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。
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