.
e = Pp H2O (vapor, Tª) / Pp máx. o Pp saturación (Tª)
HR = e * 100 - 18Enfriamiento adiabático del aireEl calor sensible del aire se invierte en que las moléculas de agua líquida pasen a vapor. Q cedido = Q ganado, cuando no existe intercambio de Q con el entorno, es decir, cuando trabajamos en un recipiente cerrado. Así, consideramos que el enfriamiento del aire es adiabático, porque no hay intercambio de calor con el entorno. Gracias a dicho enfriamiento se crean isolíneas de enfriamiento adiabático y se crean unos diagramas.
Se determina mediante la T del termómetro húmedo o el punto de rocío. Suponemos que tenemos un termómetro en contacto con el exterior a una T determinada (p. ej. a 50 ºC). Se pone en contacto con una gasa húmeda (sólido húmedo) en un recipiente, y el agua, por capilaridad, termómetro. El aire, se carga de humedad y se va a enfriar hasta 40 ºC. En este momento se puede determinar la HR. Si se repite el experimento en distintas condiciones pero siempre a presión atmosférica, obtenemos e diagrama psicométrico del aire. En él, se representa para ese aire, a una presión determinada, la HR frente a la T....paso - 19En sólidos porosos debemos tratar de aumentar la duración de la fase antecrítica a través de:Con el aire:
* Aumentar su T, su capacidad calorífica
* Disminuir su HR, no es muy rentable
* Disminuir la v de paso del aire
Con el sólido:
Aumentar la superficie de contacto (es la mejor opción) - 20Armarios desecadores o secadero de bandejas (calefacción directa)La calefacción es directa, el proceso es adiabático y discontinuo. El armario es cerrado, y en su interior puede contener bandejas perforadas o no perforadas. Se usa un sistema de calefacción para calentar el aire, que recircula con ventilador en el recinto.
En el armario desecador con bandejas no perforadas, entra el aire fresco, y a través de un motor ventilador se distribuye y pasa a través de un calentador. El aire que sale caliente habrá disminuido su HR. El aire puede recircular, ya que si se vuelve a calentar otra vez, aunque tenga mayor HA, pasará a tener de nuevo suficiente capacidad calorífica para evaporar el agua del sólido y albergarla. El aire no puede recircular indefinidamente, por lo que, cuando el aire ya está cargado de demasiado vapor de agua, se elimina el aire, abriendo otra vez la entrada de aire fresco. En el caso de que las bandejas sean perforadas, el sistema funcionará igual, pero con la diferencia de que el aire podrá circular a través del lecho.
Vemos por tanto los modelos a) y b) de interacción gas-sólido en secaderos - 21Modelos de interacción gas-sólido en secaderosa) Flujo de gas sobre un lecho estático de sólidos. El aire circula sobre la superficie de sólido
b) Flujo de gas a través de un lecho de sólidos. El aire penetra y atraviesa el lecho
c) Secadero rotatorio. Es un cilindro que rota y tiene unas bandejas gracias a las cuales el sólido, a medida que va circulando, va cayendo por acción de la gravedad, aumentando mucho la superifice de contacto
d) Lecho fluido de sólidos. El aire pasa por la parte inferior del secadero y atraviesa el lecho, y además todas las partículas se mantienen en suspensión.
e) flujo en paralelo gas-sólido en un secadero flash de transporte neumático. - 22Armario de vacío (calefacción indirecta)Sólido no agitado, sistema discontinuo.
La calefacción es indirecta. Además, hay una conexión a una bomba de vacío para disminuir la T de evaporación. Se emplea un fluido transmisor para aumentar el calor y favorecer el paso de agua líquida a vapor. El fenómeno que se produce es EVAPORACIÓN y no desecación. De esta manera, se propicia que haya una presión favorable para la evaporación. El sistema es DISCONTINUO y es un proceso útil para PRODUCTOS TERMOLÁBILES. - 23Túnel desecador de vagonetas (semicont.) y cintas transportadoras (cont.): Cámara de desecaciónSólido no agitado, sistema semicontinuo en vagonetas, continuo en cintas.
El elemento transportador de sólido en el interior serán vagonetas o cintas, dependiendo del tipo de desecador. No hay agitación del sólido. El sistema es semicontinuo en el sistema de vagonetas ya que no necesita apagar el sistema, pero no tiene alimentación continua. El sistema de cintas, por otra parte, sí que posee alimentación continua, por lo que es un sistema continuo. La calefacción es directa mediante aire caliente. - 24Túnel desecador de vagonetas y cintas: AirePuede llevar el mismo o distinto sentido al recorrido del sólido. Además, puede incorporar sistema de cuchillas para separar el sólido desecado.
En el túnel desecador, las vagonetas circulan en sentido contrario a la entrada de aire, que entra por la parte superior. Este aire fresco (y seco) se calienta, circula con un ventilador a través de las vagonetas. Es contracorriente, de manera que se va a optimizar la eliminación del agua. Cuanto más seco está el producto más difícil es terminar su desecación, puesto que el agua de los poros es más difícil de eliminar. Para ello necesitamos el aire más seco y caliente, por lo que queremos que el producto más seco esté más cerca de la llegada de aire.
En las cintas transportadoras el aire entra por la parte inferior y circula de tal forma que inicialmente se va a poner en contacto con el sólido que se encuentra parcialmente desecado, donde es más difícil eliminar la humedad. En este sistema, el producto va cayendo de una cinta a otra, y en esa caída aumenta la superficie de contacto. - 25Secaderos de cinta transportadora perforada de circulación transversalSólido no agitado, sistema continuo.
El aire circula de abajo a arriba, pasando por un sistema de calefacción situado en la parte inferior. Inicialmente este aire circulaba de abajo a arriba, pero luego se estableció una circulación de arriba hacia abajo. Con esto se busca la eliminación total de la humedad residual del sólido (el flujo de aire se da en el extremo seco). Hay distintos tipos de cintas, y el tipo de movimiento (de arriba hacia abajo o circulación transversal) variará en función del tipo. Al ser cintas perforadas, aumentan el rendimiento del proceso. - 26Secaderos de rodillos (calefacción indirecta)Sólido no agitado. Sistema continuo.
El sistema es continuo. Tiene una tolva por la que cae el sólido. Se trata de unos rodillos huecos que giran en sentido contrario (hacia fuera). En su interior nos encontramos con vapor de agua, ya que no se usa aire. La alimentación está en la parte superior y funciona de manera automática. El sólido cae y se pega el rodillo, va perdiendo humedad y hay unas cuchillas en la parte inferior para la recogida del producto seco (lo despegan del rodillo). La calefacción es indirecta y tanto la alimentación como la descarga son automáticas. Se usa mucho en los extractos. - 27Secaderos rotatoriosSólido agitado.
La cámara de desecación está compuesta por un cilindro de eje horizontal que puede rotar (carcasa rotatoria), que se encuentra ligeramente inclinado para favorecer el paso del sólido. Vamos a tener la entrada del sólido y en el extremo opuesto la entrada del aire (en dirección opuesta a la entrada del sólido). El sistema consta de una rueda que favorece la circulación de las partículas, se aumenta la superficie de contacto sólido-air en la caída de las partículas tras ser arrastradas hacia arriba por unas bandejas que salen de la pared del cilindro. - 28Secaderos de lecho fluidoAPARATO ESTRELLA (EL MÁS UTILIZADO)
Sólido agitado.
Se usan no solo para desecar sino también para realizar granulaciones y otro tipo de operaciones. La entrada de aire se produce en un lateral del dispositivo donde se calienta. El sistema tiene un enrejado que permite que las partículas que se encuentran en el interior, estén en suspensión, gracias al aire que circula, que está en conctacto directo con las paríuclas, lo que aumenta la superficie de contacto. La velocidad del aire óptima debe fafcilitar la suspensión de las partículas para que éstas permanezcan en suspensión; para ello, es necesario que la fuerza de la gravedad sea igual a la fuerza de arrastre. El movimiento de las partículas es aleatorio y tumultuoso. Hay un filtro en la salida del lecho (guante), que permite que la velocidad del aire permanezca cte. durante todo el proceso (para que no disminuya), permitiendo que las partículas estén en suspensión. La salida del aire se da en la parte superior.
Objetivos del aire: mantener en suspensión las partículas y desecarlas - 29Métodos especialesLiofilización y atomización
- 30Atomizador parte 1La cámara de secado es cilíndrica en la parte superior y troncocónica en la inferior. En esta zona inferior hay un motor que permite el calentamiento y la circulación del aire, de manera que las partículas van a entrar en contacto con el aire (el producto a desecar es atomizado mediante un sistema de pulverización). Además, también hay un ventilador que permite el movimiento del aire una vez éste se ha calentado a una muy elevada temperatura, permitiendo que se ponga en contacto con el producto pulverizado. El secado se produce de manera muy rápida, el producto seco cae en la parte inferior si tiene un tamaño suficiente para caer por gravedad. Las partículas que tengan un tamaño menor entrarán en un tubo accesorio, de manera que se recoge todo el producto.
El producto entraría por el tanque de alimentación, luego sería pulverizado en forma de gotículas por los sistemas de boquillas (de uno o dos fluidos) y discos centrífugos, entrarían en contacto con el aire que entra por uno de los extremos inferiores y será dirgidido por el ventildador tras ser calentado. - 31Atomizador parte 2Cuando se encuentra el sólido pulverizado con el aire caliente, se produce la desecación casi de forma instantánea. La desecación instantánea lo hace muy útil para la desecación de productos TERMOLÁBILES (el producto a desecar está disperso y se deseca tan rápido que no le da tiempo a calentarse). Se desecan sistemas líquidos, generalmente disoluciones.
Las partículas pulverizadas van a acceder a la cámara con mucha presión, y se van a encontrar en un recipiente de gran espacio donde van a perder dicha presión, por lo que se expanden favoreciendo la desecación. Además el aire está muy caliente. Por tanto, la desecación se da casi instantáneamente.
Forma partículas desecadas esféricas de tamaño semejante. - 32Partes del atomizador: boquillas atomizadorasSi se trata de un fluido, el orificio de salida es muy pequeño, y la circulación del aire se realiza a elevada velocidad, haciendo llegar el aire a elevada presión. La circulación del aire debe ser helicoidal para que la velocidad de circulación sea elevada. También hay boquillas de dos fluidos, que incluyen gas (aire) más un fluido.
Existe diferencia de P entre la salida a través del orificio y la cámara de desecación.
La salida del aire está muy cercana a la salida del sólido pulverizado. El sólido sale primero pulverizado. - 33AtomizaciónMecanismo:
a) Secado en la superficie
b) En la zona interior se deben crear poros para que pueda salir el agua. Existe una presión elevada en el interior y el líquido se evapora a una velocidad muy elevada.
c) La temperatura del aire ha de ser de entre 300 y 350 ºC.
d) La T en la partícula es inferior a la del aire de entrada, lo cual es útil para productos termolábiles.
e) El paso del agua a vapor se realiza a gran velocidad (líquido se evapora muy rápido)
f) Si la cubierta de la gotícula no tiene poros, no es elástica o es impermeable, se produce una ruptura del sistema. Si la superificie de la partícula no es elástica, se van a crear poros. - 34Ventajas de la atomizaciónProducto obtenido:
1) Forma esférica--> buenas propiedades reológicas (óptimas)
2) Uniformidad de tamaño (control y elección del tamaño con el ajuste del dispersador de aire).
Proceso:
1) Tiempo de secado corto, inferior a 20 mins. Esto se debe a que la superficie de contacto es elevada.
2) Utilidad para productos termolábiles
3) Posibilidad de utilización de gases inertes
4) Escasa manipulación del producto (no se contamina)
Desventajas:
1) Instalaciones son grandes y aparatosas
2) Pérdida del contenido calorífico del aire a la salida del desecador (calor sensible). Se utiliza un aire a una T muy elevada, luego no se vuelve a recalentar.
Se pueden utilizar gases inertes si el producto se degradase por ejemplo con el aire, pero sería más costoso.
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- Tercero Tecnología Farmacéutica FlashCards sobre Tema 9 - Desecación, criado por Ricardo TS em 21-12-2021.
- Criado por
- Ricardo TS
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