為噴霧枯燥技能的推行使用以及進(jìn)步中藥制藥程度提供鑒戒與資助。 要害詞 噴霧枯燥 霧化技能 噴霧造粒 中噴霧干燥機(jī)藥制藥 一步造粒
對噴霧枯燥的歷程階段及優(yōu)缺陷舉行了闡發(fā), 綜述了噴霧枯燥技能的研討希望, 并對噴霧枯燥技能的使用遠(yuǎn)景舉行了闡發(fā), 末了給出了噴霧枯燥技能在中藥制藥消費(fèi)中的使用實(shí)例——中藥液一步噴霧枯燥造粒。該項(xiàng)技能將中藥稀藥液間接噴霧枯燥制成干顆粒, 將中藥加工中藥液的稀釋、多效稀釋、造粒、枯燥四步合為一步, 大大簡化并收縮了中藥提取液到半成品或成品的工藝和工夫, 進(jìn)步了消費(fèi)服從和產(chǎn)物質(zhì)量。可
為噴霧枯燥技能的推行使用以及進(jìn)步中藥制藥程度提供鑒戒與資助。 要害詞 噴霧枯燥 霧化技能 噴霧造粒 中藥制藥 一步造粒
噴霧枯燥是將質(zhì)料液用霧化器疏散成霧滴, 并用熱氛圍(或別的氣體) 與霧滴間接打仗的方法而失掉粉粒狀產(chǎn)物的一種枯燥歷程。質(zhì)料液可以是溶液、乳濁液或懸浮液, 也可以是熔融液或膏狀物??菰锂a(chǎn)物可以
憑據(jù)必要, 制成粉狀、顆粒狀、空心球狀或團(tuán)粒狀。
噴霧枯燥技能已有一百多年的汗青。自1865 年噴霧枯燥最早用于蛋品處置懲罰以來, 這種由液態(tài)經(jīng)霧化和枯燥在極短工夫間接變?yōu)楣腆w粉末的歷程, 曾經(jīng)獲得了長足的前進(jìn)。它使很多有代價(jià)但不易生存的物料得以大大延伸保質(zhì)期, 使一些物料便于包裝、利用和運(yùn)輸, 同時(shí)也簡化了一些物料的加工工藝。由于噴霧枯燥具有“瞬時(shí)枯燥”、“枯燥產(chǎn)物質(zhì)量好”、“枯燥歷程簡略”等特點(diǎn), 顯著優(yōu)于別的枯燥方法, 到20 世紀(jì)三四十年月, 該技能曾經(jīng)被遍及地使用于乳成品、洗濯劑、脫水食品以及化肥、染料、水泥的消費(fèi), 如今罕見的速溶咖啡、奶粉、方便食品湯料等便是由噴霧枯燥失掉的產(chǎn)物[ 1, 2 ]。我國最早將噴霧枯燥用于產(chǎn)業(yè)化范圍消費(fèi)的是乳操行業(yè), 之后是洗濯劑和染料行業(yè)等, 如今使用已十分遍及, 廣泛了以上所觸及
的全部行業(yè), 尤其在陶瓷和制藥行業(yè)噴霧枯燥的使用更為廣泛。
對付中藥制藥行業(yè), 噴霧枯燥技能的使用有其奇特的作用, 大大簡化并收縮了中藥提取液到制劑半成品或成品的工藝和工夫, 進(jìn)步了消費(fèi)服從和產(chǎn)物質(zhì)量。本文對噴霧枯燥的歷程階段及優(yōu)缺陷舉行闡發(fā), 綜述噴霧枯燥技能的研討希望, 并對噴霧枯燥技能的使用遠(yuǎn)景舉行闡發(fā), 末了給出噴霧枯燥技能在中藥制藥消費(fèi)
中的使用實(shí)例——中藥液一步噴霧枯燥造粒。
1 噴霧枯燥的歷程階段及優(yōu)缺陷闡發(fā)
1.1 噴霧枯燥的歷程階段
噴霧枯燥可分為三個(gè)根本歷程階段: 一是料液霧化成霧滴 二是霧滴和枯燥介質(zhì)打仗、混淆及活動, 即舉行
枯燥 三是枯燥產(chǎn)物與氛圍疏散。
1.1.1 噴霧枯燥的第一階段——料液的霧化
料液霧化為霧滴和霧滴與熱氛圍的打仗、混淆, 是噴霧枯燥獨(dú)占的特性。霧化的目標(biāo)在于將料液疏散成微細(xì)的霧滴, 使其具有很大的外貌積, 當(dāng)其與熱氛圍打仗時(shí), 霧滴中水分敏捷汽化而枯燥成粉末或顆粒狀產(chǎn)物。霧滴的巨細(xì)及其勻稱程度對產(chǎn)物質(zhì)量和技能經(jīng)濟(jì)目標(biāo)影響很大, 分外是對熱敏性物料的枯燥尤為緊張。要是噴出的霧滴其巨細(xì)很不勻稱, 就會呈現(xiàn)大顆粒還沒到達(dá)枯燥要求、小顆粒卻已枯燥過分而蛻變的征象。因而料液霧化所用的霧化器是噴霧枯燥的要害部件。如今常用的霧化器有氣流式、壓力式、旋轉(zhuǎn)
式和聲能霧化器等。
1.1.2 噴霧枯燥的第二階段——霧滴和氛圍的打仗
霧滴和氛圍的打仗、混淆及活動是同時(shí)舉行的傳熱傳質(zhì)歷程, 即枯燥歷程, 此歷程在枯燥塔內(nèi)舉行。霧滴和氛圍的打仗方法、混淆與活動形態(tài)決議于熱風(fēng)漫衍器的布局型式、霧化器在塔內(nèi)的安置地位及廢氣
排擠方法等。
在枯燥塔內(nèi), 霧滴- 氛圍的流向有并流、逆流及混淆流。霧滴與氛圍的打仗方法差別, 對枯燥塔內(nèi)的
溫度漫衍、霧滴(或顆粒) 的活動軌跡、顆粒在塔內(nèi)的停頓工夫及產(chǎn)物性子等均有很大影響。 霧滴的枯燥歷程也履歷著恒速和降速階段。研討霧滴的活動及枯燥歷程, 重要是確定枯燥工夫及枯燥塔的
重要尺寸。
1.1.3 噴霧枯燥的第三階段——枯燥產(chǎn)物與氛圍疏散
噴霧枯燥的產(chǎn)物大多接納塔底出料, 部門細(xì)粉夾帶在排放的廢氣中, 廢氣在排放前必需將這些細(xì)粉網(wǎng)絡(luò)上去, 以進(jìn)步產(chǎn)物收率, 低落消費(fèi)本錢。排放的廢氣必需切合情況掩護(hù)的排放尺度, 以防備情況凈化。
1.2 噴霧枯燥的優(yōu)缺陷闡發(fā)
1.2.1 噴霧枯燥的好處
只需枯燥條件連結(jié)恒定, 枯燥產(chǎn)物特性就連結(jié)恒定 噴霧枯燥的操縱是一連的, 其體系可以是全主動控制操縱 噴霧枯燥體系實(shí)用于熱敏性和非熱敏性物料的枯燥, 實(shí)用于水溶液和無機(jī)溶劑物料的枯燥 質(zhì)料液可以是溶液、泥漿、乳濁液、糊狀物或熔融物, 乃至是濾餅等均可處置懲罰 噴霧枯燥操縱具有十分大的機(jī)動
性,噴霧本領(lǐng)可達(dá)每小時(shí)幾千克至200 噸[ 4 ]。
1.2.2 噴霧枯燥的缺陷
噴霧枯燥投資用度比力高 噴霧枯燥屬于對流型枯燥, 熱服從比力低(除非利用十分高的枯燥溫度) ,
一樣平常為30%~ 40%。 2 噴霧枯燥技能的研討希望
噴霧枯燥技能的焦點(diǎn)是流化技能, 具有從流體到固體瞬時(shí)枯燥的突出上風(fēng)。其設(shè)置裝備擺設(shè)一樣平常是由霧化器(噴頭) 、枯燥塔、收支氣及物料網(wǎng)絡(luò)接納體系等構(gòu)成。此中使料液霧化所用的霧化器是噴霧枯燥安裝的要害
部件。
2.1 霧化器的品種和霧化情勢
一樣平常在消費(fèi)中常用的霧化器有氣流式霧化器、壓力式霧化器和旋轉(zhuǎn)式霧化器幾種。差別的霧化器可以孕育發(fā)生差別的霧化情勢, 憑據(jù)差別的霧化情勢可以將噴霧枯燥分為氣流式霧化、壓力式霧化和旋轉(zhuǎn)式霧化。霧化情勢的選擇取決于料液的性子和終極產(chǎn)物所要求的特性。對付液體的霧化機(jī)理, 根本上可分為三種范例, 即滴狀破裂、絲狀破裂和膜狀破裂。在噴霧枯燥操縱中, 霧化機(jī)理與霧化要領(lǐng)、操縱條件、流體的物
性等有關(guān)。霧化機(jī)理可以引導(dǎo)我們舉行公道的霧化器的計(jì)劃和操縱。
氣流式霧化 利用緊縮氛圍(或水蒸氣) 高速從噴嘴噴出并與另一通道運(yùn)送的料液混淆,借助氛圍(或水蒸氣) 與料液兩相間絕對速率差別孕育發(fā)生的摩擦力, 把料液疏散成霧滴。憑據(jù)噴嘴的流體通道數(shù)及其布局, 氣流式霧化器又可以分為二流體外混式、二流體內(nèi)混式、三流體內(nèi)混式、三流體表里混式以及四流體外混式、
四流體二內(nèi)一外混式等等[ 3 ]。氣流式霧化器的布局簡略, 處置懲罰工具遍及, 但能耗大。
壓力式霧化 利用壓力泵將料液從噴嘴孔內(nèi)高壓噴出, 間接將壓力轉(zhuǎn)化為動能, 使料液與枯燥介質(zhì)打仗并被疏散為霧滴。壓力式霧化器消費(fèi)本領(lǐng)大, 耗能小 細(xì)粉天生少, 能孕育發(fā)生小顆粒, 固體物接納率高。 旋轉(zhuǎn)式霧化 利用高速旋轉(zhuǎn)的盤或輪孕育發(fā)生的向心力將料液甩出, 使之與枯燥介質(zhì)打仗構(gòu)成霧滴。旋轉(zhuǎn)式霧
化器受進(jìn)料影響(如壓力) 變革小 控制簡略。 三種霧化器的比力見表1[ 3, 4, 5 ]。
三種霧化原理的實(shí)際研討, 重要圍繞著噴霧器的要害參數(shù)與霧化功能而睜開, 黃立新等[ 3 ]對此做了綜述報(bào)道。這方面的研討將有助于噴霧器功能的革新, 也有利于使用歷程中憑據(jù)噴霧料液及其產(chǎn)物要求對霧化
器舉行選擇。
中藥提取液的噴霧枯燥, 根本上因而旋轉(zhuǎn)式霧化和睦流式霧化情勢舉行的, 爾后者以小型實(shí)驗(yàn)設(shè)置裝備擺設(shè)多見。從霧化的完成而言, 壓力式霧化必要高壓泵和較大的霧化空間, 氣流式霧化能耗又很高, 這些都限定了它
們的使用。絕對而言, 旋轉(zhuǎn)式霧化器技能要求絕對較低, 是最容易完成的。
2.2 噴霧枯燥機(jī)理的研討
影響噴霧枯燥結(jié)果的要素很多, 除霧化器外, 另有枯燥塔、收支氣及物料網(wǎng)絡(luò)接納體系以及整個(gè)枯燥器體系。國表里很多學(xué)者對噴霧枯燥的數(shù)學(xué)模子舉行了研討, 以期給出枯燥塔內(nèi)氣體活動形態(tài)和種種熱力學(xué)參數(shù)的漫衍信息, 這對噴霧枯燥器的計(jì)劃、優(yōu)化以及枯燥結(jié)果等的進(jìn)步都具有很緊張的意義。吳中華等[ 6 ]使用氣- 粒兩相流實(shí)際和盤算流膂力學(xué)(CFD) , 聯(lián)合噴霧枯燥的特點(diǎn), 創(chuàng)建了模仿噴霧枯燥塔內(nèi)氣體- 顆粒兩相湍流活動的CFD 模子, 并對實(shí)行室脈動熄滅噴霧枯燥歷程舉行了數(shù)值模仿。其結(jié)果具有細(xì)致、直觀的特點(diǎn) 模仿失掉的噴霧枯燥塔內(nèi)氣相流場和種種熱力學(xué)參數(shù)的漫衍信息, 可以為噴霧枯燥器的計(jì)劃、枯燥歷程的優(yōu)化等提供參考。戴命和等[ 7 ]舉行了噴霧枯燥歷程的熱力學(xué)建模及仿真, 憑據(jù)質(zhì)量均衡原理、
熱均衡原理和牛頓定律推導(dǎo)了逆流噴霧枯燥歷程的一維雙向靜態(tài)熱力學(xué)數(shù)學(xué)模子 它包羅了物料溫度方程、熱風(fēng)溫度方程、顆粒速率方程、熱風(fēng)濕含量方程、物料含水率方程, 用MA TLA 仿真后, 失掉了增大氛圍
量比進(jìn)步氛圍溫度更具技能經(jīng)濟(jì)性的結(jié)論。
2.3 噴霧工藝優(yōu)化的研討
在噴霧枯燥的實(shí)行研討方面, 康智勇[ 8 ]研討了壓力式噴霧枯燥塔噴嘴孔徑對粉料的影響, 以為大孔徑更適于噴霧顆粒的漫衍向大顆粒會合。王曉蘭等[ 9 ]在工場大消費(fèi)的條件下研討了影響噴霧枯燥粉粒粒度漫衍的要素, 闡發(fā)了陶瓷坯料泥漿粘度、含水率、噴霧壓力、噴霧器孔徑與粉粒粒度漫衍之間的干系, 得出其影響系數(shù)由大至小辨別為噴霧器孔徑、壓力、粘度、含水率等。楊志生等[ 10 ]在對農(nóng)藥水疏散性顆粒噴霧枯燥歷程的研討中, 闡發(fā)了枯燥進(jìn)氣溫度、進(jìn)料量對枯燥產(chǎn)物的懸浮率、粒子密度、粒子外形等的
影響。
噴霧枯燥在越來越遍及的使用中, 曾經(jīng)不但限于傳統(tǒng)的枯燥形式, 劉相東等[ 11 ]舉行了脈動氣流的噴霧枯燥研討。利用脈動熄滅孕育發(fā)生的高頻脈動氣流對 aCl 溶液舉行了噴霧枯燥實(shí)驗(yàn), 結(jié)果評釋: 低溫、高頻振
蕩氣流下的噴霧枯燥比傳統(tǒng)噴霧枯燥的蒸發(fā)速率進(jìn)步了2.5倍。
2.4 噴霧枯燥技能的生長趨向
噴霧枯燥技能使用遍及, 其上風(fēng)顯著, 但其實(shí)際仍舊落伍于實(shí)際, 突出體如今枯燥實(shí)際的實(shí)際引導(dǎo)性差??菰飫恿W(xué)、非球形顆粒的枯燥模仿、噴霧枯燥等范疇有待舉行更深化的研討[ 3 ]。噴霧枯燥熱服從低, 因而, 噴霧枯燥的節(jié)能降耗題目就比力突出[ 1 ] 亞低溫噴霧枯燥(進(jìn)風(fēng)溫度60~ 150 ℃) 、常溫噴霧枯燥(進(jìn)風(fēng)溫度60℃以下) 、低落能耗與多級枯燥等都將因而后的研討重點(diǎn)。別的, 噴霧枯燥技能與具
體的使用范疇聯(lián)合還將用于噴霧冷卻造型、噴霧反響、噴霧吸取、噴霧涂層和噴霧造粒等范疇。
筆者以為, 在以后還應(yīng)細(xì)致增強(qiáng)下述幾方面的研討與開辟。
(1) 接納組合枯燥。當(dāng)噴霧枯燥自己不克不及完成枯燥使命時(shí), 起首要想到組合枯燥。如噴霧枯燥加流化
床(枯燥及冷卻)、噴霧枯燥加帶式枯燥等。
(2) 霧化器的革新。當(dāng)某種物料霧化很困難時(shí), 可革新原有霧化器的布局, 以順應(yīng)新物料的霧化要求。例
如, 對旋轉(zhuǎn)霧化器已做了多種革新, 可以或許霧化粘性大的物料及噴霧造粒等。
(3) 靜電霧化技能的研討與開辟。此項(xiàng)技能正處于研討與開辟階段, 它可以制造出微米及亞微米級粒
子, 制造功能性粒子, 制造薄膜和噴涂等, 預(yù)測其未來有遼闊的生長遠(yuǎn)景。 (4) 開辟和美滿在線丈量體系。使體系操縱主動化, 確保產(chǎn)物的質(zhì)量和產(chǎn)量。
(5) 開辟過熱蒸汽的噴霧枯燥體系。這是一個(gè)閉路循環(huán)體系, 可以節(jié)流能量, 省去氮?dú)庋h(huán)的操縱。 (6) 利用盤算流膂力學(xué)(CFD) 的要領(lǐng), 辦理噴霧枯燥器的計(jì)劃題目。未來可以利用一些牢靠的實(shí)行數(shù)據(jù)(包羅活動圖形) , 利用CFD 的要領(lǐng), 比力正確地算出枯燥器尺寸及熱風(fēng)漫衍方法, 取代如今的半實(shí)際、半經(jīng)
驗(yàn)的要領(lǐng)(如今的要領(lǐng)偏差太大)。
(7) 開辟公用噴霧枯燥機(jī), 以順應(yīng)特別物料的必要。如硬化點(diǎn)低的中藥、番茄粉、特別食品等。公用
枯燥機(jī)應(yīng)到達(dá)如許的程度——不消做實(shí)行, 按物料性子間接選型購買。
境不構(gòu)成凈化。
(8) 控制情況凈化。在計(jì)劃時(shí)就必需思量到體系的噪聲、粉塵、排放的氣體、濕法除塵的液體等對環(huán)