喷雾干燥技术在制药工业的应用

食品与制药工程学院课程设计论文喷雾干燥技术在制药工业的应用专业班级：2014级制药工程姓名：曹亮课程名称：化工原理摘要：对喷雾干燥技术的基本原理、工艺流程、特点、中药制剂中的应用等进行了综述。关键词：喷雾干燥；中药制剂；应用喷雾干燥技术己有100多年的历史,它在工业上的应用也有近百年的历史,开始只限于蛋粉、奶粉等少数产品的生产,随着不断深人的研究和发展,现已在化学、食品、医药、农药、陶瓷、水泥、水产、林业、冶金等工业生产中广泛应用。喷雾干燥技术的研究早在19世纪初,最早是LaMont1865年提出喷雾干燥法来处理蛋白,但作出极为重要的贡献的是美国的SamIPerCy的发明。论述了喷雾干燥的实质。干燥在制药生产中特别是在中药制药生产中具有重要地位。近年来有许多适宜中药生产的千燥技术和设备问世,喷雾干燥是干燥技术中较为先进的方法之一,越来越多地被利用于中药提取液的干燥及新产品的开发。喷雾干燥技术在中药生产以及新剂型的开发上起着越来越重要的作用。本文对喷雾千燥技术及其在中药制剂中的应用综述如下。1.喷雾干燥的原理和特点1.1原理喷雾干燥器属于热风直接式干燥设备。工作时，雾化器（喷嘴）将原料液分解成雾滴，并将其抛洒于温度为120～300℃的热气流中，利用雾滴运动时与热气流的速度差，使物料在几秒至十几秒内迅速干燥。喷雾干燥的原料液可以是溶液、乳浊液、悬浊液，也可以是熔融液或膏糊液。干燥产品可根据工艺要求制成粉状、颗粒状、团粒状甚至空心球状。根据雾滴与气流的混合形式，干燥器可分成并流型、逆流型和混合型，图1为常用的并流喷雾干燥装置示意图[1]。1.2特点（1）生产过程简化、操作控制方便。喷雾干燥能将液态物料直接干燥成固态产品，简化了传统工艺所需的蒸发、结晶、分离、干燥、粉碎等一系列单元操作，且通过改变操作条件，方便地调节产品的粒径、松密度、水分含量等。（2）干燥迅速，干燥过程中物料的温度不超过热空气的湿球温度，不会产生过热现象，物料有效成分损失少，故特别适合于热敏性物料的干燥（逆流式除外）。食品与制药工程学院课程设计论文（3）干燥产品具有良好的分散性、流动性和溶解性。（4）由于喷雾干燥在密闭的容器中进行，因此可防止污染环境。（5）喷雾干燥可连续操作，能适应工业化大规模生产的要求。喷雾干燥的缺点表现在单位产品能耗大，热效率和体积传热系数均较低，设备体积大，结构较复杂，一次性投资较大等[2]。2.喷雾干燥技术2.1喷雾干燥的基本流程首先，物料经过过滤器由泵输送到喷雾干燥器顶端的雾化器中雾化为雾滴。与此同时，空气进入鼓风经过过滤器、空气加热器及空气分布器送入到喷雾干燥器的顶端；空气和雾滴在喷雾干燥器顶端接触、混合，进行传和传质，完成干燥的过程[3]。最终产品由塔底的收集装置进行收集，废气经旋风分离器由出风口排入大气。喷雾干燥的干燥介质大多数是空气。但是考虑到一些有机溶剂在空气中易燃易爆，改用惰性气体（如氮气等）作为干燥介质，流程也改为闭路循环系统。有机溶剂进行回收处理，惰性气体循环使用。2.2喷雾干燥的过程阶段食品与制药工程学院课程设计论文喷雾干燥的过程可分为三个基本阶段：①料液的雾化。②雾滴和干燥介质接触、混合及流动，即传热和传质。③干燥产品与空气分离［4］。2.3喷雾干燥的新生形式除了传统喷雾干燥形式，近年来还派生一些新型的喷雾干燥形式，包括喷雾冷冻干燥和过热蒸汽喷雾干燥。2.3.1喷雾冷冻干燥常规喷雾干燥采用的干燥介质在整个蒸发干燥的过程中会达到一定的温度，但是考虑到一些特殊物料的特性，例如医药及生化产品等，它们都含有大量的生物活性成分，无法承受高温的介质环境，因此，大多数产品的生产会选择真空冷冻干燥。但是冷冻干燥存在着操作时间长、能耗高、需要对产品进行二次处理等诸多不足。近年来，国外研究人员开始把冷冻干燥和喷雾干燥结合起来，进而形成了新的干燥技术，即喷雾冷冻干燥技术［5］。2.3.2过热蒸汽喷雾干燥过热蒸汽喷雾干燥是近年来发展起来的一项新技术，它是指利用过热蒸汽与被干燥物料直接接触而除去水分的一种干燥方式。与传统热风喷雾干燥相比，过热蒸汽喷雾干燥是以水蒸汽为干燥介质，干燥后所排出的废气仍然为蒸汽，可通过冷凝回收的方法将蒸汽的潜热再次加以利用。而且，由于水蒸汽的热容量比空气大一倍，使干燥介质的消耗量明显减小，能显著降低单位热耗。过热蒸汽进行喷雾干燥的优势主要体现在节约能源和减少危险两个方面。与传统的烟道气或者热空气相比，改用过热蒸汽能够有效节能50%-80%。采用过热蒸汽进行喷雾干燥，因系统中没有氧气，也减少了可能存在的燃烧、爆炸危险［6］。3.喷雾干燥技术的应用3.1中药提取液的干燥喷雾干燥技术可以将中药提取液的浓缩、干燥、粉碎等操作一步完成,大大简化了从中药提取液到成品或半成品的生产工艺,缩短了干燥时间,提高了中药的生产效率和产品质量。与传统的干燥产品相比,应用喷雾干燥得到的粉末或颗粒大小形状均匀一致、流动性好、含水量低,可以直接压片、填充胶囊或干法制粒,而不需要加入大量的辅料,减小了中药的服用剂量[7]。3.2喷雾干燥制粒喷雾干燥技术具有干燥与制粒的双重作用。较早的喷雾干燥制粒方法是将中药提取进食品与制药工程学院课程设计论文行喷雾干燥后,再沿用传统的湿法或干法制粒,后者即为常用的喷雾干燥即干压制粒法,而目前更为先进的制粒方法是直接的喷雾制粒,即所谓的一步制粒,从严格意义上讲是沸腾制粒,即流化床喷雾制粒,可以将中药提取液至固体颗粒成型一步完成[8]。流化床喷雾制粒是将喷雾干燥技术与流化技术相结合的制粒方法,是将淀粉、糖粒等微小颗粒置于流化床中呈沸腾状态,中药提取液由雾化器喷出,先与热气流进行热交换,再喷向塔底流化床中的颗粒母核,并在表面上干燥,使其不断生长,最后成为干燥的颗粒。湿法制粒时,通常需要加入大量的赋形剂,导致中药服用剂量过大。如果采用流化床喷雾制粒,则可以有效减少中药的服用剂量,而且提高了产品的质量。喷雾干燥不仅可以和流化干燥相结合,还可以和冷冻干燥、微波干燥等其他干燥形式相结合[9],使其在中药领域中的应用更加广泛。3.3喷雾干燥制备微囊利用喷雾干燥技术还可以将中药提取液制成微囊制剂。喷雾干燥制备微囊的方法有两种,即流化床喷雾干燥和液滴喷雾干燥,其中液滴喷雾干燥是微囊制备中常用的方法,它是直接将囊心物与囊材的混合液通过雾化器分散成雾滴,在热气流中迅速蒸发干燥形成微囊的方法。将中药制成微囊制剂,可防止其氧化、水解和挥发,掩盖不良气味,还可以提高其稳定性和生物利用度以及降低刺激性、毒性及不良反应。喷雾干燥制备微囊技术在西药制剂中已经广泛应用，并且关于喷雾干燥工艺对制备西药微囊质量影响的研究已经非常成熟。而在中药领域中该技术目前国外尚未见报道,我国也还主要集中用于挥发油的包裹,以防止其挥发或掩盖不良气味。由于芳香类中药所含有的挥发油沸点低、易挥发、又不溶于水,制成微囊可防止其挥发,而且便于携带和服用。谭龙飞等以阿拉伯树胶和麦芽糊精为壁材,研究了喷雾干燥法制备肉桂醛微囊的工艺条件。杨庆隆等利用喷雾干燥法对藿香油微囊的制备进行了研究。谢良等也将喷雾干燥技术用于茴香油微囊的制备中[10]。食品与制药工程学院课程设计论文结论喷雾干燥技术是一项非常重要而又较新的干燥技术,在中药领域中的应用越来越广泛。目前,喷雾干燥技术及其设备的研究已经比较成熟,但是其理论仍然落后于实践,干燥动力学、非球形颗粒的干燥模拟、喷雾干燥、喷雾技术新领域等有待于进一步深入研究。随着我国中药现代化进程的不断加快,喷雾干燥技术也在不断发展和完善,以适应中药生产的需要,而喷雾干燥技术的进步又推动了中药新剂型的研究和发展。喷雾干燥技术在中药领域中的应用不仅仅局限于中药提取液的干燥上,此项技术已经逐渐扩展到制粒、制备微囊与包衣等多个方面。喷雾干燥技术对加快中药现代化的发展进程起着巨大的作用,在中药领域中有着广阔的发展前景。食品与制药工程学院课程设计论文参考文献[1］金国淼等，干燥设备［M］.北京：化学工业出版社，2002：155-164[2］林文，王志祥，喷雾干燥技术及其在制药工业的应用[J],装备应用与研究，2009（11）:36-41[3］黄立新，周瑞君，ASMujumdar,喷雾干燥的研究进展[J],干燥技术与设备，2009,7(5):195-198[4］王喜忠，于才渊，周才君，喷雾干燥[M],北京：化学工业出版社，2003：2-4[5］杨浩，蔡源源，唐敏等，喷雾干燥技术及其应用[J],河南大学学报（医学版），2013,32（1):71-74[6］过热蒸汽干燥技术的研究进展[J],干燥技术与设备，2012，10(1):3-9[7]何勇,樊庆蓉,李成蓉.中药浸膏的喷雾干燥技术[J]，华西药学杂志2004,19(6):447-450[8]耿火召,陶建生，喷雾干燥技术及其在中药制药中的应用[J]，中成药,2004,26(1):66-68[9]黄立新,王宗濂,唐金鑫.我国喷雾干燥技术研究及进展[J],化学工程,2001,29(2):51-55[10]蔡薇，韩静，李智等，喷雾干燥技术在中药领域中的应用及进展[J],沈阳药科大学学报,2006,23(9):613-616