喷雾干燥在制药工业应用的区别及设备特点

  喷雾干燥在制药工业应用已有几十年的历史，经过多年的研究和发展，从当初简易的喷雾干燥发展到当今多功能、组合型及性的喷雾干燥。然而，不同型式的喷雾干燥设备所呈现的性能和应用面也不同。

2.喷雾干燥的型式区别与比较

2.1喷雾干燥的型式区别

    喷雾干燥的型式分类有多种，按流程可分为：开放式、封闭循环式、自惰循环式和半封闭循环式；按喷雾和气体流动方向分为：并流型、逆流型及混合流；按雾化方法可分为：离心式、压力式和气流式。其中，雾化方法分类是常用可见的方式，下文重点谈雾化器。

2.1.1雾化器的作用

    雾化器的作用是整个喷雾干燥的心脏，它直接影响到产品的质量和经济指标。雾化器分散度越高，干燥效率越大；雾化越均匀，产品的含水量变化越小。因此，雾化器既要保证料液的分散度，又要使粒度变化控制在zui小限度。

2.1.2.离心式雾化器的特点

    离心式雾化：料液在高速转盘（圆周速度90~160m/s）中受离心力作用从盘边缘甩出而雾化。其 是利用高速旋转盘作用，当液处注入盘面时，液体受到二种力作用，一是离心力和重力作用下得到加速而分裂雾化；二是液体和周围空气同时接触面处，存在摩擦力促使形成雾滴。前者为离心雾化，后者为速度雾化，实际上这二者是同时存在的。

    离心式雾化器的雾化效果与料液特性、流量、圆盘形状直径及速度直接有关。离心式雾化过程的“三大”特点：

    ①直接分裂成液滴，当料液流量较少时，料液受离心力作用，在圆盘周围隆起成半球状，其直径取决于离心力和料液粘度及表面张力。当离心力大于表面张力时，圆盘周边的液滴立即被抛出而分裂雾化。

    ②丝状割裂成液滴，当料液流量较大而转速加快时，半球状物料液被拉成许多丝状射流。液量增加，圆盘周边的液丝也增加，如果液量达到一定数量后，液丝变粗，而丝数不再增加。抛出的液丝极不稳定，在离周边不远处即被分离成球状小液滴。

    ③膜丝分裂成液滴，当料液流量继续增大时，液丝数量与丝经均不再增加，液丝间互相并成薄膜，抛出液膜离圆盘周边一定距离后，被分裂成分布较广的液滴。若液体在圆盘表面滑动能减到zui小时，则可使液体高速喷出，在圆盘周边与空气摩擦而分裂雾化。

2.1.2.1压力式雾化器的特点

    压力式雾化：用高压泵使液体获得高压，高压液体通过喷嘴时，将压力能转变为动能而高速喷出时分散为雾滴。当液体从单一孔中经加压后获得的雾化，这是由于受外力作用，液体从喷嘴出口处不远的距离，克服表面张力，从液膜分裂成细线，加上湍流径向分速度和周围空气相对速度的影响，使液线再分裂成大小不同的液滴，压力式雾化器也是从此原理出发的。

    压力式雾化器的特点：①结构简单，操作无噪声；②改变喷嘴内部结构，易得到所需的雾化形状；③大规模生产可采用多喷嘴喷雾。

    压力式雾化器的缺点：①生产过程中流量无法调节；②喷嘴喷孔口径小于1mm时，易产生堵塞；③不适用粘度高的胶状料液及有固相分解的悬浊液喷雾；④喷嘴易磨损。

2.1.2.2气流式雾化器的特点

    气流式雾化（又称二流体喷雾）：采用压缩空气以很高的速度从喷嘴喷出（≥300 m/s），依靠气液两相间的速度差所产生的摩擦力，使料液分裂为雾滴。其利用蒸汽或压缩空气的高速运动，使料液在喷嘴出口处相遇而产生液膜分裂并雾化。由于料液速度不大，而气流速度很高，这二种流体存在着的相对速度，液膜被拉成丝，然后分裂成细小雾滴，雾滴大小取决于相对速度和料液粘度。

    气流式雾化有局限性，只有在热空气温度高于300℃时采用蒸汽喷射才有意义，一般使用蒸汽压力为0.3-0.7MPa，使用压缩空气压力为0.2-0.5MPa时，液滴平均直径为10-60μm。

3.几种常用喷雾干燥设备特点的简述

以下结合宝干公司的几种喷雾干燥设备在制药工业应用特点，作一简述，能使使用者有更好了解，也使宝干公司的产品更好应用与服务于制药工业。

3.1LPG高速离心喷雾干燥机

           干燥速度快，料液经雾化后表面积大大增加，在热风气流中，瞬间就可蒸发95％-98％的水份，完成干燥时间仅需数秒，特别适用于热敏性物料的干燥。
★ 产品具有良好的均匀度、流动性和溶解性，产品纯度高，质量好。
★ 生产过程简化，操作控制方便。对于含湿量40—60％(特殊物料可达90％)的液体能一次干燥成粉粒产品，干燥后不需粉碎和筛选，减少生产工序，提高产品纯度。对产品粒径，松密度，水份，在一定范围内可通过改变操作条件进行调整，控制和管理都很方便    

           3.2YPG压力喷雾干燥机

               YPG系列喷雾干燥机是采用压力式喷嘴借助高压泵的压力将溶液、悬浮液、乳浊液、膏糊状物料雾化成细小液滴，然后与高温热空气进行快速热交换，在极短时间内以简单的工艺迅速连续干燥成细颗粒状物料的设备。
该机具有收尘率高，无粘壁、节能等特点，特别适用于热敏性物料干燥。广泛应用于食品染料、中间体等行业。          

             3.3 ZPG中药浸膏喷雾干燥机

                干燥速度快，一般只需几秒到十几秒钟，具有瞬间干燥的特点。
干燥过程中液滴的温度比较低，特别适宜热敏性物料的干燥，能够保持物料色、香、味。 
为防止干燥塔产生粘壁现象，本装置设有特殊的结构，有效地杜绝产品的粘壁现象。
*的成品风送系统将干燥成品与系统内的热湿空气及时分离,避免了干燥成品的吸湿或结块的可能性.                               

2.2以雾化器分类的喷雾干燥比较

1.喷雾干燥的基本理念
1.1喷雾干燥的基本原理

    喷雾干燥的定义：将溶液、乳浊液、悬浊液等形态的浆料在热风中喷雾成细小液滴，在它落下过程中，水分被蒸发而成为粉末状或颗粒的产品。

    在干燥塔顶部导入热风，同时将料液泵将料浆送至塔顶，经过雾化器喷成雾状的液滴，液滴群的表面积增大，其与高温热风接触后水分迅速蒸发，在极短的时间内便成为干燥产品，从塔底排出。其中，热风与液滴接触后温度迅速降低而引起湿度增大，作为湿热废气由排风机抽出，废气所夹带细粉用分离装置回收。

    整个干燥分为等速和减速二阶段。在等速阶段，水分蒸发是在液滴表面发生，蒸发速度由蒸汽通过周围气膜的扩散速度所控制，其动力是周围热风与液滴的温度差，温度差越大蒸发速度越快，水分通过颗粒的扩散速度大于蒸发速度。尔后，当扩散速度降低而不能再维持颗粒表面的饱和时，蒸发速度开始减慢，干燥开始进入减速阶段。在减速阶段，颗粒温度开始上升，干燥结束，此时物料温度接近周围空气温度。

1.2喷雾干燥的特点

1.2.1干燥过程中液滴的温度不高，产品质量好

    喷雾干燥所使用的温度范围广，即使采用高温热风，其排风温度仍不会高。在干燥初期，物料温度不超过周围热空气的湿球温度，所干燥产品质量较好。它在制药工业应用意义在于：不容易发生蛋白蛋变化、维生素的损失或氧化等缺陷，对热敏性药物的质量基本接近真空干燥的标准。

1.2.2干燥后产品具有良好的分散性、流动性和溶解性

    由于干燥过程是在洁净空气中完成的，产品基本上能保持与液滴相近似的球状，故之。

1.2.3干燥速度十分迅速

    料液喷雾后，表面积增大，在高温气流作用下，能瞬间蒸发掉95%~98%的水分，完成干燥时间一般仅需10~40s（相对1l料液而言）。

1.2.4过程简单、控制方便及适用连续规模生产

    喷雾干燥常用于含湿量40%~60%的物料，特殊物料可高达90%，可不经浓缩也能一次干燥成粉体。喷雾干燥后产品大都不需再进行粉碎或筛选工序，从而使整个生产过程简单化。同时，能在一定范围内可改变操作条件来控制产品的粒径、松密度和水分等性能指标。此外，由于，干燥产品能连续排料，故喷雾干燥能适用连续规模生产。

1.2.5整个操作密闭性，适用于洁净生产区域

    由于喷雾干燥操作在密闭的塔内进行，避免了交叉污染和粉尘飞扬，适合于制药工业中原料药生产，特别是无菌原料药的生产。

1.2.6喷雾干燥的不完善之处

    喷雾干燥的不完善之处：一是当热风温度低于150℃时，热容量系数低（相应蒸发强度低），故塔的体积会变大；二是废气中夹带的约15%左右微粉需分离收集装置。

1.3喷雾干燥在制药工业的应用范围

    喷雾干燥可广泛应用于原料药的生产，可应用品种有：阿莫西林、安比西林、阿可匹林、双氢链霉素、卡那霉素、氨苄青霉素、青霉素类、四环素、链霉雾、琥氯霉素、磺胺噻唑、维生素A、维生素E、维生素B₁₂、氢氧氯化铝、、淀粉酶、乳酸钙、泛酸钙、荷尔蒙、左旋赖氨酸、烟酸、蛋白酶、芦丁衍生物、肝精等。