噴霧干燥
編輯噴霧干燥是通過用熱氣體快速干燥而由液體或漿料制備干粉的方法。這是干燥許多熱敏材料(例如食品和藥品)的首選方法。一致的粒度分布是噴霧干燥某些工業產品(例如催化劑)的原因。空氣是加熱后的干燥介質;但是,如果液體是易燃溶劑(例如乙醇)或產品對氧氣敏感,則可以使用氮氣。
所有噴霧干燥器均使用某種類型的霧化器或噴嘴將液體或漿液分散成可控的液滴尺寸噴霧。其中最常見的是旋轉盤和單流體高壓旋流噴嘴。已知霧化器輪可提供更寬的粒度分布,但是兩種方法都可以實現粒度的一致分布。或者,對于某些應用,使用兩流體或超聲波噴嘴。根據工藝要求,使用適當的選擇可以實現10至500μm的液滴尺寸。最常見的應用是在100至200μm的直徑范圍內。干粉通常是自由流動的。
噴霧干燥器最常見的類型稱為單效。箱體頂部只有一個干燥空氣源。在大多數情況下,空氣的吹入方向與噴霧的液體相同。會產生細粉,但流動性較差,會產生大量粉塵。為了克服粉塵和粉末的不良流動,已經產生了稱為多效噴霧干燥器的新一代噴霧干燥器。無需在一個階段中干燥液體,而是通過兩個步驟進行干燥:xxx步在頂部(單作用),第二步在腔室底部帶有集成的靜態床。該床提供了一個潮濕的環境,該環境會導致較小的顆粒結塊,從而產生更均勻的顆粒大小,通常在100到300μm的范圍內。
由xxx階段干燥產生的細粉可以在集成流化床內部的腔室頂部(圍繞噴射液體)或底部以連續流的方式循環使用。粉末的干燥可以在外部振動流化床上完成。
熱干燥氣體可以作為并流,與噴霧液體霧化器相同的方向或逆流通過,在該方向上,熱空氣逆著來自霧化器的氣流流動。通過并流,粒子在系統和粒子分離器(通常為旋風分離器)中花費的時間更少。在逆流的情況下,顆粒會在系統中花費更多的時間,通常會與流化床系統配對。并流通常允許系統更有效地運行。
噴霧干燥器的替代品是:
- 冷凍干燥機:對于在噴霧干燥中降解的產品,更昂貴的批處理過程。干燥產品不能自由流動。
- 鼓式干燥機:用于生產低價產品的廉價連續過程;會產生薄片,而不是自由流動的粉末。
- 脈沖燃燒干燥器:一種較便宜的連續過程,與噴霧干燥器相比,可以處理更高的粘度和固體含量,并且有時會產生可自由流動的冷凍干燥質量的粉末。
噴霧干燥機
編輯噴霧干燥器吸收液體流,并將溶質或懸浮液分離為固體,并將溶劑分離成蒸氣。固體通常收集在轉鼓或旋風分離器中。液體輸入物流通過噴嘴噴入熱蒸汽物流并蒸發。隨著水分迅速離開液滴,形成固體。通常使用噴嘴使液滴盡可能小,以xxx程度地提高熱傳遞和水的蒸發速率。取決于噴嘴,液滴的大小范圍可以從20到180μm。噴嘴的主要類型有兩種:高壓單流體噴嘴(50至300巴)和雙流體噴嘴:一種流體是要干燥的液體,另一種是壓縮氣體(通常為1至7巴的空氣) 。
與其他干燥方法相比,噴霧干燥器可以非常快速地干燥產品。他們還可以在一個步驟中將溶液(或漿液)制成干燥粉末,從而簡化了流程并提高了利潤率。
在藥物制造中,通過將活xxx物成分均勻地分散到聚合物基質中,采用噴霧干燥來制造無定形固體分散劑。這種狀態將使活性化合物處于較高的能量狀態,進而促進藥物香料在患者體內的擴散。
微封裝
編輯噴霧干燥通常被食品和其他工業用作封裝技術。將要包封的物質(負載)和兩親性載體(通常是某種改性淀粉)均以水(漿液)中的懸浮液形式均質化。然后將漿液送入噴霧干燥器,通常是加熱至水沸點以上溫度的塔中。
當漿料進入塔時,它被霧化。部分是由于水的高表面張力,部分是由于兩親性載體,水和負載之間的疏水/親水相互作用,霧化的漿液形成了膠束。液滴的小尺寸(平均直徑為100微米)會導致較大的表面積,因此會很快變干。當水變干時,載體在負載周圍形成硬化的外殼。
負載損失通常是分子量的函數。即,較輕的分子傾向于在加工溫度下大量沸騰。通過噴灑到較高的塔中,在工業上將損失降到最低。隨著過程的進行,更大體積的空氣具有較低的平均濕度。根據滲透原理,水的流動性差異會鼓勵水的流動在汽相和液相中離開膠束并進入空氣。因此,如果使用較大的塔,則可以在較低的溫度下將相同百分比的水從顆粒中干燥掉。或者,可以將漿液噴霧到部分真空中。由于溶劑的沸點是溶劑的蒸氣壓等于環境壓力的溫度,因此降低塔中的壓力具有降低溶劑的沸點的作用。
噴霧干燥封裝技術的應用是制備沒有任何水要脫水的物質的“脫水”粉末。例如,速溶飲料混合物是構成飲料的各種化學物質的噴霧干燥。該技術曾經被用來從食品中去除水分。一個例子是脫水牛奶的制備。由于未封裝牛奶,并且由于噴霧干燥會導致熱降解,因此牛奶脫水和類似過程已被其他脫水技術取代。脫脂奶粉仍然使用噴霧干燥技術廣泛生產高分子量的產品,通常以高固體濃度獲得xxx的干燥效率。通過使用較低的工作溫度和較大的腔室尺寸以延長停留時間,可以克服產品的熱降解。
現在的最新研究表明,在干燥過程中,噴霧干燥技術的使用可能是非晶態粉末結晶的另一種方法,因為取決于干燥停留時間,對非晶態粉末的溫度影響可能很大。
噴霧干燥應用
編輯食物:奶粉、咖啡、茶、雞蛋、谷物、香料、調味料、血液、淀粉和淀粉衍生物、維生素、酶、甜葉菊、營養食品、色素、動物飼料等。
制藥:抗生素、醫療成分、添加劑。
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