[go: up one dir, main page]

RU2077006C1 - Method of drying dissolved or suspended substances - Google Patents

Method of drying dissolved or suspended substances Download PDF

Info

Publication number
RU2077006C1
RU2077006C1 RU95104068A RU95104068A RU2077006C1 RU 2077006 C1 RU2077006 C1 RU 2077006C1 RU 95104068 A RU95104068 A RU 95104068A RU 95104068 A RU95104068 A RU 95104068A RU 2077006 C1 RU2077006 C1 RU 2077006C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
drying
solution
temperature
substances
subjected
Prior art date
Application number
RU95104068A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU95104068A (en
Inventor
Ю.И. Алексеев
Д.С. Пашкевич
Original Assignee
Акционерное общество закрытого типа "Химтэк Инжиниринг"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество закрытого типа "Химтэк Инжиниринг" filed Critical Акционерное общество закрытого типа "Химтэк Инжиниринг"
Priority to RU95104068A priority Critical patent/RU2077006C1/en
Publication of RU95104068A publication Critical patent/RU95104068A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2077006C1 publication Critical patent/RU2077006C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Extraction Or Liquid Replacement (AREA)
  • Drying Of Solid Materials (AREA)
  • Freezing, Cooling And Drying Of Foods (AREA)

Abstract

FIELD: food, chemical and light industries; drying of dissolved or suspended substances in various solvents. SUBSTANCE: dissolved substances are extracted from solutions by heating them to temperature 10 to 20 C below their boiling point or decomposition temperature; this stage is performed at atmosphere or increased pressure. Then solution (suspension) is additionally heated by 30 to 40 C and is subjected to vacuum treatment. Since dried substances are subjected to elevated temperature within short period of time, they are not subjected to thermal decomposition or destruction. EFFECT: enhanced efficiency. 1 dwg, 3 tbl

Description

Изобретение относится к способам сушки растворов или суспензий, а именно, к способам извлечения из них веществ, находящихся в растворенном или суспендированном состоянии, путем удаления растворителей. The invention relates to methods for drying solutions or suspensions, in particular, to methods for extracting substances from them in a dissolved or suspended state by removing solvents.

Довольно часто представляет трудность извлечение из растворов находящихся в них соединений, таких как сахар, некоторые соли, растворимые полимеры, высшие спирты, т.е. чувствительных к воздействию повышенных температур или гигроскопических веществ. Кроме того, вызывает трудности работы с перенасыщенными и некоторыми высококонцентрированными растворами, имеющими тенденцию налипать на стенки аппаратуры. При выпаривании и сушке трудно достичь равномерного распределения температуры по всему объему раствора, вследствие чего возникает опасность локального перегрева. В этих случаях возникает вероятность деструкции извлекаемых соединений, например, обугливания, карамелизации, т. д. В таких случаях не применимы обычные приемы высушивания продуктов. Quite often, it is difficult to extract from solutions the compounds present in them, such as sugar, some salts, soluble polymers, higher alcohols, i.e. sensitive to the effects of elevated temperatures or hygroscopic substances. In addition, it causes difficulties in working with oversaturated and some highly concentrated solutions, which tend to stick to the walls of the equipment. During evaporation and drying, it is difficult to achieve a uniform temperature distribution throughout the volume of the solution, as a result of which there is a danger of local overheating. In these cases, there is a possibility of destruction of the recovered compounds, for example, carbonization, caramelization, etc. In such cases, the usual methods of drying products are not applicable.

С учетом особенностей продуктов применяются специальные виды сушки. Так, известны многочисленные специально разработанные способы удаления растворителей и извлечения сухих продуктов, например, распылительная сушка, сушка вымораживанием и вакуумная сушка. Given the characteristics of the products, special types of drying are used. Thus, numerous specially developed methods for removing solvents and extracting dry products are known, for example, spray drying, freeze drying and vacuum drying.

Известен способ сушки дисперсных материалов путем их нагрева и последующего вакуумирования, причем цикл нагрева вакуумирование многократно повторяют и глубину вакуума от цикла кциклу повышают [1]
В технологических процессах очень часто вещества находятся при температуре, при которой происходит их термическое разложение. В этой ситуации одной из важнейших задач оказывается сокращение времени пребывания вещества при данной температуре, что способствует повышению качества конечного продукта. При этом, учитывая, что скорость разложения находится в экспоненциальной зависимости от температуры, повышение температуры должно сопровождаться сокращением времени пребывания вещества при данной температуре.
A known method of drying dispersed materials by heating and subsequent evacuation, and the heating cycle, the evacuation is repeated many times and the depth of the vacuum from the cycle of the cycle increase [1]
In technological processes, very often substances are at a temperature at which their thermal decomposition occurs. In this situation, one of the most important tasks is to reduce the residence time of a substance at a given temperature, which helps to improve the quality of the final product. Moreover, given that the decomposition rate is exponentially dependent on temperature, an increase in temperature should be accompanied by a reduction in the residence time of the substance at a given temperature.

Наиболее близким решением к предложенному является способ сушки в аппаратуре, включающей вакуумирование, которое проводят в вакуумной камере, снабженной подогревающим устройством, расположенным внутри нее. Такой способ сушки не исключает локального перегрева высушиваемого продукта и сложен в технологическом исполнении [2]
Задачей, стоящей перед разработчиками предлагаемого технического решения, является создание универсального способа сушки, практически пригодного для работы с любыми растворами водными или органическими, а также для сушки суспензий. При этом не должно ухудшаться качество продукта вследствие деструкции или порчи. Процесс должен быть осуществим в сравнительно недорогой аппаратуре, и обеспечивать мягкое и кратковременное воздействие на продукт.
The closest solution to the proposed one is the method of drying in apparatus, including evacuation, which is carried out in a vacuum chamber equipped with a heating device located inside it. This drying method does not exclude local overheating of the dried product and is complicated in technological design [2]
The challenge facing the developers of the proposed technical solution is to create a universal drying method that is practically suitable for working with any aqueous or organic solutions, as well as for drying suspensions. In this case, the quality of the product should not be deteriorated due to destruction or spoilage. The process should be feasible in relatively inexpensive equipment, and provide a soft and short-term effect on the product.

Сущность предлагаемого технического решения состоит в следующем: обрабатываемый раствор или суспензию подвергают 2-х стадийному нагреванию под давлением выше атмосферного, которое создается азотом или другим инертным к раствору газом. Величинадавления подбирается для каждого раствора индивидуально в зависимости от его вязкости, и должна быть достаточная для прохождения раствора через дозатор 2, см. чертеж. The essence of the proposed technical solution consists in the following: the solution or suspension to be treated is subjected to 2-stage heating under atmospheric pressure, which is created by nitrogen or another gas inert to the solution. The pressure value is selected for each solution individually, depending on its viscosity, and should be sufficient for the solution to pass through dispenser 2, see drawing.

На первой стадии раствор (суспензия) нагревается до температуры, которая на 10 20oC ниже температуры его кипения или возможного разложения при атмосферном давлении. На этой стадии раствор может находиться несколько часов (1 5 ч).In the first stage, the solution (suspension) is heated to a temperature that is 10 20 o C below its boiling point or possible decomposition at atmospheric pressure. At this stage, the solution may remain for several hours (1 to 5 hours).

Затем раствор проходит на вторую стадию, где быстро, в течение 5 120 с нагревается до температуры, на 30 40oC выше температуры его кипения при атмосферном давлении. Давление в этой камере устанавливается самопроизвольно в зависимости от его величины на I стадии.Then the solution passes to the second stage, where it is quickly heated for 5 120 s to a temperature 30-40 o C above its boiling point at atmospheric pressure. The pressure in this chamber is set spontaneously depending on its magnitude in stage I.

Со второй стадии продукт дозируется в вакуумную камеру, давление в которой поддерживается на уровне 0,1 0,005 атм, работающую без подвода тепла извне, температура в которой устанавливается самопроизвольно за счет тепла подаваемого продукта. Попадая в эту камеру, продукт "вскипает", из него удаляется растворитель, который отводится через холодильник 4. From the second stage, the product is dosed into a vacuum chamber, the pressure in which is maintained at the level of 0.1 0.005 atm, working without supplying heat from outside, the temperature in which is set spontaneously due to the heat of the supplied product. Once in this chamber, the product “boils”, solvent is removed from it, which is discharged through the refrigerator 4.

Сухой продукт в виде порошка выводится через воздушный затвор в приемник 5. The dry product in the form of a powder is discharged through an air lock into a receiver 5.

На чертеже приведена общая схема установки. The drawing shows a General installation diagram.

Отличия предлагаемого технического решения от способа-прототипа состоят в следующем:
высушиваемый материал очень короткое время (не более 2 мин, в зависимости от его физико-химических свойств) находится в условиях, опасных с точки зрения его термического разложения (камера 2);
нагрев в камерах 1 и 2 осуществляется под давлением от 1 до 5 атм, которое обеспечивается подачей инертного газа;
время пребывания в вакуумной камере не превышает 1 с;
Разработанный способ обладает рядом преимуществ, а именно:
позволяет сушить вещества, находящиеся в растворенном виде в водных или органических растворах практически любой концентрации (от 5 до 95%).
The differences of the proposed technical solution from the prototype method are as follows:
the dried material for a very short time (not more than 2 minutes, depending on its physicochemical properties) is in conditions that are dangerous from the point of view of its thermal decomposition (chamber 2);
heating in chambers 1 and 2 is carried out under pressure from 1 to 5 atm, which is provided by the supply of inert gas;
the residence time in the vacuum chamber does not exceed 1 s;
The developed method has several advantages, namely:
allows you to dry substances that are dissolved in aqueous or organic solutions of almost any concentration (from 5 to 95%).

возможно высушивание как растворенных, так и суспендированных веществ. it is possible to dry both dissolved and suspended substances.

не требуется предварительное упаривание растворов до определенной концентрации. preliminary evaporation of solutions to a certain concentration is not required.

способ применим и для процессов упаривания. The method is applicable for evaporation processes.

Технологическое оформление способа сравнительно просто. Он осуществляется на установке, изображенной на чертеже, состоящей из емкости 1, в которую подается исходный раствор. Эта емкость снабжена нагревателем, который может быть выполнен в любом виде, исключающем локальный перегрев продукта. Габариты емкости 1 рассчитываются таким образом, чтобы обеспечивалась возможность поддержания в ней давления порядка 6 атм, а материал был инертным по отношению к рабочему раствору. Из емкости 1 раствор подается в дозирующую емкость 26, где продукт быстро, в течение 5 120 с дополнительно нагревается на 30 40oC, и дозируется в вакуумную камеру 3, работающую без подогрева. Давление в вакуумной камере от 0,5 до 0,001 атм, устанавливается в зависимости от характера высушиваемого продукта и требований к нему. Высушенный в камере 3 продукт через воздушный затвор выводится в приемник 4.Technological design of the method is relatively simple. It is carried out on the installation depicted in the drawing, consisting of a tank 1, into which the initial solution is supplied. This tank is equipped with a heater, which can be made in any form, eliminating local overheating of the product. The dimensions of the tank 1 are calculated so that it is possible to maintain a pressure of about 6 atm in it, and the material is inert with respect to the working solution. From the tank 1, the solution is supplied to the metering tank 26, where the product quickly, for 5 120 s, is additionally heated to 30 40 o C, and dosed into the vacuum chamber 3, which works without heating. The pressure in the vacuum chamber is from 0.5 to 0.001 atm, set depending on the nature of the dried product and its requirements. The product dried in the chamber 3 is discharged to the receiver 4 through an air lock.

Сушке подвергались разнообразные продукты: водные ии органические растворы различных веществ, растворы полимеров, суспензии. Особенно эффективно применение разработанного способа при сушке термолабильных веществ, качество которых ухудшается под воздействием повышенных температур растворы полимеров, фруктовых и других соков и т.п. Далее приведены примеры выполнения заявляемого способа сушки. Следует подчеркнуть, что параметры проведения процессов сушки определялись для каждого конкретного вещества в зависимости от его физико-химических свойств, а именно температуры кипения, разложения или деструкции. Для полимеров, молекулярный вес которых меняется (уменьшается) при воздействии повышенных температур и давлений, эти параметры также подбираются опытным путем. A variety of products were dried: aqueous and organic solutions of various substances, polymer solutions, suspensions. Especially effective is the application of the developed method for drying thermolabile substances, the quality of which deteriorates under the influence of elevated temperatures, solutions of polymers, fruit and other juices, etc. The following are examples of the implementation of the proposed method of drying. It should be emphasized that the parameters of the drying processes were determined for each specific substance depending on its physicochemical properties, namely, boiling point, decomposition or degradation. For polymers whose molecular weight changes (decreases) when exposed to elevated temperatures and pressures, these parameters are also selected experimentally.

Температура и давление в дозаторе 2, во-первых, зависят от свойств продукта, а во-вторых, должны обеспечивать безопасное проведение процесса, т.е. исключить внезапное "вскипание", которое сопровождается незапланированным повышением давления в аппаратах. The temperature and pressure in the dispenser 2, firstly, depend on the properties of the product, and secondly, must ensure a safe process, i.e. eliminate sudden “boiling”, which is accompanied by an unplanned increase in pressure in the apparatus.

Результаты отдельных опытов сведены в таблицы, где Т1 и Т2 температура в емкости 1 и дозаторе 2 соответственно, Р1 давление в емкости 1, Р2 давление в вакуумной камере 3, t время пребывания раствора в емкости 2 (нагревания до Т2).The results of individual experiments are summarized in tables, where T 1 and T 2 are the temperatures in the tank 1 and the dispenser 2, respectively, P 1 is the pressure in the tank 1, P 2 is the pressure in the vacuum chamber 3, t is the residence time of the solution in the tank 2 (heating to T 2 ) .

Пример 1. Сушка раствора предполимера эластичного пенополиимида (ЭПП) в изопропиловом спирте (ИПС). В данном примере растворителем является органическое соединение ИПС, содержание которого в растворе составляет 75% целевой продукт пенополиимид, его концентрация 25 мас. является термолабильным продуктом, структура которого при повышенной температуре меняется в сторону уменьшения молекулярного веса. Известно, что при выдержке раствора в течение 1 ч при температуре 100oC характеристики, вспенивания ЭППИ ухудшаются на 10 20% что свидетельствует о его частичном термическом разложении.Example 1. Drying a solution of a prepolymer of elastic foam polyimide (EPP) in isopropyl alcohol (IPA). In this example, the solvent is the organic compound IPA, the content of which in the solution is 75% of the target product polyfoam foam, its concentration of 25 wt. is a thermolabile product, the structure of which at elevated temperature changes in the direction of decreasing molecular weight. It is known that when the solution is kept for 1 h at a temperature of 100 o C the characteristics of foaming EPI deteriorate by 10 20%, which indicates its partial thermal decomposition.

Цель процесса сушки достижение концентрации ЭППИ 5 мас. The purpose of the drying process is to achieve a concentration of EPI of 5 wt.

Процесс проводили следующим образом: 50 л исходного раствора в емкости 1 в течение 3 ч доводили до температуры 50oC. При этом с помощью азота поддерживали давление от 1 до 3 атм (см.табл.1). Затем раствор поступал к емкости 2, где за 20 120 с нагревался на 20 25oC. Нагретый таким образом раствор поступал в вакуумную камеру, где при 0,01 0,2 атм подвергался сушке. В результате проведения серии опытов, параметры и результаты которых представлены в табл. 1, достигнуто требуемое содержание растворителя в сухом (готовом) продукте 5%
Пример 2. Сушка суспензий сополимера акриловой кислоты пентаэритрита (САКАП) в растворе дихлорметана (САКАП является полимером, который при действии повышенных температур подвергается деструкции. Он также изменяет свои свойства при длительном воздействии высокого вакуума или повышенного давления. При выдержке суспензии в течении 2 ч при 120oC происходит снижение молекулярного веса САКАП, что отрицательно влияет на его эксплуатационные свойства.
The process was carried out as follows: 50 l of the initial solution in vessel 1 was brought to a temperature of 50 ° C over 3 hours. At the same time, nitrogen was maintained at a pressure of 1 to 3 atm (see table 1). Then, the solution was supplied to vessel 2, where it was heated to 20 25 ° C for 20 120 s. The solution heated in this way entered the vacuum chamber, where it was dried at 0.01 0.2 atm. As a result of a series of experiments, the parameters and results of which are presented in table. 1, the required solvent content in the dry (finished) product is 5%
Example 2. Drying suspensions of an acrylic pentaerythritol copolymer (SAKAP) in a dichloromethane solution (SAKAP is a polymer that undergoes degradation when exposed to elevated temperatures. It also changes its properties under prolonged exposure to high vacuum or high pressure. When the suspension is kept for 2 hours at 120 o C there is a decrease in the molecular weight of SAKAP, which adversely affects its operational properties.

Стадия сушки этого полимера представляет собой сложную технологическую проблему и включает осаждение, фильтрацию и собственно сушку. Технологическое содержание растворителя в суспензии 90 мас. Конечная концентрация не должна превышать 5 мас. Суспензию, загруженную в емкость 1 подвергали медленному нагреванию в течение 2 ч до 50 60oС. Температуру в дозаторе 2 и давление в вакуумной камере меняли, как показано в табл.2. При соблюдении указанных параметров получены требуемые результаты, при этом качество продуктов соответствовало ТУ.The drying step of this polymer is a complex technological problem and involves precipitation, filtration and drying itself. The technological content of the solvent in suspension of 90 wt. The final concentration should not exceed 5 wt. The suspension loaded into the tank 1 was subjected to slow heating for 2 hours to 50-60 ° C. The temperature in the dispenser 2 and the pressure in the vacuum chamber were changed, as shown in table 2. Subject to the indicated parameters, the required results were obtained, while the quality of the products corresponded to the technical specifications.

Пример 3. Сушка раствора натурального антоцианового красителя (АЦК) в абсолютированном этаноле. Пребывание раствора в течение 1 ч при 80oC приводит к изменению окраски (потемнению) сухого вещества. Первую серию опытов проводили, имея начальную концентрацию АЦК в растворителе 70 мас. Раствор нагревали в емкости 1 до температуры 50oC, которая не вызывает термического разложения продуктов при давлении. В дозаторе 2 температура доводится до 80oC, давление в вакуумной камере составляет 0,005 атм, время пребывания в ней 1 с.Example 3. Drying a solution of natural anthocyanin dye (ACC) in absolute ethanol. Staying the solution for 1 h at 80 o C leads to a discoloration (darkening) of the dry matter. The first series of experiments was carried out with an initial concentration of ACC in the solvent of 70 wt. The solution was heated in a container 1 to a temperature of 50 o C, which does not cause thermal decomposition of the products under pressure. In the dispenser 2, the temperature is brought to 80 o C, the pressure in the vacuum chamber is 0.005 atm, the residence time in it is 1 s.

Остаточное содержание растворителя в продукте составляет не более 5 мас. Результаты приведены в табл.3 (опыт 1). Вторую серию опытов проводили с целью получения более концентрированного раствора (упаривание). The residual solvent content in the product is not more than 5 wt. The results are shown in table 3 (experiment 1). The second series of experiments was carried out in order to obtain a more concentrated solution (evaporation).

Параметры процесса и его результаты представлены в табл.3 (опыт 2). The parameters of the process and its results are presented in table 3 (experiment 2).

Claims (1)

Способ сушки растворенных или суспендированных веществ, включающий предварительное нагревание и последующее вакуумирование, отличающийся тем, что вещество под давлением 1 5 атм, создаваемым инертным газом, нагревают до температуры на 10 20oС ниже температуры его разложения, затем за 5 120 с температуру дополнительно поднимают на 30 40oС, после чего подвергают вакуумированию.A method of drying dissolved or suspended substances, including pre-heating and subsequent evacuation, characterized in that the substance is heated to a temperature of 10 20 o C below its decomposition temperature under a pressure of 1 5 atm created by an inert gas, then the temperature is further raised in 5 120 s 30 40 o With, after which it is subjected to vacuum.
RU95104068A 1995-03-22 1995-03-22 Method of drying dissolved or suspended substances RU2077006C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95104068A RU2077006C1 (en) 1995-03-22 1995-03-22 Method of drying dissolved or suspended substances

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95104068A RU2077006C1 (en) 1995-03-22 1995-03-22 Method of drying dissolved or suspended substances

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU95104068A RU95104068A (en) 1997-01-10
RU2077006C1 true RU2077006C1 (en) 1997-04-10

Family

ID=20165846

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU95104068A RU2077006C1 (en) 1995-03-22 1995-03-22 Method of drying dissolved or suspended substances

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2077006C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2276314C1 (en) * 2004-12-14 2006-05-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) Device for removal of moisture in vacuum
RU2314469C1 (en) * 2006-08-30 2008-01-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский государственный технический университет" Method for vacuum drying of food products
WO2012138502A1 (en) * 2011-04-06 2012-10-11 Ysawyer John E Treatment of waters with multiple contaminants

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 614298, кл. F 26 B 5/04, 1978. 2. Патент США N 4574495, кл. F 26 B 3/04, 1986. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2276314C1 (en) * 2004-12-14 2006-05-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) Device for removal of moisture in vacuum
RU2314469C1 (en) * 2006-08-30 2008-01-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский государственный технический университет" Method for vacuum drying of food products
WO2012138502A1 (en) * 2011-04-06 2012-10-11 Ysawyer John E Treatment of waters with multiple contaminants

Also Published As

Publication number Publication date
RU95104068A (en) 1997-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2110184A (en) Process for puffing and dehydrating fruit
BG63860B1 (en) Method for tobacco expansion
NL8003748A (en) METHOD FOR REMOVING VOLATILE SUBSTANCES FROM POWDER
DE4010594C2 (en) Process for drying lumpy, organic products
GB2031570A (en) Method for drying water-containing substances
Pappas et al. The effect of process conditions on the drying kinetics and rehydration characteristics of some MW-vacuum dehydrated fruits
RU2077006C1 (en) Method of drying dissolved or suspended substances
US5740817A (en) Processing of smoking material
SU1012784A3 (en) Method for fluffing tobacco
US6080814A (en) Polyvinyl alcohol purification process
ES2088017T3 (en) EMISSION CONTROL SYSTEM FOR FLUID COMPOSITIONS THAT HAVE VOLATILE COMPONENTS AND PROCEDURE FOR USE.
ES2190133T3 (en) STEAM STERILIZATION OR STEAM DISINFECTION PROCEDURE AND DEVICE FOR THE PERFORMANCE OF THE PROCEDURE.
US2899319A (en) Dehydration of cherries
US20210212347A1 (en) Vacuum microwave drying of foods with pulsed electric field pre-treatment
CA2184384A1 (en) Method and apparatus for sterilization of seeds, herbs and spices
CA3069907A1 (en) Freezing method, and method and device for drying food, in particular fruit and vegetables
RU2018245C1 (en) Method for drying food products
US4557939A (en) Method for improving a hardly soluble gelling agent
US2923979A (en) Production of self-supporting reticulate sheet
US3557395A (en) Method for setting and dyeing boarded articles of synthetic fibers
WO1991004800A1 (en) Book deacidification method and apparatus
SU424922A1 (en) METHOD OF CHEMICAL CLEANING OF PRODUCTS IN PAIRS OF A BOILING SOLVENT
RU2818280C1 (en) Method of producing cranberry food product
RU2318839C1 (en) Hydroxyl-containing polymer impregnation method
JPH03216154A (en) Production of candy