富含糖的物質(zhì)，如果汁和蔬菜汁，很難在沒有包埋劑的情況下直接噴霧干燥，而壁材就是在噴霧干燥過程中包埋活性成分的聚合物，是噴霧干燥中最重要的因素之一。

 

　　壁材在噴霧干燥中可以提高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和產(chǎn)率，并降低粉末產(chǎn)品的黏性和吸濕性。常見的壁材有阿拉伯樹膠、麥芽糊精、明膠、淀粉、果膠、甲基纖維素、藻酸鹽和磷酸三鈣及其組合等。

 

　　壁材的選擇主要取決于噴霧干燥的目的和加工材料的物理化學(xué)性質(zhì)。壁材應(yīng)高度溶于工藝溶劑，具有足夠的成膜能力，即使在高濃度下也能產(chǎn)生低黏度溶液。對于噴霧干燥，它們必須具有高分子量和高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，以改善最終產(chǎn)品的抗黏性。它們必須能夠保護(hù)敏感化合物免受熱、氧和光等的影響。

 

　　噴霧干燥的常用壁材為碳水化合物，主要有：

 

　　1）淀粉及其衍生物（淀粉、麥芽糖糊精、糊精和環(huán)糊精）；

 

　　2）樹膠（阿拉伯樹膠或阿拉伯樹膠和刺梧桐膠混合物）；

 

　　3）纖維素及其衍生物（纖維素、羧甲基纖維素和羥丙基甲基纖維素等）。

 

　　淀粉及其衍生物具有良好的噴霧干燥性能，例如，高分子量和高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，在低黏度的冷水中高度可溶，具有抗黏性并且能夠產(chǎn)生相對致密的粉末。然而，它們的成膜能力較差，這對于干燥效率尤其是敏感化合物的保存十分不利。

 

　　與淀粉相比，樹膠具有較好的成膜能力，但玻璃化轉(zhuǎn)變溫度相對較低。纖維素及其衍生物具有良好的成膜特性和表面活性，但不易消化。淀粉或淀粉衍生物和樹膠的組合可以改善噴霧干燥的性能，但樹膠的含量應(yīng)低于淀粉或淀粉衍生物。

 

　　有報道指出，蛋白質(zhì)，特別是乳清蛋白，具有優(yōu)異的成膜能力和營養(yǎng)保留能力，經(jīng)常與淀粉或淀粉衍生物一起使用。

 

　?、圻M(jìn)料速度

 

　　在噴霧干燥過程中，進(jìn)料速度是重要影響因素之一。進(jìn)料速度決定物料在干燥室、分離器和輸送機(jī)中的停留時間，同時還影響著物料霧化以及液滴的大小。進(jìn)料速度基本上取決于霧化器的速度，泵速越高，進(jìn)料速度越快。但是，較高的進(jìn)料速度會使熱量傳遞變慢，使得液滴難以充分干燥，容易導(dǎo)致粘壁現(xiàn)象。

 

　　此外，Ｔｏｎｏｎ等觀察到了液滴直接滴落在干燥室內(nèi)的現(xiàn)象，這是由于在高料液流速下物料霧化不完全，導(dǎo)致產(chǎn)率降低。較高的進(jìn)料速度導(dǎo)致液滴和熱空氣之間沒有足夠的作用時間，增加了噴霧干燥粉末的水分；另外，較短的接觸時間會導(dǎo)致傳熱和傳質(zhì)效率降低，并導(dǎo)致最終產(chǎn)品中的水分含量較高。

 

 

　　隨著噴霧干燥過程機(jī)理不斷的被深入研究和噴霧干燥技術(shù)在各行各業(yè)中被廣泛使用，本文從近幾年國內(nèi)外噴霧干燥研究成果著手，介紹了此領(lǐng)域最新的研究進(jìn)展。

 

　?、賴婌F冷凍干燥技術(shù)

 

　　自從1964 年Werly 等提出噴霧冷凍干燥技術(shù)以來該技術(shù)在各個領(lǐng)域內(nèi)獲得了較快的發(fā)展，噴霧冷凍干燥是噴霧技術(shù)與冷凍技術(shù)相結(jié)合的一種獨(dú)特的干燥技術(shù)，噴霧冷凍干燥技術(shù)首先通過液氮等冷卻介質(zhì)把霧滴凍結(jié)成冰顆粒，再通過干燥技術(shù)把凍結(jié)的冰顆粒脫水干燥成粉體。

 

　　噴霧冷凍干燥獲得的顆粒形態(tài)優(yōu)于噴霧干燥和冷凍干燥，可以獲得尺寸分布良好的霧滴，同時，溶液中的水份在凍干過程中在顆粒內(nèi)部留下微小孔道，這些微孔結(jié)構(gòu)的形成增加了顆粒的比表面積，大大提高了產(chǎn)品的潤濕性和溶解度，由于在低溫下進(jìn)行干燥，特別適用于高熱敏性物料的干燥，該技術(shù)目前已在食品和醫(yī)藥研發(fā)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。

 

　　為提高阿奇霉素的水溶性和生物利用度，Adeli 等利用噴霧冷凍干燥技術(shù)制備了阿奇霉素固體分散體，分析發(fā)現(xiàn)，噴霧冷凍干燥技術(shù)制備的阿奇霉素的溶出速率高于常規(guī)噴霧干燥技術(shù)制備的藥物的溶出速率，且使用噴霧冷凍干燥法制備的藥物的溶出度比常規(guī)方法制備藥物提高了8.9 倍。

 

　　Jae-Young Her 等嘗試使用噴霧冷凍干燥法制備獲得了存活率高達(dá)97.7%的一種益生菌粉，且該益生菌粉具有很大的比表面積。

 

　　S.PadmaIshwarya 等對噴霧冷凍干燥技術(shù)在可溶性咖啡的理化指標(biāo)和香氣品質(zhì)進(jìn)行了評價，結(jié)果表明，與使用噴霧干燥與冷凍干燥技術(shù)加工的咖啡相比，噴霧冷凍干燥法加工的咖啡保留了特有的低沸芳香化合物的香氣品質(zhì)，具有良好的流動性和速溶性，與同類產(chǎn)品相比具有較大的競爭優(yōu)勢。

 

　?、谶^熱蒸汽噴霧干燥技術(shù)

 

　　過熱蒸汽噴霧干燥技術(shù)是利用過熱蒸汽溫度高于相應(yīng)壓力下對應(yīng)飽和溫度的特點(diǎn)直接把過熱蒸汽與物料接觸而達(dá)到物料干燥目的，與傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥技術(shù)相比，過熱蒸汽比熱容量高、使用量小且干燥速度快，具有熱效率高，干燥品質(zhì)好，無氧化和爆炸等風(fēng)險，節(jié)能效果顯著等特點(diǎn)。

 

　　張志輝等采用熱空氣和過熱蒸汽干燥法制備了粉末，結(jié)果表明，與熱空氣噴霧干燥相比，過熱蒸汽噴霧干燥法粉末橡膠表面存在許多均勻微孔，相對分子質(zhì)量保持較好。

 

　　V. V.Sidorchuk 等分別采用熱空氣和過熱蒸汽噴霧干燥法制備微球形氣溶膠，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與熱空氣噴霧干燥相比，過熱蒸汽噴霧干燥法可以獲得尺寸更均勻的微粒。

 

　　Yonggun Park 等對熱空氣與過熱蒸汽相結(jié)合干燥的節(jié)能效果進(jìn)行了評價，結(jié)果表明，熱空氣噴霧干燥處理節(jié)能效果為46%～51%，而熱空氣與過熱蒸汽相結(jié)合干燥的節(jié)能效果為77%～82%。

 

　?、奂{米噴霧干燥技術(shù)

 

　　納米級噴霧干燥技術(shù)主要應(yīng)用于納米級顆粒藥物制備領(lǐng)域，相比于微米級顆粒藥物，納米級藥物比表面積大，藥物溶出速率和生物利用度高，因此納米噴霧干燥技術(shù)尤其適用于難溶性藥物的制備領(lǐng)域。

 

　　瑞士Buchi 公司開發(fā)研制的B90 型納米噴霧干燥器可以直接制備粒徑在0.3～0.5μm 顆粒藥物，納米級噴霧干燥設(shè)備由高頻振動霧化器，層流加熱器及高壓靜電收集器等部分構(gòu)成。

 

　　在納米噴霧干燥器中，液體流經(jīng)電驅(qū)動的振動網(wǎng)狀霧化器霧化成細(xì)小的液滴，在干燥室中進(jìn)行干燥以產(chǎn)生固體顆粒，最后由靜電干粉收集器分離收集。

 

　　傳統(tǒng)的噴霧干燥技術(shù)一般采用壓力式霧化器把液體霧化并與熱空氣接觸干燥后經(jīng)旋風(fēng)分離器收集固體顆粒，產(chǎn)率約為30～50%，而納米級噴霧干燥器采用高壓靜電收集器收集固體顆粒，產(chǎn)率可達(dá)90%以上。

 

　　周揚(yáng)等采用納米噴霧干燥技術(shù)制備了載藥量為30%、收率高達(dá)89%、吸濕性良好的生地黃低聚糖微粉。

 

　　TaoranWan 等采用納米噴霧干燥技術(shù)制備了固體脂質(zhì)納米粒和納米結(jié)構(gòu)脂質(zhì)載體，并通過創(chuàng)新的納米噴霧干燥技術(shù)將所得的脂質(zhì)膠體顆粒轉(zhuǎn)化為固體粉末，獲得的固體粉體呈聚集狀，球形粉體細(xì)小、均勻。

 

　　04、

 

　　故障一：爆炸的預(yù)防措施

 

　　1）選擇正確的干燥塔類型；

 

　　2）在干燥塔設(shè)計和制造時就安裝滅火設(shè)備；

 

　　3）和物料接觸的設(shè)備表面用光滑的材料以防止物料沉積；

 

　　4）安裝好空氣過濾器以防止將含塵的廢氣吸入干燥室的氣體加熱器中；

 

　　5）定期清潔空氣過濾器，包括沖洗過濾器；

 

　　6）定期檢查操作中容易產(chǎn)生沉積物部位的情況；

 

　　7）定期檢查各類電器部件和機(jī)械部件；

 

　　8）對于離心噴霧，轉(zhuǎn)動部分的部件必須運(yùn)轉(zhuǎn)自如并經(jīng)常檢查；

 

　　9）加裝靜電接地裝置；

 

　　10）保持各個干燥器部件的徹底清潔。

 

　　另外，針對噴霧干燥塔內(nèi)的物料燃燒和爆炸現(xiàn)象，還可采取一些措施盡量減少損失，如在干燥室頂部裝爆炸放氣閥；在干燥室安裝若干活門，在壓力上升到某個地步時自動打開；在干燥室設(shè)計時就考慮到爆炸的可能性而將室壁加厚等。

 

　　故障二：主塔內(nèi)壁粘附濕粉

 

　　1）進(jìn)料量太大， 不能充分蒸發(fā)；

 

　　2）噴霧開始前干燥室加熱不足；

 

　　3）開始噴霧時， 下料流量調(diào)節(jié)過大；

 

　　4）加入的料液不穩(wěn)定。

 

　　修復(fù)方法：

 

　　適當(dāng)減少進(jìn)料量；適當(dāng)提高熱風(fēng)的進(jìn)口和出口溫度；在開始噴霧時， 流量要小， 逐步加大， 調(diào)節(jié)到適當(dāng)時為止；檢查管道是否堵塞， 調(diào)整物料固形物含量， 保證料液的流動性。

 

　　故障三：產(chǎn)品中存在大量雜質(zhì)

 

　　這種現(xiàn)象一般有三種原因：

 

　　其一，噴霧干燥機(jī)物料中含有雜質(zhì)，在過濾時沒有過濾掉，解決辦法是對空氣過濾器進(jìn)行檢查，過濾網(wǎng)根據(jù)情況進(jìn)行更換；

 

　　其二，物料料液的純度不高，解決辦法是對料液進(jìn)行抽樣檢測，把料液中的雜質(zhì)過濾掉；

 

　　其三，設(shè)備內(nèi)存有雜質(zhì)，解決辦法是定期對設(shè)備進(jìn)行全面的清洗，去除雜質(zhì)。

 

　　故障四：水分含量高

 

　　一般是排風(fēng)溫度太低。適當(dāng)減少進(jìn)料量， 以提高排風(fēng)溫度。

 

　　故障五：粉粒太細(xì)含固量太低或進(jìn)料量太小

 

　　提高料液的含固量， 加大進(jìn)料量， 提高進(jìn)風(fēng)溫度。

 

　　故障六：噴頭轉(zhuǎn)速低離心噴頭部件出了故障

 

　　檢查噴頭內(nèi)部件。

 

　　故障七：蒸發(fā)量低

 

　　故障原因：

 

　　1） 整個系統(tǒng)的空氣量減少；

 

　　2） 熱風(fēng)的進(jìn)口溫度偏低；

 

　　3） 設(shè)備有漏風(fēng)現(xiàn)象， 有冷風(fēng)進(jìn)入干燥室。

 

　　修復(fù)方法：

 

　　1） 檢查離心機(jī)的轉(zhuǎn)速是否正常；

 

　　2） 檢查離心機(jī)調(diào)節(jié)閥位置是否正確；

 

　　3） 檢查空氣過濾器及空氣加熱器管道是否堵塞；

 

　　4） 檢查電網(wǎng)電壓是否正常；

 

　　5） 檢查電加熱器是否正常工作；

 

　　6） 檢查設(shè)備各組件連接是否密封。

 

　　故障八：噴頭振動

 

　　故障原因：

 

　　1） 噴頭的清洗和保養(yǎng)不當(dāng)引起的噴盤內(nèi)附有殘留物質(zhì)或主軸產(chǎn)生彎曲和變形；

 

　　2） 離心盤動平衡不好。

 

　　修復(fù)方法：

 

　　1） 檢查噴霧盤內(nèi)是否有殘存物質(zhì)， 若有應(yīng)及時清洗；

 

　　2） 發(fā)現(xiàn)主軸有異常， 要進(jìn)行更換；

 

　　3） 對離心盤的動平衡重新調(diào)整或更換。

 

　　故障九：跑粉現(xiàn)象嚴(yán)重，產(chǎn)品的回收率低

 

　　如果旋風(fēng)分離器出現(xiàn)問題，或者除塵性能低，就容易發(fā)生跑粉現(xiàn)象。針對這種現(xiàn)象，前者解決辦法是對旋風(fēng)分離器進(jìn)行檢查，查看是否有缺口，以及氣密性是否完好；后者解決辦法是適當(dāng)增加二級除塵。

 

　　故障十：設(shè)備運(yùn)行噪聲很大

 

　　技術(shù)人員表示，一般而言，噴霧干燥機(jī)的霧化盤和軸承是產(chǎn)生噪音的主要部位，所以用戶如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備噪音大，應(yīng)對這兩個部位進(jìn)行檢查，主要是看霧化盤是否處于平衡狀態(tài)、軸承工作是否正常以及潤滑油的添加是否正確，如果發(fā)現(xiàn)有損壞，應(yīng)立即修理或更換。

 

　　來源：食品研發(fā)與生產(chǎn)整理