В книзі викладено теоретичні основи, технології і апаратурне оформлення процесів капсулювання дисперсних матеріалів фізичними методами, зокрема в апаратах псевдозріджено-го шару (ПШ) і його модифікаціях, показано закономірності утворення плівкового покриття на частинках. Розглянуто фізико-хімічні та реологічні аспекти плівкоутворюючих систем (розчинів), сили взаємодії між частинками. Встановлено граничні співвідношення розмірів частинок і краплин розчину на основі геометрії капілярної манжети в зоні контакту і взаємодії сил розриву і когезійних сил. Показано особливості гідродинаміки і тепло-масообміну в ПШ при капсулюванні. Встановлено взаємозв'язок параметрів, які визначають область стабільності процесу, границю переходу процесу капсулювання у режим грануляції. Розглянуто теоретичні аспекти гомогенізації і сегрегації полікомпонентних сипких систем в обертових апаратах, методи масштабування. Розроблено математичні моделі, алгоритми розрахунків і оптимізації технологічних параметрів, представлені числові приклади. Описано апарати, установки, схеми автоматичного управління і контролю процесу капсулювання. Книга присвячена рішенню задач пов'язаних з виробництвом і використанням капсульованих матеріалів в техніці, фармації, сільському господарстві, побуті, зокрема: в інструментальній промисловості при виготовленні алмазно-абразивного інструменту, при виробництві трубчатих електродів для автоматичного електрозварювання; в фармацевтичній промисловості при виготовленні твердих лікарських форм -таблеток, гранул; в с/г виробництві в процесі передпосівної обробки насіння с/г культур; у тваринництві, рибному господарстві при виготовленні комбікормів, твердих лікарських форм для риби, промислової птиці і ін. Книга рекомендована Інститутом хімії та хімічних технологій НУ "Львівська політехніка" як навчальний посібник для викладачів і студентів технічних, хіміко-технологічних, фармацевтичних, зооветеринарних, сільськогосподарських навчальних закладів, а також може бути корисною для широкого кола науковців, інженерів-технологів, конструкторів діяльність яких пов'язана з виробництвом і застосуванням капсульованих матеріалів. ЗМІСТ Передмова 11 Основні умовні позначення і одиниці виміру 15 ЧАСТИНА 1 Теоретичні основи капсулювання дисперсних матеріалів 17 Розділ. 1. Закономірності утворення плівкового покриття у псевдо- зрідженому шарі 17 1.1. Вплив реологічних властивостей плівкоутворювача на якість покриття 18 1.2. Сили взаємодії частинок у процесі капсулювання в ПШ 29 1.2.1. Злипання частинок за рахунок сил поверхневого натягу розчину в капілярній манжеті 31 1.2.2. Злипання частинок за рахунок питомої енергії когезії (ПЕК) 33 1.3. Геометрія зони контакту при злипанні частинок 40 1.3.1. Геометрія рідинної манжети в зоні контакту сферичних частинок 40 1.3.1.1. Об'єм рідинної манжети в зоні контакту сферичних частинок 42 1.3.1.2. Площа контакту між сферичними частинками 47 1.3.1.3. Методика побудови графічних залежностей для визначення параметрів рідинної манжети у зоні контакту сферичних частинок 49 1.3.2. Геометрія рідинної манжети в зоні контакту циліндричних частинок 55 1.3.2.1. Площа поперечного перерізу капілярної манжети циліндричних частинок 56 1.3.2.2. Об'єм розчину в капілярній манжеті циліндричних частинок 60 1.3.3. Геометрія рідинної манжети в зоні контакту частинок з плоскими гранями 64 1.3.4. Приклад визначення сил когезії при злипанні частинок 65 1.4. Гідродинаміка завислого шару 68 1.4.1. Гідродинаміка псевдозрідженого шару 70 1.4.2. Гідродинаміка фонтануючого шару 78 1.5. Граничні співвідношення розмірів краплин плівкоутворювача і частинок капсульованого матеріалу 83 1.6. Умови капсулювання порошків 86 1.7. Умови грануляції порошків методом капсулювання 93 1.8. Теоретичні аспекти змішування сипких матеріалів 97 1.8.1. Ентропія системи як еквівалент ступеня змішування 98 1.8.2. Оптимізація гідродинаміки при змішуванні сипких матеріалів 102 1.8.3. Ступінь наповнення апарата ? і кратність змішування ? 106 1.8.4. Масштабування параметрів змішувачів 108 1.9. Приклади визначення сил взаємодії частинок дисперсного матеріалу при їх капсулюванні в апаратах завислого шару 111 1.9.1. Приклад № І. Сили взаємодії між частинками при капсулюванні таблеток у псевдозрідженому шарі (ПШ) 111 1.9.2. Приклад №2. Сили взаємодії між частинками при капсулюванні полідисперсного порошку в апараті фонтануючого шару (ФШ) 118 1.10. Фізико-хімічні та реологічні аспекти плівкоутворюючих систем 133 Розділ 2. Гідродинаміка капсулювання у ПШ 137 2.1. Гідродинаміка розпилу плівкоутворюючого розчину 139 2.2. Рух розпилюючого потоку за межами сопла форсунки 151 2.3. Геометрія факела розпилу в ПШ 152 2.4. Функція розподілу краплин плівкоутворювача у факелі розпилу 161 Розділ 3. Тепло-масообмін при капсулюванні у ПШ 165 3.1. Кінетика випаровування розчинника краплин на шляху вільного пробігу в ПШ 166 3.2. Тепло-масообмін при формуванні плівкової оболонки у трифазному потоці 169 3.3. Визначення довжини вільного пробігу краплин у ПШ 172 Розділ 4. Математична модель капсулювання у ПШ 176 4.1. Детермінована модель капсулювання у ПШ 176 4.2. Коефіцієнт зрошення 177 4.3. Кінетика капсулювання 179 4.4. Енергетичний баланс 182 4.5. Параметри ПШ при капсулюванні 184 4.6. Коефіцієнт липкості 186 4.7. Робоча швидкість псевдозрідження при капсулюванні 187 4.8. Сепараційна зона апарату ПШ 187 Розділ 5. Алгоритм розрахунку параметрів капсулювання і апаратів ПШ 193 5.1. Розрахунок продуктивності апаратів ПШ 193 5.2. Тепловий розрахунок 194 5.3. Гідродинамічний розрахунок 197 5.4. Кінетичний розрахунок 198 5.5. Температурний режим 198 5.6. Визначення дисперсності розпилу 199 5.7. Оптимізація параметрів капсулюванню в ПШ 200 5.8. Розрахунок розмірів апарату ПШ 201 5.9. Гідравлічний розрахунок 202 5.10. Блок-схема алгоритму розрахунку капсулювання в ПШ 204 5.11. Перевірка на адекватність математичної моделі капсулювання в ПШ 208 Розділ 6. Апарати ПШ для капсулювання дисперсних матеріалів 212 6.1. Конічні апарати для капсулювання дрібнодисперсних матеріалів 213 6.2. Конічно-циліндричні апарати ПШ для капсулювання порошків 215 6.3. Безрешітчасті апарати ПШ 217 6.4. Апарати ПШ для капсулювання середньо- та крупно дисперсних матеріалів 220 6.5. Апарати з гнучкою системою управління гідродинамікою псевдозрідженого шару 223 Розділ 7. Теоретичні основи капсулювання методом занурення 226 7.1. Апарати безперервної дії карусельного типу 226 7.2. Математична модель капсулювання методом занурення 230 7.3. Кінетика газовиділення 230 7.4. Кінетика стікання розчину 233 7.5. Розрахунок апарата карусельного типу 236 7.6. Гідрофобізація дисперсного матеріалу 240 7.7. Машина для парафінування 240 7.8. Апарат для термообробки частинок з липкими поверхнями 243 Розділ 8. Капсулювання рідин у капілярно-пористих гранулах 244 8.1. Механізм і математична модель насичення капілярно-пористих гранул методом занурення 245 8.2. Кінетика насичення методом занурення 248 8.3. Локалізоване насичення гранул 249 8.4. Кінетика локалізованого насичення 250 8.5. Математична модель локалізованого насичення 251 8.6. Апарат для локалізованого насичення 254 8.7. Розрахунок апарата для локалізованого насичення гранул 255 8.8. Адекватність математичної моделі локалізованого насичення 259 ЧАСТИНА 2 Технології і апаратурне оформлення процесів капсулювання 263 Розділ 9. Технології капсулювання 263 9.1. Капсулювання біхромату калію 263 9.2. Капсулювання електрографічних носіїв 266 9.3. Капсулювання в технології виробництва алмазно-абразивного інструменту ....272 9.4. Капсулювання мікродобрив, стимуляторів росту, противірусних речовин 274 9.5. Капсулювання лікарських препаратів, вітамінів 277 9.6. Капсулювання таблеток лікарських препаратів 280 Розділ 10. Мікро-нанокапсули, ліпосоми, спансули 286 10.1. Одержання мікрокапсул методом розпилу 286 10.2. Метод випаровування леткого розчинника 287 10.3. Мікрокапсулювання на основі простої та складної коацервації 288 10.4. Хімічні методи формування оболонок мікро- та нанокапсул 288 Розділ 11. Комп'ютеризація вибору і оптимізації параметрів капсулювання 291 11.1. Питома площа поверхні сферичних і циліндричних частинок 292 11.2. Детермінування геометричної форми та питома площа поверхні двоопуклих таблеток 294 11.3. Експрес-метод вибору й оптимізації параметрів капсулювання 299 11.4. Уніфікація пресуючого інструменту для таблеток двоопуклої форми 304 11.5. Контроль якості покриття таблеток лікарських препаратів 305 11.6. Контроль якості капсулювання гранул комбікормів 307 Розділ 12. Апаратурне оформлення і основи кібернетики процесу капсулювання дисперсних матеріалів 308 12.1. Апаратурне оформлення капсулювання дрібнодисперсних матеріалів у ПШ 309 12.2. Апаратурне оформлення технології капсулювання гранул, таблеток у ПШ 312 12.3. Функціональна схема автоматизації технологічної лінії капсулювання вПШ 318 12.4. Апаратурне оформлення процесу капсулювання методом занурення 321 12.5. Апаратурне оформлення технології капсулювання рідин у капілярно-пористі гранули 323 12.6. Апаратурне оформлення капсулювання летких рідин у капілярно-пористі гранули 326 Розділ 13. Допоміжне обладнання 327 13.1. Алгоритм розрахунку і проектування шнекового пристрою 329 13.2. Математична модель гвинтової поверхні шнека 336 ДОДАТОК: 339 Таблиця Д.1. Фізико-хімічні властивості водних розчинів полімерів 340 Таблиця Д.2. Фізико-хімічні властивості спиртово- ацетонового розчину АФЦ 341 Таблиця Д.З. Фізико-хімічні властивості водно-ацетонового розчину АФЦ 342 Таблиця Д.4. Технологічні параметри капсулювання в ПШ 342 Таблиця Д.5. Дисперсність розпилу водного розчину МЦ-35 343 Таблиця Д.6. Глибина екрануючого ефекту в ПШ для різних дисперсних матеріалів 343 Таблиця Д.7. Характеристика параметрів двоопуклих таблеток і витрата полімера 344 Таблиця Д.8. Теплофізичні властивості сухого повітря 345 Таблиця Д.9а. Результати розрахунку трансцендентних функцій для 0<к<0.05 346 Таблиця Д.9б. Для 0 < к < 0.5 347 Таблиця Д.9в. Для 0<к<? 349 Рис. Д.1. Технічне креслення. Робоча камера апарату ПШ з перехресним розпиленням 351 Рис. Д.2. Технічне креслення. Камера підводу і система управління псевдозріджуючим потоком 352 Рис. Д.З. Технічне креслення. Система підводу плівкоутворювача і пульт управління 353 Рис. Д.4. Технічне креслення. Блок підготовки плівкоутворюючого розчину і дозування 354 Додаток Д.10. Загальна програма з курсу "Капсулювання дисперсних матеріалів" 355 Додаток Д.11. Патент України на винахід № 27907. Спосіб визначення когезійних сил плівкоутворюючих систем (розчинів) при злипанні частинок 360 Додаток Д.12. Патент України на винахід № 18256. Спосіб змішування сипких матеріалів та масштабування 364 Додаток Д.13. Патент України на винахід № 12463. Установка для нанесення плівкового покриття 368 Додаток Д.14. Рецензія на ІІ-е видання 370 Додаток Д.15. Обгрунтування ІІ-го видання 372 Додаток Д.16. Витяг з засідання кафедри хімічної інженерії НУ "Львівська політехніка" про введення курсу "Капсулювання дисперсних матеріалів" 373 Післямова 374 Список літератури 377 Алфавітний показник 387