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摘 要:喷雾干燥技术起源于国外,一开始并非应用于医药界,而是作为试验技术手段而被广泛应用于实验室中。这种技术让许多宝贵的化学试验品的保质期得以延长,因此许多珍贵的化学实验用的材料得以保存得更久,同时也为化学试验节省了经费,由此可见,该项技术在一定程度上能够产生一定的经济效益。近几年来,该技术被引入中药制药领域,因其工艺简单、对药物的影响较小,所以常被用作中药药渣的烘干等情境下的主要干燥技术。
关键词:喷雾干燥技术;中药制药;应用 喷雾干燥技术历史悠久,曾被应用于水泥等工业材料的生产领域;汤料等颗粒状速溶食品的加工领域;以及洗衣粉等化工清洁制品的干燥处理领域之中,并取得了一定收获。喷雾干燥技术在我国应用的历史虽然较为短暂,但在其在我国短暂的发展历程中却也遍及了我国的各行各业,特别是中药制药领域,喷雾干燥技术的引入为这个领域提供了一个全新的发展空间,本文主要探讨了喷雾干燥技术在中药制药领域中的应用情况,希望能进一步优化喷雾干燥技术的应用流程,从而促进我国中药制药领域的发展。
一、喷雾干燥技术的研究概况
1.不同的物化形式
雾化形式可以通过不同的雾化器来实现,在大体上可分为三种,其一,气流型雾化。气流型雾化器的构造十分简单,应用领域也十分广泛,但是其局限性在于运行所耗费的能量过大。这种雾化器的雾化过程借助了一系列的物理原理,首先将空气压缩到一定程度,然后雾化器的喷嘴开口张开,将压缩的气体释放出来,在压力的作用下,空气会带上一定程度的加速度,在加速度的作用下,喷出的空气会处于一个高速的状态,与此同时,在喷嘴的另一条通路内会开始输送需要进行雾化的料液,料液与高速空气会在喷嘴处汇合,然后随空气喷出,在喷出的一刹那,因空气具有一定的加速度,所以空气的相对速度就要大于料液,所以空气的运动在一定程度上就要比料液快,因此二者之间就会产生一定的摩擦力,在摩擦力的作用下,料液会产生形态变化,即变为雾滴,雾化过程到此完成,这也就是气流型雾化的原理所在。其二,压力型雾化,这种雾化的运行能量为动能,因此其具有十分强大的生产能力,产生的废料也不多,并且其产生的固体小颗粒多具有可回收性。这种雾化器的雾化过程与气流型雾化类似,但是产生压力的介质变为了压力泵,通过压力泵的施压从而让雾化料液从喷嘴直接喷出,直接将压力转化成了压力泵所需的动能,因此其所消耗的能源相对而言较小。第三种就是离心型雾化,这种雾化技术操作起来极为简单,让操作台快速旋转,旋转产生的离心力会通过圆盘传给槽中的试管,试管受到力的作用会将其中的药液甩出,药液在飞出的过程中会接触到干燥的介质,从而形成雾,离心型雾化靠的作用力是离心力,因此其雾化过程受压力的影响较小。就中药制药领域而言,其喷雾干燥多采用离心型雾化技术,在小型医药试验过程中也会偶尔用到气流型雾化技术,但是因气流型雾化技术的能耗较高,因此在中药制药领域中并不经常使用,而压力型雾化所需的雾化空间较大,不适用于中药制药领域。
2. 优化喷雾工艺
在喷雾干燥的实验研究方面,压力式喷雾干燥塔喷嘴孔径对粉料影响的实验表明:大孔径更适于喷雾颗粒的分布向大颗粒集中。对农药水分散性颗粒喷雾干燥过程的研究中,分析了干燥进气温度、进料量对干燥产品的悬浮率、粒子密度、粒子形状等的影响。喷雾干燥在越来越广泛的应用过程中,已经不仅限于传统的干燥模式,同时也向脉动气流的喷雾干燥研究领域过渡。
3.全新的发展前景
喷雾干燥技术的广泛应用,其优势明显,但其理论仍然落后于实践。突出表现在干燥理论的实践指导性差。对干燥动力学、非球形颗粒的干燥模拟、喷雾干燥等领域有待进行深入研究。另外,喷雾干燥技术与具体的应用领域结合还将用于喷雾冷却造型、喷雾反应、喷雾吸收、喷雾涂层和喷雾造粒等领域。
二、喷雾干燥技术在中药制药领域中的应用
1.干燥技术
中药制剂生产的一般工艺仍以产生大量提取液为特征,应用喷雾干燥技术可以将提取液的浓缩、干燥、粉碎甚至制粒一步完成,避免了传统蒸发操作与减压干燥工艺耗时长、干燥质量差的缺点,大大提高了生产效率。中药提取液的喷雾干燥研究,一般以进出热风温度、风压、风速、供喷雾料液相对密度及其喷雾辅料为参数,以干燥成品含水量、吸湿性以及指标成分含量为评价指标。而风温、颗粒温度及速度、密度、湿含量是喷雾干燥的主要影响因素,因此,对一般中药提取液的喷雾干燥处理上可以考虑将喷雾料液和进风含湿(水)量差、温度、流量作为喷雾干燥的工艺操作参数,将干燥成品含水量、粒度及其分布、吸湿性、流动性、均匀性等一般指标和成分指标作为喷雾干燥的工艺评价参数;在此基础上针对不同提取液的性质选用不同辅料,进行实验以使干燥成品达到设计要求。
2.制粒技术
喷雾干燥技术用于造粒有多种方式,一是喷雾干燥后再沿用传统的湿法或干法制颗粒法,后者即为常用的“喷雾干燥——干压制粒法”;较之更进一步的则是直接的“喷雾造粒”,即所谓的“一步制粒”。但从严格意义上讲,“沸腾造粒”,即为“流化床——喷雾造粒”,该技术是在引入流化态的微小颗粒(淀粉、糖粒、结晶)的基础上,喷入中药提取液并使之在颗粒母核的表面上干燥,进而形成较大颗粒,通过颗粒的分层生长或团聚生长最终得到干燥的产品。
流化喷雾制粒是喷雾干燥制粒的主流,其主要操作工艺参数为雾化程度(空气压力)、颗粒母核粒度、进出风温度、风量等;按颗粒母核能否连续移入移出,可分为间歇式和连续式两种类型。对其机理研究分析了料液流速、过剩气流速度、雾化空气流速以及喷嘴高度等对颗粒成长速率的影响;证实了流化喷雾制粒过程中颗粒的分层生长与团聚生长机理。从现行的造粒方法看,挤压制粒、滚转制粒、快速搅拌制粒与流化喷雾造粒相比,后者明显具有先进性,可以将中药提取液与固体颗粒成型合为一步完成,同时还能取得一定程度上的质量优势。当然,如果能够无需引入颗粒母核而直接喷雾干燥制粒,则可彻底解决中药提取液浓缩、干燥、粉碎、制粒的一步化工艺技术难题。
3.其他方面的应用
除干燥、制粒外,喷雾干燥技术在中药及其提取物的制备层面,例如挥发油微囊的制备等也得到了广泛的应用,另外,喷雾包衣技术也可以看作为喷雾干燥技术的应用之一。
三、结束语
喷雾干燥技术被越来越广泛地应用于中药制药领域之中,为中药制药领域的许多工序都创造了一定的便利条件,在一定程度上推动了中药制药工艺的发展与进步。我国相关机构应对喷雾干燥技术予以一定的重视,让这项技术得以在医学界的更多领域广泛应用,从而推动我国医药技术的发展与进步。
参考文献:
[1] 李燕,喷雾干燥器在中药制药中的应用中小企业[J],管理与科技(上旬刊)2011
[2] 李静,喷雾干燥技术在中药制药中使用研究进展[J],生物技术世界 2013
[3] 林文;王志祥,喷雾干燥技术及其在制藥工业的应用[J],机电信息 2009
关键词:喷雾干燥技术;中药制药;应用 喷雾干燥技术历史悠久,曾被应用于水泥等工业材料的生产领域;汤料等颗粒状速溶食品的加工领域;以及洗衣粉等化工清洁制品的干燥处理领域之中,并取得了一定收获。喷雾干燥技术在我国应用的历史虽然较为短暂,但在其在我国短暂的发展历程中却也遍及了我国的各行各业,特别是中药制药领域,喷雾干燥技术的引入为这个领域提供了一个全新的发展空间,本文主要探讨了喷雾干燥技术在中药制药领域中的应用情况,希望能进一步优化喷雾干燥技术的应用流程,从而促进我国中药制药领域的发展。
一、喷雾干燥技术的研究概况
1.不同的物化形式
雾化形式可以通过不同的雾化器来实现,在大体上可分为三种,其一,气流型雾化。气流型雾化器的构造十分简单,应用领域也十分广泛,但是其局限性在于运行所耗费的能量过大。这种雾化器的雾化过程借助了一系列的物理原理,首先将空气压缩到一定程度,然后雾化器的喷嘴开口张开,将压缩的气体释放出来,在压力的作用下,空气会带上一定程度的加速度,在加速度的作用下,喷出的空气会处于一个高速的状态,与此同时,在喷嘴的另一条通路内会开始输送需要进行雾化的料液,料液与高速空气会在喷嘴处汇合,然后随空气喷出,在喷出的一刹那,因空气具有一定的加速度,所以空气的相对速度就要大于料液,所以空气的运动在一定程度上就要比料液快,因此二者之间就会产生一定的摩擦力,在摩擦力的作用下,料液会产生形态变化,即变为雾滴,雾化过程到此完成,这也就是气流型雾化的原理所在。其二,压力型雾化,这种雾化的运行能量为动能,因此其具有十分强大的生产能力,产生的废料也不多,并且其产生的固体小颗粒多具有可回收性。这种雾化器的雾化过程与气流型雾化类似,但是产生压力的介质变为了压力泵,通过压力泵的施压从而让雾化料液从喷嘴直接喷出,直接将压力转化成了压力泵所需的动能,因此其所消耗的能源相对而言较小。第三种就是离心型雾化,这种雾化技术操作起来极为简单,让操作台快速旋转,旋转产生的离心力会通过圆盘传给槽中的试管,试管受到力的作用会将其中的药液甩出,药液在飞出的过程中会接触到干燥的介质,从而形成雾,离心型雾化靠的作用力是离心力,因此其雾化过程受压力的影响较小。就中药制药领域而言,其喷雾干燥多采用离心型雾化技术,在小型医药试验过程中也会偶尔用到气流型雾化技术,但是因气流型雾化技术的能耗较高,因此在中药制药领域中并不经常使用,而压力型雾化所需的雾化空间较大,不适用于中药制药领域。
2. 优化喷雾工艺
在喷雾干燥的实验研究方面,压力式喷雾干燥塔喷嘴孔径对粉料影响的实验表明:大孔径更适于喷雾颗粒的分布向大颗粒集中。对农药水分散性颗粒喷雾干燥过程的研究中,分析了干燥进气温度、进料量对干燥产品的悬浮率、粒子密度、粒子形状等的影响。喷雾干燥在越来越广泛的应用过程中,已经不仅限于传统的干燥模式,同时也向脉动气流的喷雾干燥研究领域过渡。
3.全新的发展前景
喷雾干燥技术的广泛应用,其优势明显,但其理论仍然落后于实践。突出表现在干燥理论的实践指导性差。对干燥动力学、非球形颗粒的干燥模拟、喷雾干燥等领域有待进行深入研究。另外,喷雾干燥技术与具体的应用领域结合还将用于喷雾冷却造型、喷雾反应、喷雾吸收、喷雾涂层和喷雾造粒等领域。
二、喷雾干燥技术在中药制药领域中的应用
1.干燥技术
中药制剂生产的一般工艺仍以产生大量提取液为特征,应用喷雾干燥技术可以将提取液的浓缩、干燥、粉碎甚至制粒一步完成,避免了传统蒸发操作与减压干燥工艺耗时长、干燥质量差的缺点,大大提高了生产效率。中药提取液的喷雾干燥研究,一般以进出热风温度、风压、风速、供喷雾料液相对密度及其喷雾辅料为参数,以干燥成品含水量、吸湿性以及指标成分含量为评价指标。而风温、颗粒温度及速度、密度、湿含量是喷雾干燥的主要影响因素,因此,对一般中药提取液的喷雾干燥处理上可以考虑将喷雾料液和进风含湿(水)量差、温度、流量作为喷雾干燥的工艺操作参数,将干燥成品含水量、粒度及其分布、吸湿性、流动性、均匀性等一般指标和成分指标作为喷雾干燥的工艺评价参数;在此基础上针对不同提取液的性质选用不同辅料,进行实验以使干燥成品达到设计要求。
2.制粒技术
喷雾干燥技术用于造粒有多种方式,一是喷雾干燥后再沿用传统的湿法或干法制颗粒法,后者即为常用的“喷雾干燥——干压制粒法”;较之更进一步的则是直接的“喷雾造粒”,即所谓的“一步制粒”。但从严格意义上讲,“沸腾造粒”,即为“流化床——喷雾造粒”,该技术是在引入流化态的微小颗粒(淀粉、糖粒、结晶)的基础上,喷入中药提取液并使之在颗粒母核的表面上干燥,进而形成较大颗粒,通过颗粒的分层生长或团聚生长最终得到干燥的产品。
流化喷雾制粒是喷雾干燥制粒的主流,其主要操作工艺参数为雾化程度(空气压力)、颗粒母核粒度、进出风温度、风量等;按颗粒母核能否连续移入移出,可分为间歇式和连续式两种类型。对其机理研究分析了料液流速、过剩气流速度、雾化空气流速以及喷嘴高度等对颗粒成长速率的影响;证实了流化喷雾制粒过程中颗粒的分层生长与团聚生长机理。从现行的造粒方法看,挤压制粒、滚转制粒、快速搅拌制粒与流化喷雾造粒相比,后者明显具有先进性,可以将中药提取液与固体颗粒成型合为一步完成,同时还能取得一定程度上的质量优势。当然,如果能够无需引入颗粒母核而直接喷雾干燥制粒,则可彻底解决中药提取液浓缩、干燥、粉碎、制粒的一步化工艺技术难题。
3.其他方面的应用
除干燥、制粒外,喷雾干燥技术在中药及其提取物的制备层面,例如挥发油微囊的制备等也得到了广泛的应用,另外,喷雾包衣技术也可以看作为喷雾干燥技术的应用之一。
三、结束语
喷雾干燥技术被越来越广泛地应用于中药制药领域之中,为中药制药领域的许多工序都创造了一定的便利条件,在一定程度上推动了中药制药工艺的发展与进步。我国相关机构应对喷雾干燥技术予以一定的重视,让这项技术得以在医学界的更多领域广泛应用,从而推动我国医药技术的发展与进步。
参考文献:
[1] 李燕,喷雾干燥器在中药制药中的应用中小企业[J],管理与科技(上旬刊)2011
[2] 李静,喷雾干燥技术在中药制药中使用研究进展[J],生物技术世界 2013
[3] 林文;王志祥,喷雾干燥技术及其在制藥工业的应用[J],机电信息 2009