- 相關(guān)推薦
淺析噴霧干燥生產(chǎn)中影響產(chǎn)品質(zhì)量的若干因素
摘 要：文章以無菌抗生素噴霧干燥工藝為例，對噴霧干燥過程中干燥出風(fēng)溫度、霧化空氣壓力、物料流速及熱風(fēng)風(fēng)量四個因素對干燥產(chǎn)品質(zhì)量的影響進行了分析，指明了其在抗生素噴霧干燥設(shè)計及實際生產(chǎn)中的重要性。
關(guān)鍵詞：噴霧干燥;出風(fēng)溫度;霧化空氣壓力;物料流速;熱風(fēng)風(fēng)量
噴霧干燥是在噴霧干燥室內(nèi)，采用霧化器將原料液分散成極細(xì)的霧滴后，與干燥介質(zhì)(熱風(fēng))接觸干燥而獲得固體產(chǎn)品的過程。隨著噴霧干燥技術(shù)的不斷研究和發(fā)展，其大大簡化了工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)流程，節(jié)省了投資費用，改善了勞動條件，同時提高了產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量，因此已在化學(xué)工業(yè)、食品工業(yè)、醫(yī)藥化工產(chǎn)品加工、林業(yè)、農(nóng)藥、陶瓷、水泥、冶金等多領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，從而不斷擴展噴霧干燥技術(shù)的應(yīng)用范圍，使其具有廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景[1-4]。在噴霧干燥技術(shù)眾多的應(yīng)用領(lǐng)域中，其在熱敏性抗生素原料藥生產(chǎn)中的應(yīng)用已愈發(fā)成熟。依據(jù)對產(chǎn)品質(zhì)量要求的不同可以選擇離心式、氣流式、壓力式等不同的霧化器以及選配其他輔助設(shè)施。本文以無菌抗生素噴霧干燥工藝為例，對噴霧干燥過程中影響產(chǎn)品質(zhì)量的幾個因素加以分析。無菌抗生素噴霧干燥設(shè)施及流程一般由送風(fēng)機、翅片式蒸汽加熱器、補償式電加熱器、高效過濾器、熱風(fēng)分配器、氣流式噴嘴、干燥室(干燥塔)、旋風(fēng)分離器、布袋除塵器、引風(fēng)機組成。在設(shè)備設(shè)施固定的情況下，影響噴霧干燥產(chǎn)品質(zhì)量的因素分別為：干燥出風(fēng)溫度、霧化空氣壓力、物料流速以及熱風(fēng)風(fēng)量。下面分別做詳細(xì)說明。
1 干燥出風(fēng)溫度
無菌抗生素噴霧干燥過程中，需要監(jiān)測或控制的溫度一般有三個：干燥室進風(fēng)溫度、旋風(fēng)分離器進風(fēng)溫度、旋風(fēng)分離器出風(fēng)溫度。有些文獻或流程中，認(rèn)為旋風(fēng)分離器只起到固氣分離的作用，沒有干燥作用。但筆者在多年抗生素噴霧干燥中發(fā)現(xiàn)，旋風(fēng)分離器在固氣分離的同時，也起到部分干燥作用，因此稱旋風(fēng)分離器出風(fēng)溫度為干燥出風(fēng)溫度，即干燥溫度。噴霧干燥產(chǎn)品最終的含水量(干燥失重)由干燥尾氣的水蒸汽分壓pw或相對濕度決定。由于在絕大多數(shù)的抗生素噴霧干燥過程中，熱空氣的相對濕度是不加以控制的，而在其他因素相同的情況下，干燥溫度對空氣相對濕度產(chǎn)生決定性影響，因此出風(fēng)溫度就成為決定產(chǎn)品干燥失重的關(guān)鍵指標(biāo)。出風(fēng)溫度越高，干燥尾氣的相對濕度越低，水蒸氣分壓pw越低，有利于水分從產(chǎn)品表面向熱空氣中擴撒，最終產(chǎn)品的干燥失重越低，反之則干燥失重越高。在無菌抗生素生產(chǎn)中，干燥失重是產(chǎn)品質(zhì)量的一個關(guān)鍵指標(biāo)。因此，在一般無菌抗生素噴霧干燥生產(chǎn)中，干燥的出風(fēng)溫度都作為關(guān)鍵指標(biāo)來控制。
2 霧化空氣壓力
霧化器一般被認(rèn)為是噴霧干燥設(shè)備的核心。氣流式霧化器一般分為二流體、三流體、四流體霧化器，用來霧化粘度不同的料液[5]。出于無菌系統(tǒng)滅菌的需要，低粘度的抗生素噴霧干燥一般采用二流體霧化器。這就涉及到霧化空氣壓力這個影響干燥產(chǎn)品粒度分布的關(guān)鍵指標(biāo)。一般噴霧干燥的霧化空氣壓力為0.3～0.7MPa，但在低粘度抗生素噴霧干燥中，霧化空氣壓力一般維持在0.1～0.2 MPa。其原因一是考慮到干燥粉體的流動性。霧化空氣壓力越高，干燥粉體粒度越小，其流動性就差，給后續(xù)制劑產(chǎn)品的分裝及下一步加工帶來不便。因此為滿足下一步制劑產(chǎn)品的分裝要求，降低霧化空氣壓力，增大粉體粒度從而增加粉體流動性。降低霧化空氣壓力的另一個原因在于適應(yīng)干燥過程的分裝。眾所周知，粉體粒徑在小到一定程度時，由于微粒間的相互作用，粒度越小，粉體的堆密度越小，反之粒度越大，粉體堆密度越大。因此在噴霧干燥中為滿足產(chǎn)品分裝問題，降低生產(chǎn)成本而降低霧化空氣壓力。同時，霧化空氣壓力對產(chǎn)品的干燥失重也起到一定的作用，即霧化空氣壓力越高，料液霧化粒徑越小，干燥過程中熱交換的表面積越大，干燥效果越好。因此在抗生素噴霧干燥過程中，霧化空氣壓力的適當(dāng)調(diào)整，也可以起到微調(diào)產(chǎn)品干燥失重的效果。
3 物料流速
物料流速即噴霧干燥過程中單位時間內(nèi)進入干燥室的液體物料量。這是衡量一套噴霧干燥系統(tǒng)產(chǎn)能的重要指標(biāo)，在設(shè)計系統(tǒng)時，表現(xiàn)為在其他因素不變的情況下，純水的蒸發(fā)量。理論上，由于霧化空氣在噴嘴處高速旋轉(zhuǎn)形成負(fù)壓可以帶動物料噴出從而形成霧化，但在實際生產(chǎn)中，物料需要外部動力才能克服管道阻力、高度落差等因素進入霧化器形成霧化，同時可以通過控制外部動力，來實現(xiàn)物料流速的可控性。這個動力可以是壓縮空氣，也可以是泵。在干燥出風(fēng)溫度、霧化空氣壓力相同的情況下，物料流速越高，其干燥冷量或者說待蒸發(fā)水量越大，因此需要的熱量越大，造成干燥室的進風(fēng)溫度越高，整套設(shè)備的負(fù)荷隨之增大，在設(shè)備安全及保養(yǎng)方面會相應(yīng)增大壓力。更重要的是，待蒸發(fā)水量越大，在相同的干燥出風(fēng)溫度下，干燥尾氣的相對濕度越高，導(dǎo)致最終產(chǎn)品的干燥失重隨之升高。另外，如前面所說，噴霧干燥一般對外界空氣的相對濕度不加以控制，因此噴霧干燥過程受外界空氣濕度的影響也比較大。調(diào)整物料流速可以消除大部分由于外界空氣濕度對產(chǎn)品干燥失重的負(fù)面影響。即，在外界空氣濕度較大時，適當(dāng)降低干燥的物料流速，反之則提高物料流速，以達到產(chǎn)品干燥失重的良好均一性。
4 干燥熱風(fēng)風(fēng)量
上文所說，物料流速是一套噴霧干燥系統(tǒng)產(chǎn)能的重要指標(biāo)，熱風(fēng)風(fēng)量即為保證物料流速的重要因素。簡單來說，熱風(fēng)即干燥介質(zhì)，單位時間內(nèi)干燥介質(zhì)越多，在相同的冷量下其干燥速度越快，干燥效果越好。同時，干燥風(fēng)量越大，在其他條件相同的情況下，干燥室進風(fēng)溫度越低，對熱敏性的抗生素來說，在提高產(chǎn)品的質(zhì)量方面也有一定的貢獻。另外，干燥風(fēng)量的另一個重要作用在于適當(dāng)?shù)目諝饬魉偈歉稍锖笮L(fēng)分離效果的重要保障。在設(shè)備固定的情況下，其干燥風(fēng)量決定了后續(xù)旋風(fēng)分離器的氣固分離效果。反映在生產(chǎn)上即為干燥收率與生產(chǎn)成本。
綜上所述，干燥出風(fēng)溫度、霧化空氣壓力、物料流速、干燥熱風(fēng)風(fēng)量四個因素在無菌抗生素噴霧干燥生產(chǎn)中，起到至關(guān)重要的作用。因此在噴霧干燥系統(tǒng)設(shè)計及實際生產(chǎn)中需要著重考慮。
參考文獻：
[1]王喜忠，于才淵，周才軍編著.噴霧干燥[M].第2版.化學(xué)工業(yè)出版社.
[2]潘永康，王喜忠，劉相東主編.現(xiàn)代干燥技術(shù)[M].第2版.化學(xué)工業(yè)出版社.
[3]肖壯，劉景圣.酸奶粉生產(chǎn)技術(shù)的研究進展[J].中國食物與營養(yǎng).
[4]趙麗霞.噴霧干燥技術(shù)流程及應(yīng)用[M].內(nèi)蒙古水利.
[5]于才淵，王寶和，王喜忠.噴霧干燥技術(shù)[M].化學(xué)工業(yè)出版社.
【淺析噴霧干燥生產(chǎn)中影響產(chǎn)品質(zhì)量的若干因素】相關(guān)文章：
淺析連鎖藥店選址影響因素10-16
淺析等溫線圖的影響因素06-23
關(guān)于影響機械加工精度因素淺析07-16
淺析審計專業(yè)判定及其影響因素09-10
淺析影響產(chǎn)品設(shè)計的審美反應(yīng)因素05-25
機械加工中的質(zhì)量影響因素10-26
淺析安全生產(chǎn)事故中的人為因素及預(yù)防措施10-04
淺析影響英語素質(zhì)教育的幾個因素09-16