粉體的制備大致有固相法、液相法和氣相法三種。其中液相法是原料在分子水平上的混合，產(chǎn)物的尺寸和形貌可控，是目前實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)上廣泛采用的制備粉體的方式。然而，顧名思義液相法是在液體狀態(tài)下通過(guò)化學(xué)反應(yīng)制取所需粉體的，后續(xù)還必須經(jīng)過(guò)干燥處理。在眾多干燥方法中，噴霧干燥法拼憑借耗時(shí)短、干燥產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定、連續(xù)、可擴(kuò)展等突出優(yōu)勢(shì)脫穎而出。

自1865 年最初用于蛋白處理后，噴霧干燥過(guò)程機(jī)理不斷的被深入研究，如今不僅可以發(fā)揮其傳統(tǒng)的干燥脫水功能，還可通過(guò)控制工藝條件并結(jié)合其他先進(jìn)技術(shù)，開(kāi)發(fā)了多種新型的噴霧干燥技術(shù)，能夠有效地控制顆粒的粒徑、形態(tài)、孔隙率、形態(tài)等理化性質(zhì)，彌補(bǔ)了粉體粒徑較大、產(chǎn)率低和能耗高等傳統(tǒng)噴霧干燥技術(shù)的缺陷，在眾多領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景。今天，我們來(lái)看看有哪些新型噴霧干燥技術(shù)。

一、冷凍噴霧干燥技術(shù)——應(yīng)用于多孔顆粒的制備干燥技術(shù)

冷凍噴霧干燥機(jī)（來(lái)源：上海喬楓實(shí)業(yè)有限公司）

冷凍噴霧干燥技術(shù)（spray freeze drying，SFD）是將冷凍干燥和噴霧干燥結(jié)合起來(lái)的一種非常規(guī)干燥技術(shù)，主要由低溫噴霧裝置和冷凍干燥裝置組成，與常規(guī)的噴霧干燥技術(shù)一樣，SFD技術(shù)也是先將漿料霧化成細(xì)小的液滴來(lái)增大液態(tài)物料的表面積，以此加強(qiáng)后一階段的傳質(zhì)速率，不同的是，其并不適用熱空氣將其液滴蒸發(fā)干燥，而是用液氮等冷卻介質(zhì)把霧滴瞬間凍結(jié)成冰顆粒，再通過(guò)干燥技術(shù)，在真空狀態(tài)下使凍結(jié)的冰顆粒水分升華，干燥成粉體。

基于這種原理，SFD不僅可以與噴霧干燥一樣制備出尺寸分布良好、產(chǎn)品粒徑小的粉體，同時(shí)還因?yàn)槿芤褐械乃菰趦龈蛇^(guò)程中在顆粒內(nèi)部留下微小孔道，增加了顆粒的比表面積，從而獲得生物活性更高、分散性更好的多孔顆粒，大大提高了產(chǎn)品的潤(rùn)濕性、溶解度以及空氣動(dòng)力學(xué)性能。另外，由于全程都是在低溫狀態(tài)下進(jìn)行的，并不會(huì)破壞原料的性質(zhì)，特別適用于干燥高熱敏性物料。

SFD制備的蛋白樣品（來(lái)源：山東愛(ài)博科技貿(mào)易有限公司）

目前在醫(yī)藥領(lǐng)域，SFD技術(shù)被廣泛研究用于鼻腔、表皮和肺部給藥等，極高的溶出度和穩(wěn)定性有利于人體對(duì)難溶性藥物的吸收。在食品領(lǐng)域，SFD技術(shù)在生產(chǎn)高活性益生菌細(xì)胞、具有揮發(fā)性化合物的飲料粉、高質(zhì)量奶粉及其他粉類食品上有很大的發(fā)展空間，能更有效地鎖住食物的風(fēng)味。但當(dāng)前SFD技術(shù)缺乏針對(duì)單一或多種產(chǎn)品的中大型設(shè)備，阻礙了大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，研制工業(yè)用中大型設(shè)備將是今后噴霧冷凍干燥設(shè)備研制的發(fā)展趨勢(shì)。

二、過(guò)熱蒸汽噴霧干燥技術(shù)——更節(jié)能環(huán)保的噴霧干燥方式

當(dāng)液體在有限的密閉空間中蒸發(fā)時(shí)，液體分子通過(guò)液面進(jìn)入上面空間，成為蒸汽分子。隨著蒸發(fā)的進(jìn)行，空間中蒸汽分子的密度不再增大，處于飽和狀態(tài)，此時(shí)的蒸汽稱為飽和蒸汽，當(dāng)飽和蒸汽繼續(xù)加熱時(shí)，蒸汽溫度繼續(xù)上升，稱為過(guò)熱蒸汽。過(guò)熱噴霧干燥技術(shù)就是利用過(guò)熱蒸汽來(lái)干燥物料的，由于過(guò)熱蒸汽的溫度通常遠(yuǎn)高于物料中水分的沸點(diǎn)，這意味著即使蒸汽中含有一定量的水分，它的高溫仍能夠?yàn)楦稍锾峁┳銐虻臒崮?，且過(guò)熱蒸汽的高溫度與物料的相對(duì)低溫度之間存在顯著的溫度差，在物料與過(guò)熱蒸汽接觸時(shí)，其中的水分會(huì)自然地向高溫的過(guò)熱蒸汽遷移，迅速升華為水蒸氣，達(dá)到干燥的目的。

過(guò)熱蒸汽的形成

與傳統(tǒng)熱風(fēng)噴霧干燥技術(shù)相比，過(guò)熱蒸汽噴霧干燥以蒸汽作為干燥介質(zhì)，設(shè)備排出的廢氣全部是蒸汽，對(duì)環(huán)境無(wú)污染且無(wú)爆炸風(fēng)險(xiǎn)，還可以利用冷凝的方法回收蒸汽的潛熱再加以利用，因而熱效率高。并且由于蒸汽的熱容量要比熱空氣大，干燥介質(zhì)的消耗量大幅減少，故單位熱耗很低，節(jié)能效果顯著。在干燥性能上，由于過(guò)熱蒸汽干燥不會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)，故干燥后的物料還能很好的保持物料原本的化學(xué)性質(zhì)。

過(guò)熱蒸汽閉路循環(huán)噴霧干燥機(jī)（來(lái)源：常州力馬干燥科技有限公司）

隨著人們對(duì)食品質(zhì)量要求的逐漸提高，過(guò)熱蒸汽具備的高溫殺菌功能也使得科研人員對(duì)過(guò)熱蒸汽噴霧干燥技術(shù)在食品工業(yè)的應(yīng)用寄予了很大的希望，針對(duì)高熱敏性的物質(zhì)，還可通過(guò)降低壓強(qiáng)的方法降低干燥溫度，保證產(chǎn)品質(zhì)量，更加適應(yīng)高熱敏性物質(zhì)干燥的同時(shí)，還能使物料充分翻滾，從而實(shí)現(xiàn)更徹底的干燥。

三、納米噴霧干燥技術(shù)——納米級(jí)顆粒的干燥制備

納米噴霧干燥機(jī)（來(lái)源：來(lái)亨科技（北京）有限公司）

納米噴霧干燥技術(shù)同樣也是采用噴霧干燥的基本原理，但在結(jié)構(gòu)上有所差異，主要包括高頻振動(dòng)霧化噴頭、層流加熱系統(tǒng)及高壓靜電收集器。工作時(shí)，高頻振動(dòng)霧化噴頭上下振動(dòng)，料液可以從微孔中噴出形成具有精確大小的微滴氣霧，在層流加熱系統(tǒng)中，空氣透過(guò)多孔金屬泡沫板加熱后，會(huì)在噴霧干燥器內(nèi)的分布非常均勻，避免了局部過(guò)熱或過(guò)冷的現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)顆粒的快速、均勻干燥。在顆粒收集部分，傳統(tǒng)噴霧干燥器是利用重力沉降收集所需粉體，通常粒徑在微米級(jí)，且產(chǎn)率約為30～50%。而納米噴霧干燥儀采用了星狀電極(負(fù)極)和圓筒狀電極(正極)組成的高壓靜電收集器。利用靜電，納米噴霧干燥器能夠收集300nm～5μm的顆粒，產(chǎn)率也達(dá)到了90%以上，實(shí)現(xiàn)了高效率的細(xì)微顆粒回收。

納米噴霧干燥機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

納米級(jí)噴霧干燥技術(shù)主要應(yīng)用于納米級(jí)顆粒藥物制備領(lǐng)域，相比于微米級(jí)顆粒藥物，納米級(jí)藥物比表面積大，藥物溶出速率和生物利用度高，因此納米噴霧干燥技術(shù)尤其適用于難溶性藥物以及具有緩控釋與靶向功效的納米粒或納米復(fù)合微球的制備。同時(shí)，傳對(duì)于熱敏感的材料或產(chǎn)品，層流加熱通常更安全，因?yàn)樗鼫p少了溫度梯度，操作條件更溫和，降低了熱應(yīng)力的風(fēng)險(xiǎn)，是制備價(jià)格昂貴的蛋白質(zhì)、多肽類、單克隆抗體等生物大分子藥的理想技術(shù)。

小結(jié)

隨著對(duì)噴霧干燥技術(shù)的機(jī)理不斷深入研究，結(jié)合其他技術(shù)的新型噴霧干燥技術(shù)不斷涌現(xiàn)，這些新型技術(shù)不但具備噴霧干燥技術(shù)本身固有的耗時(shí)短、干燥產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定、連續(xù)等優(yōu)勢(shì)，還具備一些獨(dú)特的自身優(yōu)勢(shì)，如形成多孔顆粒的冷凍噴霧干燥技術(shù)、更低耗環(huán)保的過(guò)熱蒸汽噴霧干燥技術(shù)以及用于納米顆粒干燥的納米噴霧干燥技術(shù)等，隨著對(duì)工業(yè)用中大型設(shè)備的研制這些技術(shù)在食品、醫(yī)藥、化工等領(lǐng)域都展現(xiàn)了廣闊的前景。它們?yōu)樘岣弋a(chǎn)品質(zhì)量、效率和可持續(xù)性提供了有力支持，也為新材料和新產(chǎn)品的研發(fā)提供了新的可能性。

粉體圈Corange 整理

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