噴霧干燥在制藥工業(yè)應(yīng)用已有幾十年的歷史，經(jīng)過(guò)多年的研究和發(fā)展，從當(dāng)初簡(jiǎn)易的噴霧干燥發(fā)展到當(dāng)今多功能、組合型及性的噴霧干燥。然而，不同型式的噴霧干燥設(shè)備所呈現(xiàn)的性能和應(yīng)用面也不同。
2.噴霧干燥的型式區(qū)別與比較 2.1噴霧干燥的型式區(qū)別 噴霧干燥的型式分類有多種，按流程可分為：開(kāi)放式、封閉循環(huán)式、自惰循環(huán)式和半封閉循環(huán)式；按噴霧和氣體流動(dòng)方向分為：并流型、逆流型及混合流；按霧化方法可分為：離心式、壓力式和氣流式。其中，霧化方法分類是常用可見(jiàn)的方式，下文重點(diǎn)談霧化器。 2.1.1霧化器的作用 霧化器的作用是整個(gè)噴霧干燥的心臟，它直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。霧化器分散度越高，干燥效率越大；霧化越均勻，產(chǎn)品的含水量變化越小。因此，霧化器既要保證料液的分散度，又要使粒度變化控制在zui小限度。
2.1.2.離心式霧化器的特點(diǎn) 離心式霧化：料液在高速轉(zhuǎn)盤(pán)（圓周速度90~160m/s）中受離心力作用從盤(pán)邊緣甩出而霧化。其 是利用高速旋轉(zhuǎn)盤(pán)作用，當(dāng)液處注入盤(pán)面時(shí)，液體受到二種力作用，一是離心力和重力作用下得到加速而分裂霧化；二是液體和周圍空氣同時(shí)接觸面處，存在摩擦力促使形成霧滴。前者為離心霧化，后者為速度霧化，實(shí)際上這二者是同時(shí)存在的。 離心式霧化器的霧化效果與料液特性、流量、圓盤(pán)形狀直徑及速度直接有關(guān)。離心式霧化過(guò)程的“三大”特點(diǎn)： ①直接分裂成液滴，當(dāng)料液流量較少時(shí)，料液受離心力作用，在圓盤(pán)周圍隆起成半球狀，其直徑取決于離心力和料液粘度及表面張力。當(dāng)離心力大于表面張力時(shí)，圓盤(pán)周邊的液滴立即被拋出而分裂霧化。 ②絲狀割裂成液滴，當(dāng)料液流量較大而轉(zhuǎn)速加快時(shí)，半球狀物料液被拉成許多絲狀射流。液量增加，圓盤(pán)周邊的液絲也增加，如果液量達(dá)到一定數(shù)量后，液絲變粗，而絲數(shù)不再增加。拋出的液絲極不穩(wěn)定，在離周邊不遠(yuǎn)處即被分離成球狀小液滴。 ③膜絲分裂成液滴，當(dāng)料液流量繼續(xù)增大時(shí)，液絲數(shù)量與絲經(jīng)均不再增加，液絲間互相并成薄膜，拋出液膜離圓盤(pán)周邊一定距離后，被分裂成分布較廣的液滴。若液體在圓盤(pán)表面滑動(dòng)能減到zui小時(shí)，則可使液體高速噴出，在圓盤(pán)周邊與空氣摩擦而分裂霧化。 2.1.2.1壓力式霧化器的特點(diǎn) 壓力式霧化：用高壓泵使液體獲得高壓，高壓液體通過(guò)噴嘴時(shí)，將壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能而高速噴出時(shí)分散為霧滴。當(dāng)液體從單一孔中經(jīng)加壓后獲得的霧化，這是由于受外力作用，液體從噴嘴出口處不遠(yuǎn)的距離，克服表面張力，從液膜分裂成細(xì)線，加上湍流徑向分速度和周圍空氣相對(duì)速度的影響，使液線再分裂成大小不同的液滴，壓力式霧化器也是從此原理出發(fā)的。 壓力式霧化器的特點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作無(wú)噪聲；②改變噴嘴內(nèi)部結(jié)構(gòu)，易得到所需的霧化形狀；③大規(guī)模生產(chǎn)可采用多噴嘴噴霧。 壓力式霧化器的缺點(diǎn)：①生產(chǎn)過(guò)程中流量無(wú)法調(diào)節(jié)；②噴嘴噴孔口徑小于1mm時(shí)，易產(chǎn)生堵塞；③不適用粘度高的膠狀料液及有固相分解的懸濁液噴霧；④噴嘴易磨損。 2.1.2.2氣流式霧化器的特點(diǎn) 氣流式霧化（又稱二流體噴霧）：采用壓縮空氣以很高的速度從噴嘴噴出（≥300 m/s），依靠氣液兩相間的速度差所產(chǎn)生的摩擦力，使料液分裂為霧滴。其利用蒸汽或壓縮空氣的高速運(yùn)動(dòng)，使料液在噴嘴出口處相遇而產(chǎn)生液膜分裂并霧化。由于料液速度不大，而氣流速度很高，這二種流體存在著的相對(duì)速度，液膜被拉成絲，然后分裂成細(xì)小霧滴，霧滴大小取決于相對(duì)速度和料液粘度。 氣流式霧化有局限性，只有在熱空氣溫度高于300℃時(shí)采用蒸汽噴射才有意義，一般使用蒸汽壓力為0.3-0.7MPa，使用壓縮空氣壓力為0.2-0.5MPa時(shí)，液滴平均直徑為10-60μm。
3.幾種常用噴霧干燥設(shè)備特點(diǎn)的簡(jiǎn)述 以下結(jié)合寶干公司的幾種噴霧干燥設(shè)備在制藥工業(yè)應(yīng)用特點(diǎn)，作一簡(jiǎn)述，能使使用者有更好了解，也使寶干公司的產(chǎn)品更好應(yīng)用與服務(wù)于制藥工業(yè)。 3.1LPG高速離心噴霧干燥機(jī) 干燥速度快，料液經(jīng)霧化后表面積大大增加，在熱風(fēng)氣流中，瞬間就可蒸發(fā)95％-98％的水份，完成干燥時(shí)間僅需數(shù)秒，特別適用于熱敏性物料的干燥。
★ 產(chǎn)品具有良好的均勻度、流動(dòng)性和溶解性，產(chǎn)品純度高，質(zhì)量好。
★ 生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)化，操作控制方便。對(duì)于含濕量40—60％(特殊物料可達(dá)90％)的液體能一次干燥成粉粒產(chǎn)品，干燥后不需粉碎和篩選，減少生產(chǎn)工序，提高產(chǎn)品純度。對(duì)產(chǎn)品粒徑，松密度，水份，在一定范圍內(nèi)可通過(guò)改變操作條件進(jìn)行調(diào)整，控制和管理都很方便 3.2YPG壓力噴霧干燥機(jī) YPG系列噴霧干燥機(jī)是采用壓力式噴嘴借助高壓泵的壓力將溶液、懸浮液、乳濁液、膏糊狀物料霧化成細(xì)小液滴，然后與高溫?zé)峥諝膺M(jìn)行快速熱交換，在極短時(shí)間內(nèi)以簡(jiǎn)單的工藝迅速連續(xù)干燥成細(xì)顆粒狀物料的設(shè)備。
該機(jī)具有收塵率高，無(wú)粘壁、節(jié)能等特點(diǎn)，特別適用于熱敏性物料干燥。廣泛應(yīng)用于食品染料、中間體等行業(yè)。 3.3 ZPG中藥浸膏噴霧干燥機(jī) 干燥速度快，一般只需幾秒到十幾秒鐘，具有瞬間干燥的特點(diǎn)。
干燥過(guò)程中液滴的溫度比較低，特別適宜熱敏性物料的干燥，能夠保持物料色、香、味。
為防止干燥塔產(chǎn)生粘壁現(xiàn)象，本裝置設(shè)有特殊的結(jié)構(gòu)，有效地杜絕產(chǎn)品的粘壁現(xiàn)象。
*的成品風(fēng)送系統(tǒng)將干燥成品與系統(tǒng)內(nèi)的熱濕空氣及時(shí)分離,避免了干燥成品的吸濕或結(jié)塊的可能性.
2.2以霧化器分類的噴霧干燥比較
| 項(xiàng)目 | 離心式噴霧 | 壓力式噴霧 | 氣流式噴霧 | | 料液
| 處理量 | 調(diào)節(jié)范圍大
| 調(diào)節(jié)范圍zui小，但處理量zui大 | 調(diào)節(jié)范圍較狹 | | 粘度變化 | 可改變轉(zhuǎn)速，適用于高粘度物料 | 高粘度噴霧困難 | 可調(diào)節(jié)壓縮空氣壓力 | | 供料 | 壓力（MPa） | 低壓，約0.3 | 高壓，1-20 | 低壓，約0.3 | | 高壓泵 | 不需要 | 需要柱塞泵 | 不需要 | | 霧化器 | 價(jià)格 | 高 | 便宜 | 便宜 | | 維修保養(yǎng) | 高速旋轉(zhuǎn)的高精度，保養(yǎng)難 | 噴嘴易磨損，高壓泵需保養(yǎng) | 容易 | | 動(dòng)力消耗 | 小 | zui小 | zui大 | | 產(chǎn)品 | 粒度 | 微粒 | 粗粒 | 微粒 | | 均勻性 | 均勻 | 大致相同 | 不均勻 | | 堆積密閉 | 輕，粒子中孔呈球狀 | 重，粒子中空氣含量少 |
| | 干燥塔 | 熱風(fēng)流向 | 逆流與水平流均不適宜 | 并流、逆流、混合流及水平流都可以 | 并流、逆流 | | 塔徑 | 大 | 小 | 小 | | 塔長(zhǎng) | 低 | 高 | 較低 | | 安裝位置及粘壁現(xiàn)象 | 霧化器裝在塔頂，塔頂內(nèi)壁易粘附 | 噴嘴可裝在任意位置，粘壁可防止 | 小直徑易粘壁 | | 型式 | 水平并流型 |
| ● | ● | | 垂直向上逆流 |
| ● | ● | | 垂直向下并流 | ● | ● | ● | | 垂直向上混合流 | ● |
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| | 垂直向不混合流 | ● | ● |
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1.噴霧干燥的基本理念
1.1噴霧干燥的基本原理 噴霧干燥的定義：將溶液、乳濁液、懸濁液等形態(tài)的漿料在熱風(fēng)中噴霧成細(xì)小液滴，在它落下過(guò)程中，水分被蒸發(fā)而成為粉末狀或顆粒的產(chǎn)品。 在干燥塔頂部導(dǎo)入熱風(fēng)，同時(shí)將料液泵將料漿送至塔頂，經(jīng)過(guò)霧化器噴成霧狀的液滴，液滴群的表面積增大，其與高溫?zé)犸L(fēng)接觸后水分迅速蒸發(fā)，在極短的時(shí)間內(nèi)便成為干燥產(chǎn)品，從塔底排出。其中，熱風(fēng)與液滴接觸后溫度迅速降低而引起濕度增大，作為濕熱廢氣由排風(fēng)機(jī)抽出，廢氣所夾帶細(xì)粉用分離裝置回收。 整個(gè)干燥分為等速和減速二階段。在等速階段，水分蒸發(fā)是在液滴表面發(fā)生，蒸發(fā)速度由蒸汽通過(guò)周圍氣膜的擴(kuò)散速度所控制，其動(dòng)力是周圍熱風(fēng)與液滴的溫度差，溫度差越大蒸發(fā)速度越快，水分通過(guò)顆粒的擴(kuò)散速度大于蒸發(fā)速度。爾后，當(dāng)擴(kuò)散速度降低而不能再維持顆粒表面的飽和時(shí)，蒸發(fā)速度開(kāi)始減慢，干燥開(kāi)始進(jìn)入減速階段。在減速階段，顆粒溫度開(kāi)始上升，干燥結(jié)束，此時(shí)物料溫度接近周圍空氣溫度。
1.2噴霧干燥的特點(diǎn) 1.2.1干燥過(guò)程中液滴的溫度不高，產(chǎn)品質(zhì)量好 噴霧干燥所使用的溫度范圍廣，即使采用高溫?zé)犸L(fēng)，其排風(fēng)溫度仍不會(huì)高。在干燥初期，物料溫度不超過(guò)周圍熱空氣的濕球溫度，所干燥產(chǎn)品質(zhì)量較好。它在制藥工業(yè)應(yīng)用意義在于：不容易發(fā)生蛋白蛋變化、維生素的損失或氧化等缺陷，對(duì)熱敏性藥物的質(zhì)量基本接近真空干燥的標(biāo)準(zhǔn)。 1.2.2干燥后產(chǎn)品具有良好的分散性、流動(dòng)性和溶解性 由于干燥過(guò)程是在潔凈空氣中完成的，產(chǎn)品基本上能保持與液滴相近似的球狀，故之。 1.2.3干燥速度十分迅速 料液噴霧后，表面積增大，在高溫氣流作用下，能瞬間蒸發(fā)掉95%~98%的水分，完成干燥時(shí)間一般僅需10~40s（相對(duì)1l料液而言）。 1.2.4過(guò)程簡(jiǎn)單、控制方便及適用連續(xù)規(guī)模生產(chǎn) 噴霧干燥常用于含濕量40%~60%的物料，特殊物料可高達(dá)90%，可不經(jīng)濃縮也能一次干燥成粉體。噴霧干燥后產(chǎn)品大都不需再進(jìn)行粉碎或篩選工序，從而使整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單化。同時(shí)，能在一定范圍內(nèi)可改變操作條件來(lái)控制產(chǎn)品的粒徑、松密度和水分等性能指標(biāo)。此外，由于，干燥產(chǎn)品能連續(xù)排料，故噴霧干燥能適用連續(xù)規(guī)模生產(chǎn)。 1.2.5整個(gè)操作密閉性，適用于潔凈生產(chǎn)區(qū)域 由于噴霧干燥操作在密閉的塔內(nèi)進(jìn)行，避免了交叉污染和粉塵飛揚(yáng)，適合于制藥工業(yè)中原料藥生產(chǎn)，特別是無(wú)菌原料藥的生產(chǎn)。 1.2.6噴霧干燥的不完善之處 噴霧干燥的不完善之處：一是當(dāng)熱風(fēng)溫度低于150℃時(shí)，熱容量系數(shù)低（相應(yīng)蒸發(fā)強(qiáng)度低），故塔的體積會(huì)變大；二是廢氣中夾帶的約15%左右微粉需分離收集裝置。
1.3噴霧干燥在制藥工業(yè)的應(yīng)用范圍 噴霧干燥可廣泛應(yīng)用于原料藥的生產(chǎn)，可應(yīng)用品種有：阿莫西林、安比西林、阿可匹林、雙氫鏈霉素、卡那霉素、氨芐青霉素、青霉素類、四環(huán)素、鏈霉霧、琥氯霉素、磺胺噻唑、維生素A、維生素E、維生素B12、氫氧氯化鋁、硫酸鋁庶糖脂、淀粉酶、硫酸鋇、乳酸鈣、泛酸鈣、荷爾蒙、左旋賴氨酸、煙酸、蛋白酶、蘆丁衍生物、肝精等。 |
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