نظرة عامة على المعدات
المجفف الفراغي ذو المخروط المزدوج هو جهاز تجفيف يجمع بين عمليات الخلط والتجفيف الفراغي في وحدة واحدة. تتكون عملية التجفيف الفراغي من وضع المادة المراد تجفيفها في أسطوانة محكمة الإغلاق، ثم إحداث فراغ باستخدام نظام فراغي مع تسخين المادة بشكل مستمر، بحيث تنتشر الرطوبة الموجودة داخل المادة إلى السطح بفعل فرق الضغط أو فرق التركيز؛ تكتسب جزيئات الماء (أو الغازات الأخرى غير القابلة للتكثف) طاقة حركية كافية على سطح المادة، وبعد التغلب على الجذب المتبادل بين الجزيئات، تنتشر في الفراغ ذي الضغط المنخفض داخل غرفة التفريغ وتُسحب بواسطة مضخة التفريغ، وبذلك يكتمل فصلها عن المادة الصلبة.
يُعد مجفف الفراغ ذو المخروط المزدوج مناسبًا بشكل خاص لتجفيف المواد التي تتأكسد بسهولة، أو القابلة للاشتعال أو الانفجار، وكذلك المواد الحساسة للحرارة. وتتجلى مزاياه بشكل أوضح مع المواد التي يجب الحفاظ على شكلها البلوري، والمواد التي تخضع لقيود صارمة فيما يتعلق بأيونات المعادن، والمواد التي يجب استرداد مركباتها المتطايرة (أو المواد السامة) منها (أو التي يجب إزالة سميتها).
مجفف فراغي ذو مخروطين — مخطط هيكلي
مجفف الفراغ ذو المخروطين — مبدأ العمل
يتميز المجفف الفراغي ذو المخروط المزدوج بجسم خزان دوار على شكل مخروط مزدوج. وعندما يكون الخزان تحت ضغط فراغي، يتم تغذية الغلاف بالبخار أو الماء الساخن للتسخين، فتتلامس الحرارة مع المادة الرطبة عبر الجدار الداخلي للخزان. بعد امتصاص الحرارة، تتبخر الرطوبة من المادة الرطبة، ويتم سحب بخار الماء عبر أنبوب عادم التفريغ بواسطة مضخة التفريغ. ونظرًا لأن الجزء الداخلي من الخزان يخضع للفراغ، كما أن دوران الخزان يجعل المادة تتقلب باستمرار لأعلى ولأسفل ومن الداخل إلى الخارج، فإن سرعة تجفيف المادة تزداد، وتتحسن كفاءة التجفيف، ويتم تحقيق تجفيف متجانس. يتكون نظام مجفف الفراغ ذو المخروط المزدوج بشكل أساسي من مجفف الفراغ ذو المخروط المزدوج، والمكثف، وجامع الغبار، ونظام ضخ الفراغ، ونظام التسخين، ونظام التبريد، ونظام التحكم الكهربائي، وما إلى ذلك.
جسم خزان المجفف الدوار بالفراغ أسطواني الشكل في الوسط ومخروطي الشكل عند كلا الطرفين؛ ويحتوي الجزء العلوي من المخروط على فتحة التغذية والتفريغ (التي تُستخدم أيضًا كفتحة صيانة). ينقسم جسم الخزان إلى ثلاث طبقات، داخلية وخارجية؛ وقد يكون وسيط التسخين في الغلاف الأوسط بخارًا أو ماءً ساخنًا متداولًا، وتكون طبقة العزل مصنوعة من الصوف الزجاجي فائق النعومة متوسط القلوية، مع استهلاك منخفض جدًا للطاقة. يتم تحميل المادة في الطبقة الداخلية وتجفيفها عن طريق الدوران تحت التفريغ؛ وتدور المادة بينما تكتسب الحرارة من خلال جدار الوعاء، مما يسرع عملية التجفيف. وبهذه الطريقة يتم تجنب ظاهرة اصفرار سطح المواد الحساسة للحرارة أثناء التجفيف، ويتم تقصير وقت تجفيف المادة بشكل كبير — حيث لا يستغرق سوى حوالي ثلثي وقت التجفيف المطلوب لنفس المادة في فرن تفريغ — مما يحسن إنتاجية العمالة.
مجفف فراغي مزدوج المخروط — ميزات الأداء
(1) أثناء التجفيف بالفراغ، يكون الضغط داخل الأسطوانة دائمًا أقل من الضغط الجوي، مع وجود عدد أقل من جزيئات الغاز، وكثافة منخفضة، ومحتوى منخفض من الأكسجين. وبالتالي، يمكن تجفيف الأدوية التي تتأكسد بسهولة، كما تقل احتمالية تلوث المادة بالبكتيريا.
(2) نظرًا لأن درجة حرارة الرطوبة أثناء التبخر تتناسب مع ضغط البخار، فإن الرطوبة الموجودة في المادة يمكن أن تتبخر عند درجة حرارة منخفضة أثناء التجفيف بالفراغ، مما يتيح إجراء عملية تجفيف عند درجة حرارة منخفضة؛ وهذا مناسب بشكل خاص لإنتاج المستحضرات الصيدلانية التي تتضمن مواد حساسة للحرارة.
(3) يمكن للتجفيف بالفراغ أن يمنع حدوث التصلب السطحي الذي يحدث بسهولة في عملية التجفيف بالهواء الساخن في الظروف الجوية العادية. ويرجع ذلك إلى أن فرق الضغط بين الجزء الداخلي وسطح المادة يكون كبيرًا في عملية التجفيف بالفراغ، وتنتقل الرطوبة بسرعة إلى السطح تحت تأثير تدرج الضغط، وبالتالي لا يحدث التصلب السطحي.
(4) نظرًا لأن التدرج الحراري بين الجزء الداخلي والخارجي للمادة يكون ضئيلًا في عملية التجفيف بالفراغ، فإن الرطوبة قادرة على الانتقال من تلقاء نفسها وجمعها بفضل تأثير التناضح العكسي، مما يحد بشكل فعال من ظاهرة الفقد الناتجة عن التجفيف بالهواء الساخن.
