噴霧干燥在制藥工業(yè)應用已有幾十年的歷史，經(jīng)過多年的研究和發(fā)展，從當初簡易的噴霧干燥發(fā)展到當今多功能、組合型及高效性的噴霧干燥。然而，不同型式的噴霧干燥設(shè)備所呈現(xiàn)的性能和應用面也不同。本文從噴霧干燥的基本理念入手，分析了幾種型式噴霧干燥的區(qū)別，同時闡述了噴霧干燥設(shè)備的特點，從而使人們能更好地應用此類設(shè)備，也使得此類設(shè)備為我國制藥工業(yè)更好服務。

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)的漿料在熱風中噴霧成細小液滴，在它落下過程中，水分被蒸發(fā)而成為粉末狀或顆粒的產(chǎn)品。

    在干燥塔頂部導入熱風，同時將料液泵將料漿送至塔頂，經(jīng)過霧化器噴成霧狀的液滴，液滴群的表面積增大，其與高溫熱風接觸后水分迅速蒸發(fā)，在極短的時間內(nèi)便成為干燥產(chǎn)品，從塔底排出。其中，熱風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機抽出，廢氣所夾帶細粉用分離裝置回收。

    整個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)速度由蒸汽通過周圍氣膜的擴散速度所控制，其動力是周圍熱風與液滴的溫度差，溫度差越大蒸發(fā)速度越快，水分通過顆粒的擴散速度大于蒸發(fā)速度。爾后，當擴散速度降低而不能再維持顆粒表面的飽和時，蒸發(fā)速度開始減慢，干燥開始進入減速階段。在減速階段，顆粒溫度開始上升，干燥結(jié)束，此時物料溫度接近周圍空氣溫度。

1.2噴霧干燥的特點

1.2.1干燥過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，即使采用高溫熱風，其排風溫度仍不會高。在干燥初期，物料溫度不超過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，對熱敏性藥物的質(zhì)量基本接近真空干燥的標準。

1.2.2干燥后產(chǎn)品具有良好的分散性、流動性和溶解性

    由于干燥過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^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，完成干燥時間一般僅需10~40s（相對1l料液而言）。

1.2.4過程簡單、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)品大都不需再進行粉碎或篩選工序，從而使整個生產(chǎn)過程簡單化。同時，能在一定范圍內(nèi)可改變操作條件來控制產(chǎn)品的粒徑、松密度和水分等性能指標。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)進行，避免了交叉污染和粉塵飛揚，適合于制藥工業(yè)中原料藥生產(chǎn)，特別是無菌原料藥的生產(chǎn)。

1.2.6噴霧干燥的不完善之處

    噴霧干燥的不完善之處：一是當熱風溫度低于150℃時，熱容量系數(shù)低（相應蒸發(fā)強度低），故塔的體積會變大；二是廢氣中夾帶的約15%左右微粉需高效分離收集裝置。

1.3噴霧干燥在制藥工業(yè)的應用范圍

    噴霧干燥可廣泛應用于原料藥的生產(chǎn)，可應用品種有：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。

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的方式，下文重點談霧化器。

2.1.1霧化器的作用

    霧化器的作用是整個噴霧干燥的心臟，它直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和經(jīng)濟指標。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^小限度。

2.1.2“三類”霧化器的特點

2.1.2.1離心式霧化器的特點

    離心式霧化：料液在高速轉(zhuǎn)盤（圓周速度90~160m/s）中受離心力作用從盤邊緣甩出而霧化。其 是利用高速旋轉(zhuǎn)盤作用，當液處注入盤面時，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，實際上這二者是同時存在的。

    離心式霧化器的霧化效果與料液特性、流量、圓盤形狀直徑及速度直接有關(guān)。離心式霧化過程的“三大”特點：

    ①直接分裂成液滴，當料液流量較少時，料液受離心力作用，在圓盤周圍隆起成半球狀，其直徑取決于離心力和料液粘度及表面張力。當離心力大于表面張力時，圓盤周邊的液滴立即被拋出而分裂霧化。

    ②絲狀割裂成液滴，當料液流量較大而轉(zhuǎn)速加快時，半球狀物料液被拉成許多絲狀射流。液量增加，圓盤周邊的液絲也增加，如果液量達到一定數(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，在離周邊不遠處即被分離成球狀小液滴。

    ③膜絲分裂成液滴，當料液流量繼續(xù)增大時，液絲數(shù)量與絲經(jīng)均不再增加，液絲間互相并成薄膜，拋出液膜離圓盤周邊一定距離后，被分裂成分布較廣的液滴。若液體在圓盤表面滑動能減到^小時，則可使液體高速噴出，在圓盤周邊與空氣摩擦而分裂霧化。

2.1.2.2壓力式霧化器的特點

    壓力式霧化：用高壓泵使液體獲得高壓，高壓液體通過噴嘴時，將壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽芏咚賴姵鰰r分散為霧滴。當液體從單一孔中經(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的距離，克服表面張力，從液膜分裂成細線，加上湍流徑向分速度和周圍空氣相對速度的影響，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：①結(jié)構(gòu)簡單，操作無噪聲；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：①生產(chǎn)過程中流量無法調(diào)節(jié)；②噴嘴噴孔口徑小于1mm時，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。

2.1.2.3氣流式霧化器的特點

    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動，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速度，液膜被拉成絲，然后分裂成細小霧滴，霧滴大小取決于相對速度和料液粘度。

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，液滴平均直徑為10-60μm。

2.2以霧化器分類的噴霧干燥比較

3.幾種常用噴霧干燥設(shè)備特點的簡述

以下結(jié)合我公司的幾種噴霧干燥設(shè)備在制藥工業(yè)應用特點，作一簡述，能使使用者有更好了解，也使我公司的產(chǎn)品更好應用與服務于制藥工業(yè)。

3.1LPG高速離心噴霧干燥機

    LPG高速離心噴霧干燥機^適用于從溶液、乳液、懸浮液和可塑性糊狀液體原料中生成粉狀、顆粒狀或塊狀固體產(chǎn)品。因此，當成品的顆粒大小分布、殘留水分含量、堆積密度和顆粒形狀必須符合^的標準時。

空氣經(jīng)過濾后加熱，由干燥器頂部空氣分配器分配進入干燥室。料液經(jīng)離心霧化器噴霧成極細微的霧狀滴，與熱空氣并流接觸在極短的時間內(nèi)可干燥成成品。成品連續(xù)地由干燥塔底部和旋風分離器中收集，廢氣由風機排出。
    LPG高速離心噴霧干燥機特點：
    ①干燥速度快，料液經(jīng)霧化后表面積大大增大，在熱風氣流中，瞬間就可蒸發(fā)95%-98%的水分，完成干燥時間僅需數(shù)秒，特別適用于熱敏性物料的干燥。

    ②產(chǎn)品具有良好的均勻度、流動性和溶解性，產(chǎn)品純度高，質(zhì)量好。

    ③生產(chǎn)過程簡化，操作控制方便。對于含濕量40%—60%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。對產(chǎn)品粒徑、堆積密度、水分，可通過改變操作條件進行調(diào)整，控制和管理方便。

3.2WPG無菌噴霧干燥機

    WPG無菌噴霧干燥機無菌生產(chǎn)是醫(yī)藥工業(yè)中粉針劑生產(chǎn)的主要設(shè)備，抗生素藥品如硫酸鏈霉素、卡那霉素硫酸鹽等，在其生產(chǎn)過程中都要使用無菌噴霧干燥來制造成品。在無菌噴霧干燥系統(tǒng)中，所有進入系統(tǒng)的物料和空氣都必須除菌過濾。產(chǎn)品的收集也必須在無菌室內(nèi)進行，對噴霧用的壓縮空氣也需凈化后方能使用。
    干燥空氣經(jīng)初效、中效，高效三級過濾凈化，經(jīng)加熱器加熱與物料霧化傳熱傳質(zhì)，干燥后的成品和濕熱空氣由旋風分離。成品在無菌室凈化工作臺收集包裝，尾氣經(jīng)袋式濾塵器捕集后排空。

    裝置采用二流體氣流噴霧器，結(jié)構(gòu)簡單，氣流分布好，霧化均勻，能達到無菌噴霧要求。噴霧塔內(nèi)設(shè)清掃裝置，便于清理塔壁附粉。熱空氣凈化選用初效，中效和高效三級過濾系統(tǒng)，故空氣凈化質(zhì)量高，達到GMP藥品生產(chǎn)要求。

3.3ZLG中藥浸膏噴霧干燥機    

    ZLG中藥浸膏噴霧干燥機該機采用全封閉形式,所有部件均采用不銹鋼制造,配有三級凈化裝置,過濾后的空氣達十萬級要求.簡體與頂部裝有冷卻裝置,使壁溫達〈80℃,物料在塔壁上停留不焦化變質(zhì),增加了收粉率(達95%以上)。
    基本原理:中藥浸膏高速離心噴霧裝置是離心式噴霧干燥技術(shù)在特定物料干燥中的應用,也是利用高速離心式霧化器使物料分散成霧狀，與熱空氣充分接觸，完成瞬間干燥，形成粉狀成品的干燥裝置。
    中藥浸膏專用干燥機是中藥浸膏和產(chǎn)物提取液的噴霧干燥機，它解決了物料在原LPG高速噴霧干燥機在中藥中出現(xiàn)的以下情況：①物料粘壁，收粉率低；②、物料在塔壁上停留時間產(chǎn)生焦化變質(zhì)現(xiàn)象；③難以清洗，不符合GMP要求；④產(chǎn)量低：LPG-150型噴霧干燥機，其產(chǎn)量只能處理50-60kg/h料液。
    鑒于以上狀況，我公司根據(jù)中藥浸膏的物料性質(zhì)與工藝要求設(shè)計中藥浸膏干燥機，設(shè)計中藥浸膏的干燥造粒工藝，干燥后的物料顏色好、不變質(zhì)、提高了干燥設(shè)備使用的經(jīng)濟效益，中藥浸膏與LPG高速離心噴霧干燥機相比有以下特點：①采用了三級空氣過濾凈化度，達到30萬級；②采用了冷卻裝置，使內(nèi)壁溫度達到80℃，物料在壁上停留過濾不“焦化”；③整個體積是原LPG標準離心噴霧的3.5倍；④采用快開清洗裝置，適用于多品種生產(chǎn)要求；⑤除塵采用了濕法除塵，使粉塵無外出，符合環(huán)保要求，同時采用氣掃裝置，其效果更令人滿意；⑥提供霧化器2臺，并采用變頻調(diào)速；⑦采用了PLC控制，程控系統(tǒng)屏幕顯示；⑧采用干空氣密封閉輸送。

3.4PGL系列噴霧干燥制粒機

    PGL系列有B型/C型二種，PGL-B噴霧干燥制粒機集噴霧干燥/流化制粒于一體，實現(xiàn)液態(tài)物料一步法制粒；PGL-C噴霧干燥制粒機集混合、噴霧干燥、制粒、顆粒包衣多功能于一體。
    1)PGL-B噴霧干燥制粒機采用噴霧工藝，特別適用微生物料、熱敏性物料，功效比FL沸騰制粒機高1—2倍；產(chǎn)品終水分可達0．1%，配備返粉裝置，成粒率≥95％，可制0.2-2mm顆粒。同時，改進設(shè)計的內(nèi)混式多流體霧化器，可處理浸膏比重達1.3g／cm3。

    PGL-B噴霧干燥制粒機可適用于片劑、沖劑、膠囊劑顆粒，也可適用低糖、無糖的中成藥顆粒。

    2)PGL-C噴霧干燥制粒機可進行片劑、沖劑、膠囊顆粒制備，緩釋顆粒制備，低糖、無糖、小劑量顆粒制備等。制出的顆粒速溶、沖劑易于溶化、片劑易于崩解，利用液態(tài)物料作為潤濕粘合劑，可節(jié)約大量乙醇溶媒。

    設(shè)備于密閉負壓下工作，內(nèi)表面光潔、無死角、符合GMP要求；整個干燥空間溫度均勻、配套多流體霧化器、可有效提高生產(chǎn)效率并保障產(chǎn)品質(zhì)量；自動化程度得到進一步提高，操作簡單，可有效保障產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

3.5YPG壓力式噴霧干燥造粒機

    YPG壓力式噴霧干燥造粒機是將料液壓入位于塔體頂部的噴嘴霧化成微小霧滴，同塔頂熱風平行而下完成干燥。YPG壓力式噴霧干燥造粒機的工藝流程，該機具有收塵率高，無粘壁、節(jié)能高效等特點，特別適用于熱敏性物料如中藥浸膏、藥膠、酵母、維生素、抗生素、淀粉酶、脂肪酶等干燥。

3.6QPG氣流噴霧干燥機

    QPG氣流噴霧干燥機的工藝流程，潔凈空氣加熱后進入干燥塔，在塔內(nèi)熱風中用二流體（或三流體）噴嘴將各種料液霧化成微小液滴，與熱風進行快速熱交換，蒸發(fā)掉液料中的水分（或溶劑），并隨熱風排出，得到粉狀產(chǎn)品。
    QPG氣流噴霧干燥機尤其對粘性大、膏狀、漿糊狀物料效果佳，其它設(shè)備無法替代。該產(chǎn)品屬實驗型多品種、低溫干燥應用廣。其噴嘴結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，運行費用較高。

4.小結(jié)

    本文從噴霧干燥的基本理念入手，使人們對不同型式噴霧干燥有更進一步的了解。同時，對我公司近年來研發(fā)的噴霧干燥設(shè)備的特點作了綜合性簡述。而噴霧干燥這門技術(shù)有著其特殊性，不同的產(chǎn)品具有不同的干燥工藝和粉粒規(guī)則，沒有能適用各種不同要求的單一噴霧干燥機型。噴霧至今仍被視作一種技藝，實驗是正確造型的基礎(chǔ)。我公司有實驗設(shè)備專供用戶進行物料的工藝性試驗，同時也能完成此類設(shè)備的交鑰匙工程。本文寫此文的目的是為噴霧干燥系列設(shè)備能為我國制藥工業(yè)更好服務，也期待同行有更新、更好的噴霧干燥設(shè)備的問世。