噴霧干燥技術(shù)及其在中藥制藥中的應(yīng)用

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2、(童海串熬藥矢擎中藥擘院，上海200032)【攘要l從霎純形式、千燎楓理研究、工藝優(yōu)化及發(fā)袋趨勢等秀蕊禳述了噴霧千燎技術(shù) 的研究進展。并對該技術(shù)在中藥制藥領(lǐng)域的應(yīng)用：譴E行分析島探討?！娟P(guān)鍵遞】噴霧予輟；中藥制藥 噴霧干蠼是翻用霧化器將鑫霪濠體(瓣液)分數(shù)為緞小寡漉，勢在于爨奔質(zhì)孛避遽蒸發(fā)溶劑形成干燥物質(zhì)的過程。其中料液可以是溶液、混懸液，乳濁液、膏糊狀物，甚至魑熔融缽；干漂產(chǎn)物是餐捩域鬏粒獲豹嗣蔣績霧手漂進程一簸鏹捂霾個狳壤：辯液豹霧純，霧群 與干燥介質(zhì)按觸混臺。霧滴的蒸發(fā)干燥，干燥產(chǎn)晶與干燥介質(zhì)的分離“1。噴霧于蠊技來問搬已有上百年的歷史。1865年蛋液的噴霧處理，1872年美闊人賽謬爾帕

3、 瑾(Samluel Percy)申請了關(guān)予噴霧手燥技術(shù)的專利，1888年噴棼：F燥首次商業(yè)化嫩尾于 奶粉、葡萄糖的干燥。姐于噴霧千燥具有“瞬時干燥”、“予燥產(chǎn)品質(zhì)量好“干燥過穰簡單” 等特點，明簸餞子其家芐爨方式，爨20整紀三程十年發(fā)，該技本羹經(jīng)羲廣泛縫運用予襞I裁 品、洗滌劑、脫水食晶以及化肥、染料、水泥的嫩產(chǎn)。目前常見的速溶咖啡、奶粉、方便食品溺辯等藏燕噴霧干燥得鬟的產(chǎn)品皤。嚷霧干臻在我蕾痰弼的歷史較短，最翠是在氆紀五六十年代引入前蘇聯(lián)的噴霧干燥機用于染料和鏈霉素的干燥2 3。而目前應(yīng)用也已十分 廣泛，遍及了以上所涉及的所有行業(yè)，尤其在陶瓷和制藥行業(yè)，噴霧干燥的應(yīng)用更為普遍。 目前噴霧干

4、燥成功應(yīng)用的例子眾多，理論研究也比較活躍，國內(nèi)學者在噴霧干燥的霧化 形式、主要設(shè)備及干燥機理仿真與實驗研究等方面進行了大量的工作，取得了有益的成果。 但是由于其干燥機理十分復(fù)雜、工藝參數(shù)和影響產(chǎn)品性狀的因素很多，現(xiàn)今理論研究的結(jié)果還不能很好地指導噴干燥設(shè)備的設(shè)計和噴霧干燥技術(shù)的應(yīng)用娩3。 對于中藥制藥行業(yè)，噴霧干燥技術(shù)的應(yīng)用有其獨特的作用，簡化并縮短了中藥提取液到制劑半成品的工藝和時間，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。本文就噴霧干燥技術(shù)的研究進展進 行綜述，對其在中藥制備領(lǐng)域中的應(yīng)用前景進行了分析探討。為該技術(shù)的推廣應(yīng)用和提高中 藥制藥水平提供借鑒與幫助。1噴霧干燥技術(shù)的研究進展噴霧干燥技術(shù)的核心是

5、流化技術(shù)，具有從流體到固體瞬時干燥的突出優(yōu)勢。其設(shè)備般 是由霧化器(噴頭)、干燥室、進出氣及物料收集回收系統(tǒng)等組成。11霧化形式 不同的霧化器可以產(chǎn)生不同的霧化形式，按照不同的霧化形式可以將噴霧干燥分為氣流式霧化、壓力式霧化和離心式霧化。氣流式霧化利用壓縮空氣(或水蒸氣)高速從噴嘴噴出并與另一通道輸送的料液混合， 借助空氣(或蒸氣)與料液兩相間相對速度不同產(chǎn)生的摩擦力，把料液分散成霧滴。根據(jù)噴 嘴的流體通道數(shù)及其布局，氣流式霧化器又可以分為二流體外混式、二流體內(nèi)混式、三流體 內(nèi)混式、三流體內(nèi)外混式以及四流體外混式、四流體二內(nèi)一外混式等等。氣流式霧化器的結(jié) 構(gòu)簡單，處理對象廣泛，但能耗大。壓力式

6、霧化利用壓力泵將料液從噴嘴孔內(nèi)高壓噴出，直接將壓力轉(zhuǎn)化為動能，使料液 與干燥介質(zhì)接觸并被分散為霧滴。壓力式霧化器生產(chǎn)能力大，耗能??；細粉生成少，能產(chǎn)生小顆粒固體物回收率高。 離心式霧化利用高速旋轉(zhuǎn)的盤或輪產(chǎn)生的離心力將料液甩出，使之與干燥介質(zhì)接觸形成霧滴。離心式霧化器受進料影響(如壓力)變化??；控制簡單。三種霧化器的比較見表13表1三種霧化器的比較三種霧化原理的理論研究，主要是圍繞噴霧器關(guān)鍵參數(shù)與霧化性能展開，黃立新等 對此有綜述報道。這方面研究將有助于噴霧器性能的改進，也有利于應(yīng)用過程中根據(jù)噴霧料 液及其產(chǎn)品要求對霧化器進行選擇。12噴霧干燥機理研究 噴霧干燥的效果影響因素很多，除霧化器外，

7、還有干燥室、進出氣及物料收集回收系統(tǒng)以及整個干燥器系統(tǒng)。國內(nèi)外研究人員進行了噴霧干燥的數(shù)學模型研究，以期給出干燥室內(nèi) 氣體流動狀態(tài)和各種熱力學參數(shù)的分布信息，這對噴霧干燥器的設(shè)計、優(yōu)化以至干燥效果的提高具有重要意義。吳中華等“1應(yīng)用氣一粒兩相流理論和計算流體力學(CFD)，結(jié)合噴霧 干燥的特點，建立了模擬噴霧干燥室內(nèi)氣體一顆粒兩相湍流流動的CFb模型，并對實驗室脈 動燃燒噴霧干燥過程進行了數(shù)值模擬。其結(jié)果具有詳細、直觀的特點；模擬得到的噴霧干燥 室內(nèi)氣相流場和各種熱力學參數(shù)的分布信息，可以為噴霧干燥器的設(shè)計，干燥過程的優(yōu)化提 供參考。戴命和等”1進行了噴霧干燥過程的熱力學建模及仿真，根據(jù)質(zhì)平衡

8、原理、熱平衡原理和牛頓定律推導了逆流噴霧干燥過程的一維雙向靜態(tài)熱力學數(shù)學模型；它包括了物料溫 度方程、熱風溫度方程、顆粒速度方程、熱風濕含量方程、物料含水率方程；用MATLAB仿 真后，得到了增大空氣量比提高空氣溫度更具技術(shù)經(jīng)濟性的結(jié)論。I3噴霧工藝優(yōu)化 在噴霧干燥的實驗研究方面，康智勇“1研究了壓力式噴霧干燥塔噴嘴孔徑對粉料的影響，認為大孔徑更適于噴霧顆粒的分布向大顆粒集中。王曉蘭等”1在工廠大生產(chǎn)條件下研 究了噴霧干燥的粉粒分布的影響因素，分析了陶瓷坯料泥漿粘度、含水率、噴霧壓力、噴霧 器孔徑與粉粒粒度分布之間的關(guān)系，得出其影響系數(shù)由大至小分別為噴霧器孔徑、壓力、粘 度、含水率等。在對農(nóng)藥

9、水分散性顆粒噴霧干燥過程的研究中，楊志生等”1分析了干燥進 氣溫度、進料量對干燥產(chǎn)品的懸浮率、粒子密度、粒子形狀等的影響。噴霧干燥在越來越廣泛的應(yīng)用過程中，已經(jīng)不僅限于傳統(tǒng)的干燥模式，劉相東等”1進 行了脈動氣流的噴霧干燥研究。利用脈動燃燒產(chǎn)生的高頻脈動為氣流對NaCI溶液進行了噴 霧干燥試驗，結(jié)果表明：高溫、高頻振蕩氣流下的噴霧干燥比傳統(tǒng)噴霧干燥的蒸發(fā)速率提高了25倍。14噴霧干燥技術(shù)的發(fā)展趨勢 噴霧干燥技術(shù)的廣泛應(yīng)用，其優(yōu)勢明顯，但其理論仍然落后于實踐。突出表現(xiàn)在干燥理論的實踐指導性差。干燥動力學、非球形顆粒的干燥模擬、噴霧干燥等領(lǐng)域有待進行深入研 究”3。噴霧干燥熱效率低。當進風溫度小于

10、150時，其熱容量系數(shù)較低，為80400Kj1h 11，因而蒸發(fā)強度小；一般的氣流干燥、流化床干燥的熱容量系數(shù)則大 于4000Kjm1h1。因此，噴霧額干燥的節(jié)能降耗問題就比較突出 ；亞高溫噴霧 干燥(進風溫度60150C)、常溫噴霧干燥(進風溫度60。C以下)、降低能耗與多級干燥都 將是今后的研究重點。另外，噴霧干燥技術(shù)與具體的應(yīng)用領(lǐng)域結(jié)合還將用于噴霧冷卻造犁、 噴霧反應(yīng)、噴霧吸收、噴霧涂層和噴霧造粒等領(lǐng)域。2噴霧干燥技術(shù)在中藥制藥中的應(yīng)用噴霧干燥技術(shù)在中藥制藥行業(yè)的應(yīng)用集中體現(xiàn)于噴霧干燥、噴霧制粒方面，其中以干燥 最為主要。21干燥 中藥制劑生產(chǎn)的一般工藝仍以產(chǎn)生大量提取液為特征，應(yīng)用噴霧

11、干燥技術(shù)可以將提取液的濃縮、干燥、粉碎甚至制粒一步完成，大大提高了生產(chǎn)效率，同時又能相對提高干燥成品 的質(zhì)量。噴霧干燥的中藥提取物為粉末狀或顆粒狀，較傳統(tǒng)干燥成品的流動性好、含水量小、 質(zhì)地均勻、溶解性能好，可以直接供片劑、顆粒劑、膠囊劑的成型。31中蘩提取液韻噴霧千潦磷究，一般馥避滋熱菇瀑寢、風磊、風遽、骰噴霧謄滾福對密嶷 及其噴囂輔料為參數(shù)，氍平燥戲晶禽水量、旌濕經(jīng)以及指標殘分含璧為評價辮標黼”。其主 要結(jié)論基本致，即噴霧干燥時，中藥提取液的相對密度多在115-120之間；避風溫度多在150以上(150-200C)，饜薅溫唼霧于燥；聰對于爆成品指標影賾的奎攫因素則 般認為是浸聱比重及風濕。

12、熱力學仿真1結(jié)論表明風溫、顆粒漱度投速發(fā)、密度、濕食 量魑璞囂于潦躲主要影臻陵素。囂就，霹一般中菱繩鞭渡豹溪囂予燎是否哥娃考慮：褥噴棼 辯渡氍避最禽澄承)鱉麓、瀅嶷、流量俸為噴霧子瀠的工藝擻棒參數(shù)。將予嬡裁鑫含承懿、 粒麓及其分布、吸濕性、流動毪、均勻性等般指標和成分指標作為噴霧干燥的工藝評價貉 數(shù)；在此基礎(chǔ)上針對不同攝取液的性質(zhì)選用不間輔料，進行實驗以使干綴成晶達到設(shè)計簧求。22制粒 蟥霧予燥技術(shù)躅于造粒有多秘方式，一是噴霧予爨愛霉漆用簧繞的淫法或平法剿顆粒法，震饕即埯卷耀的“唆爨于燥一千攫剃粒法”；較之更遴步的噩墓邈整接瓣“摟霧造?！?，即所謂的“步制粒”。鍵扶嚴格意義上講，“沸瓣造?！?，鞠

13、為“流純廉噴霧造?！保摷夹g(shù)琵在弓；入流仡態(tài)的徽小顆粒(淀耪、糖粒、鰩晶)的纂礎(chǔ)上，鲼入中藥提取液并使之在 顆粒母棱的襲霹上干燥，進而彤成較大顆粒，通過顆粒的分層生長或團聚生長最終得到干燥的產(chǎn)品。 流他噴霧制粒是嶁霧予嫌剃粒瓣主流，其主要操作工裝參數(shù)為霧化程度(空氣嬡力)、鬏輟母棱蔽嶷、避出風溢凄、巰鬟等粥1；投颥較母核能番讖續(xù)移入移癀，訝分為闖敲武鞴 連續(xù)式囂穗類鷲。予才潦“1麓萁梳理讖行了研究，分析了鶼液流速、過藕氣流速度、霧化 空氣流速以及噴嘴高度等對顆粒成長速率的影響；證實了流化噴霧制粒過程中顆粒的分層生長島國聚生長桃理。 從現(xiàn)行的域粒方法贛，擠壓制粒、滾轉(zhuǎn)制牲、快速攪拌制粒鳥濺化噴霧

14、造牲相比，屢毒甥顯其毫寵港牲，霹雙將串蓊撬凝滾甄戳體鬏挺裁登一步競藏，盈其有囊璧皇鵑鏡勢。當 然，轂巢能夠羌溪；|入鬏粒母棱囂囊接唆霧干燥鍘粒。粼萄搿殘解決串蓊提毅渡濃縮、予燎、 粉碎、翎粒的一步化工藝技術(shù)難題。劉朝系等“黏通過裝鬟改進制威了自動噴霧干燥制粒裝 置，該裝置由鞭來的一次瞬霧改進為兩次嘍霧，W；【宜接將中藥攝取液千漂潮靛。但迸步 的研究和應(yīng)閣尚未見更多報道。23嚷霧手燥在中藥豢l舞孛鯉其德應(yīng)用方式除干燥、制粒外，噴霧干燥技術(shù)在中藥及其提取物的制各上，例如揮發(fā)油微囊的制備”221。另外，噴霧包衣技術(shù)也可以看作為噴霧干燥技術(shù)的應(yīng)用之一。24中藥噴霧干燥技術(shù)應(yīng)用的問題與展望 噴霧干燥是中

15、藥制藥工業(yè)中較為常用的先進技術(shù)之一，應(yīng)用越來越廣泛，但也存在著一些迫切需要解決的問題：中藥提取液噴霧干燥時的粘壁與干燥產(chǎn)品吸潮問題：難于處理粘 度較大的浸青；熱敏感物料在噴霧干燥時的氧化問題：中藥提取液是否能夠真正實現(xiàn)直接噴 霧制粒；以及噴霧干燥熱效率低，設(shè)備龐大結(jié)構(gòu)要求高等問題。然而，從以上討論中我們可 以看到，通過理論研究，解決這些問題是有可能的：1、粘壁問題是噴霧干燥時出現(xiàn)的老問 題，不僅僅出現(xiàn)在中藥的噴霧干燥過程中，問題的出現(xiàn)與被干燥物的性質(zhì)有關(guān)。如半濕物料 粘壁、低熔點物料粘壁、粉末吸附以及霧化器與干燥室的結(jié)構(gòu)不良等，因此完全可以采取針 對措施予以解決，如增加助噴劑、旋壁風清掃裝置等

16、：2、中藥噴霧干燥的主要優(yōu)勢在于快 速的脫水作用，而對于一些高粘度的物料(稠膏、濾餅等)其水分含量并不是很大，雖然可 以用氣流式噴霧干燥器干燥，但完全可以采用針對性更強的“閃蒸干燥器”、“熱噴射氣流干燥機”進行干燥與粉碎；3、對于“熱敏性”問題更應(yīng)該用實驗來驗證，一般認為噴霧干燥 時物料的實際溫度并不高，盧忠東23 3實驗已證明含易氧化成分Vc的物料在高溫噴霧干燥 (進風溫度大于150C)前后的含量無顯著性差異；當然，如果確實存在氧化問題，可以針 對解決之，如采用亞高溫噴霧干燥，甚至可以使用“惰性載體噴霧干燥”。對于其他一些問 題，文中已有論述。相信充分發(fā)揮優(yōu)勢，噴霧干燥技術(shù)在中藥制藥行業(yè)是大

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21、Chinese Materia MedicaAbstract：Because ofthe advantages of Spray Drying Technique，it is adopted in awidely fields， this article overviews the domestic research progresses of Spray Draying Techniques in recent years，focuses on the form of atomization，the nature of spray-draying，the optimization of procedure and the trend of the techniqueThen it