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浅析喷雾干燥生产中影响产品质量的若干因素 时间:2018.02.02
喷雾干燥是在喷雾干燥室内,采用雾化器将原料液分散成极细的雾滴后,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。喷雾干燥产品最终的含水量(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,最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。 
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