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​喷雾干燥技术的优势

浏览次数:852020/09/15  

喷雾干燥技术的优势

喷雾干燥是利用雾化器将料液雾化成直径微小的雾滴,并在干燥塔中与热空气或其它的热介质直接接触过程中迅速蒸发料液中的水分或其它溶剂,料液在极短的时间内干燥成粉状产品后从干燥塔排出至旋风分离塔实现气固分离从而获得干燥产品的干燥技术。

与其它干燥技术相比,喷雾干燥技术主要有以下几个优点[2、3]:

干燥速度快:料液经雾化器雾化之后体积增大几千倍,细小雾滴与热空气接触过程当中瞬间即可完成90%~95%以上的水分蒸发量,根据不同形式的设备差异,干燥时间可以控制在5~30s之内,其干燥过程非常迅速。

物料不承受高温、适用于热敏性物料的干燥:在喷雾干燥过程中,物料与热空气直接接触,但是大部分热量都用来蒸发料液中的水分,物料的温度不会超过高温空气湿球温度,物料不会因为高温空气影响其质量品质,适用于医药等热敏性物料的干燥。

应用于从高级合成物到大宗化学品的多种产品的生产,喷雾干燥技术非常适用于料液固含量在0~60%内物料的干燥,通过改变工艺参数,可以以非常高效的方式生产出符合粉体粒度和形状、密度、分散性、多态性和流动特性等精确粉体特性的复杂粉体。

喷雾干燥过程[4]

根据干燥特点,喷雾干燥可分为雾化、干燥、分离等三个步骤:

物料雾化:物料通过雾化器的雾化作用雾化成直径细小的雾滴,增大料液的传热面积。

物料干燥:雾化之后的细小雾滴与高温热空气直接接触过程中迅速蒸发大部分水分,从而把料液干燥成粉体或颗粒状产品的过程,在此过程中物料与环境之间发生热量和质量的交换。

气固分离:干燥之后的物料为粉末状物料和气体状溶剂,生产过程中一般采用旋风分离加布袋除尘器的方法加以分离。

喷雾干燥技术的应用

喷雾干燥制备微胶囊在食品行业的应用

在食品添加剂中的应用在食品添加剂中,微胶囊香料是最早应用喷雾干燥技术的。此技术的应用,大大提高了香料耐氧、光、热的能力,提高了各种香料和风味物质的可加工性,延长了贮存期限,大大拓宽了香料和风味物质的使用范围。[5] 

几乎所有的油脂如芝麻油、花生油、棉籽油、大豆油、色拉油、猪油、玉米油、椰子油等均可经喷雾干燥制成微胶囊,将其转化成固体粉末油脂,从而可以方便地用作各种食品添加剂。

在保健食品中的应用天然维生素E是生育酚类化合物的总称,它是油溶性的热敏性物质,难以与水溶性物质混溶,因此不易均匀地添加于食品、化妆品、药品等水溶性产品中,用水溶性壁材喷雾干燥制成微胶囊,既能保持天然维生素E的固有特性,又能弥补其易氧化和不易溶于水溶性产品的缺点。

在果蔬粉加工中的应用[8、9]果蔬浆含有大量的小分子糖,主要有葡萄糖和果糖,它们的玻璃态转化温度(Tg)分别是31℃和5℃。其粘性大,很难进行喷雾干燥,且在喷雾干燥过程中,果蔬粉会因它的热塑性和吸湿性而出现结块问题。滕洁等以明胶与蔗糖为壁材,研究了番茄红素微胶囊化工艺技术,将番茄红素封闭在囊膜内与外界环境隔离,提高了对光和氧的稳定性,从而起到保护作用,可减少损失,也有利于产品的包装和运输。

在制药领域的应用

对于中药制药行业,喷雾干燥技术的应用有其独特的作用,可大大简化工艺并缩短中药提取液到制剂半成品或成品的工艺时间,提高了生产效率和产品质量。

对中药提取液的干燥喷雾干燥可以缩短中药提取液干燥所需时间,同时也可以保证中药有效成分不流失。[11]与其他干燥方法相比,喷雾干燥所得到的粉末或颗粒含水量较低且流动性好、均匀一致。

制粒[12、13]中药固体制剂均需要经过制粒过程。喷雾干燥技术不仅可以对提取液进行干燥,还可以制粒。以往喷雾干燥只能干燥提取液,然后再用传统制粒方法制粒。而最新的流化床喷雾制粒可直接将提取液制成颗粒,即沸腾制粒。

制备微囊[14]流化床喷雾干燥和液滴喷雾干燥是喷雾干燥制备微囊的方法,其中最常用的方法是液滴喷雾干燥技术。通过雾化器将囊心物与囊材的混合液分散成雾滴,迅速在热空气流中蒸发干燥形成微囊的方法为液滴喷雾干燥。目前,在西药制剂领域中,喷雾干燥制备微囊技术应用广泛,而在中药制剂中还有待发展。

包衣[15]将喷雾干燥技术、流化技术与包衣技术相结合,利用流化气体使所需包衣的颗粒悬浮在流化床中,然后用雾化器将包衣原料液喷成雾状液滴,可对呈流化状的颗粒进行包衣。

在超微纳米粉体中的应用[16]

Dong Gon Park等将静电喷雾技术引入喷雾干燥法,在喷嘴处施加电压,使喷出的钛醇盐雾滴在静电作用下分散成纳米级雾滴,经氩气流干燥,获得了粒度小且分布窄的无定形纳米TiO2粉体,热处理后得到锐钛型TiO2粉体,热处理过程并未引起粒度的改变。Won Hyuk Suh等将普通家用加湿器的高频超声发生器代替原有的喷雾设备。


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