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文档简介
1、分析了喷雾干燥的过程阶段和优缺点,总结了喷雾干燥技术的研究进展,分析了喷雾干燥技术的应用前景,最后对喷雾干燥技术在中药饮片制药生产中的应用实例进行了药液喷雾干燥造粒。 该技术将中药饮片稀薄药液直接喷雾干燥制成干燥颗粒,将中药饮片加工中药液的浓缩、高效浓缩、造粒、干燥四个步骤组合成一个步骤,大大简化了从中药饮片提取液到半成品和成品的技术和时间,提高了生产效率和产品质量。 可为喷雾干燥技术的推广和中药饮片制药水平的提高提供参考与合作。 牛鼻子字喷雾干燥雾化技术喷雾造粒中药饮片制药一头地造粒喷雾干燥是用原子化器将原料液分散在喷雾滴中,用热风(或其他气体)使其与喷雾滴直接接触,得到粉粒体品的干燥过程。
2、 原料液可以是溶液、乳液或混悬剂,也可以是熔融液或糊状。 干燥产品很好根据需要,制成粉状、颗粒状、中空球状或团粒状。喷雾干燥技术有一百多年的历史。 自从1865年喷雾干燥最早用于鸡蛋的处理以来,从这种液体雾化和干燥在短时间内直接变成固体粉末的过程,已经有了很大的进步。 有价值但难以保存的材料多大幅度延长了货架期,有些材料包装、使用和运输变得容易,也简化了一些材料的加工技术。 由于喷雾干燥具有“瞬时干燥”、“干燥产品品质好”、“干燥过程简单”等特点,明显优于其他干燥方式,到2.0世纪三十四年代,该技术已经广泛应用于乳制品、洗衣粉、脱水食品和化学肥料、染料、水泥的生产,为目前常见的速溶咖啡、配方奶
3、粉、INF特技表演食品我国最早将喷雾干燥用于工业规模生产的是乳品行业,之后在洗衣粉和染料行业等,现在得到广泛应用,涉及到以上的关系的所有行业,特别是塞拉混合双打和制药行业喷雾干燥的应用更为普遍。在中药饮片制药行业,喷雾干燥技术的应用有着独特的作用,大大简化了从中药饮片提取液到制剂半成品和成品的技术和时间,提高了生产效率和产品质量。 本文分析了喷雾干燥的过程阶段和优缺点,总结了喷雾干燥技术的研究进展,分析了喷雾干燥技术的应用前景,最后用中药饮片制药生产了喷雾干燥技术中的应用例中的药液进行了一头地喷雾干燥造粒。1喷雾干燥的过程阶段和优缺点分析1.1喷雾干燥的过程阶段喷雾干燥分为三个基本工艺阶段:一
4、个是原料液雾化成雾滴,二个是雾滴和干燥介质接触、混合、流动即进行干燥三是干燥产品和空气分离。1.1.1喷雾干燥的第一阶段材料液的雾化材液雾化是雾滴、雾滴和热风的接触、混合,是喷雾干燥的特有特征。 雾化的目的是将原料液分散到微细的雾中,增大表面积,与热风接触时,雾中的水分急速气化,干燥成粉末或颗粒状制品。 雾滴的大小及其均匀度对产品品质和技术经济指标影响很大,特别是对热敏材料的干燥尤为重要。 喷雾的雾的大小变得不均匀的话,大的粒子还没有达到干燥要求,但是小的粒子会发生过于干燥变质的现象。 因此,用于材料液雾化的喷雾器是喷雾干燥的重要零配件。 目前常用的原子化器有气流式、压力式、旋转和声学、能源、
5、原子化器等。1.1.2喷雾干燥的第二阶段雾与空气的接触雾滴与空气的接触、混合和流动是在云同步进行的传热过程,即干燥过程,这一过程在干燥塔内进行。 雾滴与空气的接触方式、混合与流化态由热风散布器的结构形式、雾化器在塔内的设置位置和排气瓦斯气体决定排放方式等。在干燥塔内,雾滴-空气流有并流、逆流、混合流。 雾滴与空气的接触方式不同,干燥塔内的对温度分布、雾滴(或粒子)的运动轨迹、粒子在塔内的停留时间、产品性质等有较大影响。 雾滴的干燥过程也经历了定速和降低大头针的阶段。 研究雾滴的运动和干燥过程,主要是确定干燥时间和干燥塔主要尺寸。1.1.3喷雾干燥的第三阶段干燥产品和空气分离喷雾干燥的产品多采用
6、塔底材料,部分微粉包含在排放瓦斯气体中,排放瓦斯气体在排放前需要收集这些个微粉,以提高产品收率和降低生产成本。 被排放的排放瓦斯气体必须满足环境保护的排放标准。1.2喷雾干燥的优缺点分析1.2.1喷雾干燥的优点只要干燥条件保持一定,干燥产品特性保持一定的喷雾干燥的操作是连续的,其系统全自动控制操作喷雾干燥系统适用于热敏性和非热敏性材料的干燥,适用于水溶液和有机溶剂材料的干燥原料液可以用溶液、泥浆、乳液、糊和熔融物、甚至蛋糕等进行喷雾干燥操作处理性、喷雾能力每小时可达数公里至200吨4。1.2.2喷雾干燥的缺点喷雾干燥投资费用较高的喷雾干燥是对流型干燥,热效率较低(除非利用非常高的干燥温度)一般
7、为30%40%。 2喷雾干燥技术的研究进展喷雾干燥技术的核心是流动技术,具有从流体到固体瞬间干燥的优点。 其设备由喷雾器(喷头)、干燥塔、进气及资材回收系统等构成。 其中,雾化材料液的喷雾器是喷雾烘干设备的关键零配件。2.1喷雾器的种类和雾化形式一般生产中常用的喷雾器有气流式喷雾器、压力式喷雾器、旋转式喷雾器。 不同的雾化装置可以做成不同的雾化形式,根据不同的雾化形式可以将喷雾干燥分为气流式雾化、压力式雾化和旋转式雾化。 雾化形式的选择取决于材料液的性质和最终产品所要求的特性。 液体雾化反应历程基本上有滴状分裂、丝状分裂、膜状分裂3种。 喷雾干燥操作包括雾化反应历程和雾化方法、操作条件、流体性
8、关系。 雾化反应历程可以指导我们进行合理的喷雾器的设计和操作。气流式雾化利用压缩空气(或水蒸气)从喷嘴高速喷出,与从其他通路输送的材料液混合,通过空气(或水蒸气)和材料液的相对速度的不同产生的摩擦力,将材料液分散成雾滴。 根据喷嘴的流体通路数及其版结构,气流式原子化器还分为二流体外混合式、二流体内混合式、三流体内混合式、三流内外混合式、四流体外混合式,四流体二内外混合式等3。 气流式喷雾器结构简单,处理对象广,但能源消费大。压力式雾化是利用压力泵从喷嘴孔内以高压喷出材料液,将压力直接转换为动能,使材料液与干燥介质接触后分散到雾中。 压力式喷雾器生产能力大,能量小微粉生成少,产生小粒子,固体物回
9、收率高。 旋转式雾化利用高速旋转的圆盘和车轮产生的离心力甩出材料液,使其与干燥介质接触形成雾。 旋转式雾汽化器因供给的影响(压力等)而变化小,控制简单。 3种原子化器的比较如表1 3,4,5 所示。三种雾化原理的理论研究主要是围绕喷雾器的重要残奥仪表和雾化性能展开,黄新等3对此进行了综述。 这方面的研究有助于改善喷雾器的性能,在应用中也有利于喷雾材料液及其产品的要求雾化用器皿选择。中药饮片提取液的喷雾干燥基本以旋转式雾化和气流式雾化的形式进行,后者以小型试验设备较为常见。 从雾化的实现来说,压力式雾化需要高压泵和大的雾化空间,气流式雾化能量高,因此这些个受到限制他们的应用。 相对而言,旋转式喷
10、雾器的技术要求相对较低,最容易实现。2.2喷雾干燥机构的研究影响喷雾干燥效果的因素很多,除喷雾器外,还有干燥塔、进气及资材回收系统及干燥机系统整体。 国内外许多学者研究喷雾干燥的数学模型,为干燥塔内气体流化态和提供各种热力学参数的分布信息,对于提高喷雾干燥机的设计、优化及干燥效果等具有重要意义。 吴中华等人6应用气粒两相流理论和计算流体动力学(CFD ),结合喷雾干燥的特点,建构了模拟喷雾干燥塔内气粒两相流流动的CFD模型,并对实验室脉动燃烧喷雾干燥过程进行了数值模拟. 结果表明,其具有详细直观的特点,可模拟喷雾干燥塔内气相流场和各种热力学参数的分布信息,为喷雾干燥机的设计、干燥过程的优化等提
11、供参考。 戴命和等7进行了喷雾干燥过程的热力学建模与仿真,根据质量平衡原理,热平衡原理和牛顿定律导出了逆流喷雾干燥过程的一维度双向静态热力学数学模型,包括材料温度方程、热风温度方程、粒子速度方程、热风湿含量方程、材料含水率方程,用MATLA模拟得到了增大空气与提高空气温度相比,有技术经济性的结论。2.3喷雾工艺优化的研究在喷雾干燥的实验研究中,康智勇8研究了压力式喷雾干燥塔喷管孔径对粉体的影响,认为大孔径适合喷雾粒子的分布集中在大粒子上。 王晓兰等9研究了影响工厂大生产条件下喷雾干燥颗粒粒度分布的因素,分析了陶瓷面团儿拉力赛黏性系数、含水率、喷雾压力、喷雾器孔径与粉粒度分布的关系,其影响系数从
12、大到小分别为喷雾器孔径、压力、黏性系数、含水率等。 在对杨志生等10农药水分散性粒子喷雾干燥过程的研究中,分析了干燥吸气温度、供给量对干燥制品的悬浊率、粒子密度、粒子形状等影响。喷雾干燥应用越来越广泛,不仅是传统的干燥模式,刘相东等11对脉动气流进行了喷雾干燥研究。 利用脉动燃烧产生的射频波脉动气流对aCl溶液进行喷雾干燥试验,结果表明:的高温射频波振动摆动气流下的喷雾干燥比以往的喷雾干燥蒸发速度提高了2.5倍。2.4喷雾干燥技术的发展趋势强调喷雾干燥技术应用广泛,优势明显,但其理论落后于实践,干燥理论的实践指导性差。 干燥动力学、非球形粒子的干燥模拟、喷雾干燥等领域有待进一步深入研究3 .
13、由于喷雾干燥的热效率低,喷雾干燥的节能降低的问题是1亚高温喷雾干燥(送风温度60150)、常温喷雾干燥(送风温度60以下)、能源消费的降低、多段干燥等成为今后的研究重点。 喷雾干燥技术和工具体的应用领域还应用于喷雾冷却造型、喷雾反应、喷雾吸收、喷雾涂层、喷雾造粒等领域。笔者认为,今后还应注意加强以下方面的研究与开发。(1)采用组合干燥。 喷雾干燥本身不能完成干燥任务时,首先考虑组合干燥。 喷雾干燥或流动化等床(干燥及蒸发制冷)、喷雾干燥、带式干燥等。(2)喷雾器的改良。 在某些材料雾化困难的情况下,可以改善现有的原子化器结构,以满足新材料的雾化要求。 例子例如,对旋转雾化装置实施了各种改良,可以进行雾化粘性大的材料和喷雾造粒等。(3)静电雾化技术的研究与开发。 该技术处于研制阶段,可以制成微米和次微米级粒子子、功能性粒子的制造、薄膜的制造、喷雾油漆作等,前景广阔。 (四)开发和完善在线测量系统。 自动化系统的操作,确保产品品质和产量。(5)研制了一种过热蒸气喷雾干燥系统。 这是一个封闭循环系统,可以节约能源,节省氮循环操作。 (6)利用计算流体动力学(CFD )的方法解决喷雾干燥器的设计问题。 将来,
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