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浅析喷雾干燥中影响产品质量的因素

喷雾干燥是在喷雾干燥室内,采用雾化器将原料液分散成细的雾滴后,与干燥介质(热风)接触干燥而获得固体产品的过程。随着喷雾干燥技术的不断研究和发展,其大大简化了工业产品的生产流程,节省了投资费用,改善了劳动条件,同时提高了产品产量和质量,因此已在化学工业、食品工业、医药化工产品加工、林业、农药、陶瓷、水泥、冶金等多领域中广泛应用,从而不断扩展喷雾干燥技术的应用范围,使其具有广阔的应用和发展前景[1-4]。在喷雾干燥技术众多的应用领域中,其在热敏性抗生素原料药生产中的应用已愈发成熟。依据对产品质量要求的不同可以选择离心式、气流式、压力式等不同的雾化器以及选配其他辅助设施。本文以无菌抗生素喷雾干燥工艺为例,对喷雾干燥过程中影响产品质量的几个因素加以分析。无菌抗生素喷雾干燥设施及流程一般由送风机、翅片式蒸汽加热器、补偿式电加热器、高效过滤器、热风分配器、气流式喷嘴、干燥室(干燥塔)、旋风分离器、布袋除尘器、引风机组成。在设备设施固定的情况下,影响喷雾干燥产品质量的因素分别为:干燥出风温度、雾化空气压力、物料流速以及热风风量。下面分别做详细说明。 
  1、干燥出风温度 
  无菌抗生素喷雾干燥过程中,需要监测或控制的温度一般有三个:干燥室进风温度、旋风分离器进风温度、旋风分离器出风温度。有些文献或流程中,认为旋风分离器只起到固气分离的作用,没有干燥作用。但笔者在多年抗生素喷雾干燥中发现,旋风分离器在固气分离的同时,也起到部分干燥作用,因此称旋风分离器出风温度为干燥出风温度,即干燥温度。喷雾干燥产品终的含水量(干燥失重)由干燥尾气的水蒸汽分压pw或相对湿度决定。由于在绝大多数的抗生素喷雾干燥过程中,热空气的相对湿度是不加以控制的,而在其他因素相同的情况下,干燥温度对空气相对湿度产生决定性影响,因此出风温度就成为决定产品干燥失重的关键指标。出风温度越高,干燥尾气的相对湿度越低,水蒸气分压pw越低,有利于水分从产品表面向热空气中扩撒,终产品的干燥失重越低,反之则干燥失重越高。在无菌抗生素生产中,干燥失重是产品质量的一个关键指标。因此,在一般无菌抗生素喷雾干燥生产中,干燥的出风温度都作为关键指标来控制。 
  2、雾化空气压力 
  雾化器一般被认为是喷雾干燥设备的核心。气流式雾化器一般分为二流体、三流体、四流体雾化器,用来雾化粘度不同的料液[5]。出于无菌系统灭菌的需要,低粘度的抗生素喷雾干燥一般采用二流体雾化器。这就涉及到雾化空气压力这个影响干燥产品粒度分布的关键指标。一般喷雾干燥的雾化空气压力为0.3~0.7MPa,但在低粘度抗生素喷雾干燥中,雾化空气压力一般维持在0.1~0.2 MPa。其原因一是考虑到干燥粉体的流动性。雾化空气压力越高,干燥粉体粒度越小,其流动性就差,给后续制剂产品的分装及下一步加工带来不便。因此为满足下一步制剂产品的分装要求,降低雾化空气压力,增大粉体粒度从而增加粉体流动性。降低雾化空气压力的另一个原因在于适应干燥过程的分装。众所周知,粉体粒径在小到一定程度时,由于微粒间的相互作用,粒度越小,粉体的堆密度越小,反之粒度越大,粉体堆密度越大。因此在喷雾干燥中为满足产品分装问题,降低生产成本而降低雾化空气压力。同时,雾化空气压力对产品的干燥失重也起到一定的作用,即雾化空气压力越高,料液雾化粒径越小,干燥过程中热交换的表面积越大,干燥效果越好。因此在抗生素喷雾干燥过程中,雾化空气压力的适当调整,也可以起到微调产品干燥失重的效果。 
  无锡市志邦干燥设备制造有限公司是一家专业从事各类喷雾干燥设备设计与制造的厂家。企业主要涉及食品、化工、医药、陶瓷、生化、民爆、造纸、环保等几十个行业。企业附设喷雾干燥工艺实验中心,为客户提供中、小物料的实验,以便帮助客户选用合理的干燥设备。