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(shì)等秀蕊禳述了噴霧千燎技術(shù) 的研究進(jìn)展。并對(duì)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?jǐn)?shù)為緞小寡漉，勢(shì)在于爨奔質(zhì)孛避遽蒸發(fā)溶劑形成干燥物質(zhì)的過(guò)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(jī)霧手漂進(jìn)程一簸鏹捂霾個(gè)狳壤：辯液豹霧純，霧群 與干燥介質(zhì)按觸混臺(tái)。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(lái)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(qǐng)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(shí)干燥”、“予燥產(chǎn)品質(zhì)量好“干燥過(guò)穰簡(jiǎn)單” 等特點(diǎn)，明簸餞子其家芐爨方式，爨20整紀(jì)三程十年發(fā)，該技本羹經(jīng)羲廣泛縫運(yùn)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(jì)五六十年代引入前蘇聯(lián)的噴霧干燥機(jī)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(guó)內(nèi)學(xué)者在噴霧干燥的霧化 形式、主要設(shè)備及干燥機(jī)理仿真與實(shí)驗(yàn)研究等方面進(jìn)行了大量的工作，取得了有益的成果。 但是由于其干燥機(jī)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(dǎo)噴干燥設(shè)備的設(shè)計(jì)和噴霧干燥技術(shù)的應(yīng)用娩3。 對(duì)于中藥制藥行業(yè)，噴霧干燥技術(shù)的應(yīng)用有其獨(dú)特的作用，簡(jiǎn)化并縮短了中藥提取液到制劑半成品的工藝和時(shí)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(jìn)展進(jìn) 行綜述，對(duì)其在中藥制備領(lǐng)域中的應(yīng)用前景進(jìn)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(jìn)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(shí)干燥的突出優(yōu)勢(shì)。其設(shè)備般 是由霧化器(噴頭)、干燥室、進(jìn)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?gòu)膰娮靽姵霾⑴c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(duì)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(jiǎn)單，處理對(duì)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(dòng)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?。患?xì)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(jìn)料影響(如壓力)變化小；控制簡(jiǎn)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(duì)此有綜述報(bào)道。這方面研究將有助于噴霧器性能的改進(jìn)，也有利于應(yīng)用過(guò)程中根據(jù)噴霧料 液及其產(chǎn)品要求對(duì)霧化器進(jìn)行選擇。12噴霧干燥機(jī)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(jìn)出氣及物料收集回收系統(tǒng)以及整個(gè)干燥器系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)外研究人員進(jìn)行了噴霧干燥的數(shù)學(xué)模型研究，以期給出干燥室內(nèi) 氣體流動(dòng)狀態(tài)和各種熱力學(xué)參數(shù)的分布信息，這對(duì)噴霧干燥器的設(shè)計(jì)、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(jì)算流體力學(xué)(CFD)，結(jié)合噴霧 干燥的特點(diǎn)，建立了模擬噴霧干燥室內(nèi)氣體一顆粒兩相湍流流動(dòng)的CFb模型，并對(duì)實(shí)驗(yàn)室脈 動(dòng)燃燒噴霧干燥過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬。其結(jié)果具有詳細(xì)、直觀的特點(diǎn)；模擬得到的噴霧干燥 室內(nèi)氣相流場(chǎng)和各種熱力學(xué)參數(shù)的分布信息，可以為噴霧干燥器的設(shè)計(jì)，干燥過(guò)程的優(yōu)化提 供參考。戴命和等”1進(jìn)行了噴霧干燥過(guò)程的熱力學(xué)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(dǎo)了逆流噴霧干燥過(guò)程的一維雙向靜態(tài)熱力學(xué)數(shù)學(xué)模型；它包括了物料溫 度方程、熱風(fēng)溫度方程、顆粒速度方程、熱風(fēng)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(jì)性的結(jié)論。I3噴霧工藝優(yōu)化 在噴霧干燥的實(shí)驗(yàn)研究方面，康智勇“1研究了壓力式噴霧干燥塔噴嘴孔徑對(duì)粉料的影響，認(rèn)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(duì)農(nóng)藥

9、水分散性顆粒噴霧干燥過(guò)程的研究中，楊志生等”1分析了干燥進(jìn) 氣溫度、進(jìn)料量對(duì)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(lái)越廣泛的應(yīng)用過(guò)程中，已經(jīng)不僅限于傳統(tǒng)的干燥模式，劉相東等”1進(jìn) 行了脈動(dòng)氣流的噴霧干燥研究。利用脈動(dòng)燃燒產(chǎn)生的高頻脈動(dòng)為氣流對(duì)NaCI溶液進(jìn)行了噴 霧干燥試驗(yàn)，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(shì) 噴霧干燥技術(shù)的廣泛應(yīng)用，其優(yōu)勢(shì)明顯，但其理論仍然落后于實(shí)踐。突出表現(xiàn)在干燥理論的實(shí)踐指導(dǎo)性差。干燥動(dòng)力學(xué)、非球形顆粒的干燥模擬、噴霧干燥等領(lǐng)域有待進(jìn)行深入研 究”3。噴霧干燥熱效率低。當(dāng)進(jìn)風(fēng)溫度小于

10、150時(shí)，其熱容量系數(shù)較低，為80400Kj1h 11，因而蒸發(fā)強(qiáng)度??；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(jìn)風(fēng)溫度60150C)、常溫噴霧干燥(進(jìn)風(fēng)溫度60。C以下)、降低能耗與多級(jí)干燥都 將是今后的研究重點(diǎn)。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(shí)又能相對(duì)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(dòng)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(fēng)磊、風(fēng)遽、骰噴霧謄滾福對(duì)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(biāo)殘分含璧為評(píng)價(jià)辮標(biāo)黼”。其主 要結(jié)論基本致，即噴霧干燥時(shí)，中藥提取液的相對(duì)密度多在115-120之間；避風(fēng)溫度多在150以上(150-200C)，饜薅溫唼霧于燥；聰對(duì)于爆成品指標(biāo)影賾的奎攫因素則 般認(rèn)為是浸聱比重及風(fēng)濕。

12、熱力學(xué)仿真1結(jié)論表明風(fēng)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(dòng)毪、均勻性等般指標(biāo)和成分指標(biāo)作為噴霧干燥的工藝評(píng)價(jià)貉 數(shù)；在此基礎(chǔ)上針對(duì)不同攝取液的性質(zhì)選用不間輔料，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以使干綴成晶達(dá)到設(shè)計(jì)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?！薄ｆI扶嚴(yán)格意義上講，“沸瓣造?！保?/p>

13、為“流純廉噴霧造?！?，該技術(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(jìn)而彤成較大顆粒，通過(guò)顆粒的分層生長(zhǎng)或團(tuán)聚生長(zhǎng)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(fēng)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(guò)藕氣流速度、霧化 空氣流速以及噴嘴高度等對(duì)顆粒成長(zhǎng)速率的影響；證實(shí)了流化噴霧制粒過(guò)程中顆粒的分層生長(zhǎng)島國(guó)聚生長(zhǎng)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(jìng)藏，盈其有囊璧皇鵑鏡勢(shì)。當(dāng) 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(guò)裝鬟改進(jìn)制威了自動(dòng)噴霧干燥制粒裝 置，該裝置由鞭來(lái)的一次瞬霧改進(jìn)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(bào)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(jìn)技術(shù)之一，應(yīng)用越來(lái)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(shí)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(shí)的氧化問題：中藥提取液是否能夠真正實(shí)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(guò)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(shí)出現(xiàn)的老問 題，不僅僅出現(xiàn)在中藥的噴霧干燥過(guò)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(diǎn)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(duì)措施予以解決，如增加助噴劑、旋壁風(fēng)清掃裝置等

16、：2、中藥噴霧干燥的主要優(yōu)勢(shì)在于快 速的脫水作用，而對(duì)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(duì)性更強(qiáng)的“閃蒸干燥器”、“熱噴射氣流干燥機(jī)”進(jìn)行干燥與粉碎；3、對(duì)于“熱敏性”問題更應(yīng)該用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證，一般認(rèn)為噴霧干燥 時(shí)物料的實(shí)際溫度并不高，盧忠東23 3實(shí)驗(yàn)已證明含易氧化成分Vc的物料在高溫噴霧干燥 (進(jìn)風(fēng)溫度大于150C)前后的含量無(wú)顯著性差異；當(dāng)然，如果確實(shí)存在氧化問題，可以針 對(duì)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(duì)于其他一些問 題，文中已有論述。相信充分發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，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