喷雾干燥技术研究现状及其在中药制药中的应用.

《化工装备技术》第27卷第2期2006年5

蔡业彬33(

, 综述了喷雾干燥技术的研究

, 最后给出了喷雾干燥技术在中药

制药生产中的应用实例——中药液一步喷雾干燥造粒。该项技术将中药稀药液直接喷雾干燥制成干颗粒, 将中药加工中药液的浓缩、多效浓缩、造粒、干燥四步合为一步, 大大简化并缩短了中药提取液到半成品或成品的工艺和时间, 提高了生产效率和产品质量。可为喷雾干燥技术的推广应用以及提高中药制药水平提供借鉴与帮助。关键词喷雾干燥雾化技术喷雾造粒中药制药一步造粒

喷雾干燥是将原料液用雾化器分散成雾滴, 并用热空气(或其它气体与雾滴直接接

触的方式而获得粉粒状产品的一种干燥过程。原料液可以是溶液、乳浊液或悬浮液, 也可以是熔融液或膏状物。干燥产品可以根据需要, 制成粉状、颗粒状、空心球状或团粒状。

喷雾干燥技术已有一百多年的历史。自1865年喷雾干燥最早用于蛋品处理以来, 这种由液态经雾化和干燥在极短时间直接变为固体粉末的过程, 已经取得了长足的进步。它使许多有价值但不易保存的物料得以大大延长保质期, 使一些物料便于包装、使用和运输, 同时也简化了一些物料的加工工艺。由于喷雾干燥具有“瞬时干燥”、“干燥产品质量好”、“干燥过程简单”等特点, 明显优于其它干燥方式, 到20世纪三四十年代, 该技术已经被广泛地应用于乳制品、洗涤剂、脱水食品以及化肥、染料、水泥的生产, 目前常见的速溶咖啡、奶粉、方

3广东省“十五”重大科技专项项目(A 301020302 资助。33蔡业彬, 男, 1968年生, 硕士, 副教授。茂名市, 525000。

便食品汤料等就是由喷雾干燥得到的产品[1, 2]。我国最早将喷雾干燥用于工

业化规模生产的是乳品行业, 之后是洗涤剂和染料行业等, 目前应用已十分广泛, 遍及了以上所涉及的所有行业, 尤其在陶瓷和制药行业喷雾干燥的应用更为普遍。

对于中药制药行业, 喷雾干燥技术的应用有其独特的作用, 大大简化并缩短了中药提取液到制剂半成品或成品的工艺和时间, 提高了生产效率和产品质量。本文对喷雾干燥的过程阶段及优缺点进行分析, 综述喷雾干燥技术的研究进展, 并对喷雾干燥技术的应用前景进行分析, 最后给出喷雾干燥技术在中药制药生产中的应用实例——中药液一步喷雾干燥造粒。1喷雾干燥的过程阶段及优缺点分析111

喷雾干燥的过程阶段

喷雾干燥可分为三个基本过程阶段:一是

6喷雾干燥技术研究现状及其在中药制药中的应用

112喷雾干燥的优缺点分析11211喷雾干燥的优点

料液雾化成雾滴; 二是雾滴和干燥介质接触、混合及流动, 即进行干燥; 三是干燥产品与空气分离。

11111喷雾干燥的第一阶段——料液的雾化料液雾化为雾滴和雾滴与热空气的接触、混合, 是喷雾干燥独有的特征。雾化的目的在于将料液分散成微细的雾滴, 表面积, 当其与热空气接触时, 响很大, 。, 就会出现大颗粒还没达到干燥要求、小颗粒却已干燥过度而变质的现象。因此料液雾化所用的雾化器是喷雾干燥的关键部件。目前常用的雾化器有气流式、压力式、旋转式和声能雾化器等。

11112喷雾干燥的第二阶段——雾滴和空气

的接触

雾滴和空气的接触、混合及流动是同时进行的传热传质过程, 即干燥过程, 此过程在干燥塔内进行。雾滴和空气的接触方式、混合与流动状态决定于热风分布器的结构型式、雾化器在塔内的安装位置及废气排出方式等。在干燥塔内, 雾滴-空气的流向有并流、逆流及混合流。雾滴与空气的接触方式不同, 对干燥塔内的温度分布、雾滴(或颗粒的运动轨迹、颗粒在塔内的停留时间及产品性质等均有很大影响。

雾滴的干燥过程也经历着恒速和降速阶段。研究雾滴的运动及干燥过程, 主要是确定干燥时间及干燥塔的主要尺寸。

11113喷雾干燥的第三阶段——干燥产品与

空气分离

喷雾干燥的产品大多采用塔底出料, 部分细粉夹带在排放的废气中, 废气在排放前必须将这些细粉收集下来, 以提高产品收率, 降低生产成本。排放的废气必须符合环境保护的排放标准, 以防止环境污染。

只要干燥条件保持恒定, 保持恒定; , 其系统, 适用于水溶液; 原料液可以是溶液、泥、糊状物或熔融物, 甚至是滤饼等均可处理; 喷雾干燥操作具有非常大的灵活性, 喷雾能力可达每小时几千克至200吨[4]。11212喷雾干燥的缺点

喷雾干燥投资费用比较高; 喷雾干燥属于对流型干燥, 热效率比较低(除非利用非常高的干燥温度 , 一般为30%～40%。2喷雾干燥技术的研究进展

喷雾干燥技术的核心是流化技术, 具有从流体到固体瞬时干燥的突出优势。其设备一般是由雾化器(喷头、干燥塔、进出气及物料收集回收系统等组成。其中使料液雾化所用的雾化器是喷雾干燥装置的关键部件。211雾化器的种类和雾化形式

一般在生产中常用的雾化器有气流式雾化器、压力式雾化器和旋转式雾化器几种。不同的雾化器可以产生不同的雾化形式, 按照不同的雾化形式可以将喷雾干燥分为气流式雾化、压力式雾化和旋转式雾化。雾化形式的选择取决于料液的性质和最终产品所要求的特性。对于液体的雾化机理, 基本上可分为三种类型, 即滴状分裂、丝状分裂和膜状分裂。在喷雾干燥操作中, 雾化机理与雾化方法、操作条件、流体的物性等有关。雾化机理可以指导我们进行合理的雾化器的设计和操作。

气流式雾化利用压缩空气(或水蒸气高速从喷嘴喷出并与另一通道输送的料液混合, 借助空气(或水蒸气与料液两相间相对速度不同产生的摩擦力, 把料液分散成雾滴。根据喷嘴的流体通道数及其布局, 气流式雾化器又可

《化工装备技术》第27卷第2期2006年

表1

比较的条件一般溶液悬浮液膏糊状物料料液黏度适应性

处理量压力(M Pa

泵泵的维修泵的价格磨蚀情况喷雾过程控制喷雾器堵塞情况颗粒粒度颗粒均匀性最终含水量直径高度热风流向原料进料粒径(Λm

相对成本

7

三种雾化器的比较

气流式可以可以可以

改变压缩气压力调节范围较大011～015容易低最容易最大中等中等中等较细不均匀最低小较高并流、逆流200～400

1

料液条件

加料方式

雾化器

产品