實驗室小型噴霧干燥機的研究進展
隨著現代科技的發(fā)展，各行各業(yè)對產品原材料的要求越來越高，尤其是粉體材料的制造需求，而噴霧干燥技術就是目前zui常用的物料粉末化干燥方法之一，它可以減少對粉體產品的熱效應，保持生物活性。噴霧干燥機的種類較多，但大多數高校和研究所選擇實驗型噴霧干燥機。其優(yōu)點為效率高、工序少、節(jié)省人力、設備結構相對簡單、占地面積小、便捷、產品品質優(yōu)良。
目前，國內生產的實驗型噴霧干燥機主要為離心式噴霧干燥機和雙流體噴霧干燥機（即氣流式噴霧干燥機）。離心式噴霧干燥的特點是干燥速度快、霧化程度高、設備占地面積相對較大、不易清洗、成本高；雙流體噴霧干燥機的特點是體積小巧、不易堵塞、外形美觀、控制，玻璃瓶外壁使得試驗人員方便研究干燥的過程，可及時調整相應問題，而且所選的高溫硼硅的玻璃材質在經過抗靜電的處理后可以防止干粉黏壁現象的發(fā)生。由于實驗室的場地限制、精度要求較高、干燥量不需太多，所以雙流體噴霧干燥機是目前實驗室的*選擇，也是被全國各大高校、研究所應用zui多的實驗型噴霧干燥機
實驗室小型噴霧干燥機的研究進展1 工作原理
通過蠕動泵將含有固體成分的液體泵入雙流體噴嘴，通過壓縮空氣將溶液噴射成微小霧滴進入干燥腔。熱空氣中的小霧滴具有很大比表面積，能夠很好地進行熱交換使得表面水汽的迅速升華，形成干燥固體顆粒，固體顆粒通過旋風分離器與廢氣分離后進入收集瓶中。廢氣則直接排到大氣或空氣過濾裝置[1]。其中，雙流體的噴嘴自帶有通針，調節(jié)通針的頻率可以防止噴嘴被堵塞。噴霧顆粒的平均粒徑大小可以通過控制壓縮空氣的流量進行調整。
 
實驗室小型噴霧干燥機的研究進展2 實驗型噴霧干燥設備應用情況簡介
實驗型噴霧干燥機的應用領域非常廣泛，涉及食品產業(yè)、制藥產業(yè)、超微納米粉體的應用，還有在土壤石油污染的生物修復中也有相應的應用。目前，具體用途主要有普通噴霧干燥、微粉化或結構改造、微膠囊3 種。
2.1 普通噴霧干燥
普通噴霧干燥主要用于大部分純溶液、膠體溶液、乳濁液，只要zui終干燥產品能表現為均一的固體即可。此法目前已被廣泛的應用于各領域的研究中。陳君琛等人[2]為提高大球蓋菇漂燙液的營養(yǎng)價值，使用實驗型噴霧干燥機對其進行試驗。zui終確定其工藝條件是進料的溫度為70 ℃，進料量為0.6 L/h，霧化壓力為92 MPa，進風溫度為172 ℃，此情況下營養(yǎng)精粉的得率為60.26%，含水率為3.2%，抗氧化保留率為83.92%，溶解的時間為65 s。于婷[3]在制備蜂蜜木瓜粉時，運用了實驗型噴霧干燥機對物料進行干燥。通過試驗改進了它的配方和加工的工藝，zui終確定了其優(yōu)化工藝參數為壓縮空氣流量859 L/h，進料量15 mL/min，進風的溫度166 ℃。于洋[4]在干燥啤酒的廢酵母泥時，為了更好地保護啤酒廢酵母泥中的超氧化物歧化酶SOD 活性使用了實驗型噴霧干燥機進行試驗干燥。其工藝參數為進風量4 320 m3/h，進風溫度134 ℃，進料速率3.75 mL/min。龔蜜等人[5]研究了輔料對油菜花粉提取液噴霧干燥的影響。其實驗型噴霧干燥機的工藝參數為空氣流量50 m3/h，進料量20 mL/min，進口溫度150 ℃，正交結果測得*輔料配比為麥芽糊精占油菜花粉提取液固體總量70％，羧甲基纖維素占1％，β- 環(huán)糊精為麥芽環(huán)糊精1/10。劉曉琳[6]研制王漿蜜粉時，對噴霧干燥技術和凍干技術進行了對比。結果測得，凍干技術所得產品流動性比噴霧干燥所的產品差，其營養(yǎng)價值高于噴霧干燥的產品，但從生產角度看，噴霧干燥更加節(jié)能環(huán)保，且生產效率高，所以更具優(yōu)勢。其噴霧干燥過程中的*操作條件是氣體流量為600 L/h，進料流量為20 mL/min，進風溫度為160 ℃。此外，蘇東曉等人[7-14]使用普通噴霧干燥法進行大球蓋菇漂燙液、靈芝蜂蜜粉以及海鮮調味品等方面的實驗。此法干燥物料效率高、時間短、產品溶解性和流動性，理化性質的變化不顯著，所得產品品質。
2.2 微粉化或結構改造微粉化或結構改造主要是改變物料的形態(tài)，可以對2 種物質進行造粒，這樣有利于產品的溶解性和可測性。微粉化的主要優(yōu)點是可以得到均勻穩(wěn)定的顆粒大小，提高堆積密度，提高物質的利用率。陳福泉和張本山[15]利用實驗型噴霧干燥機改變了玉米原淀粉的形態(tài)，增強其理化反應活性，形成非晶顆粒態(tài)玉米淀粉。其噴霧干燥*的工藝參數是進口的溫度為230 ℃，預加熱的溫度為70 ℃，淀粉乳的質量濃度為150 g/L。汪雷[16]將銀杏提取物用實驗型噴霧干燥機進行微粉化，結果提高了銀杏提取物的溶出度，并加強了其脫脂效果。其噴霧干燥的*工藝參數是銀杏提取物的溶液流速為20 r/min，進口溫度為160 ℃，質量濃度為1.25 g/L。李湘山等人[17]對不同類型潑尼松龍的體系在不同噴霧干燥工藝條件下產生的可以形態(tài)進行考察。結果表明，在設備較高溫度（150~190 ℃） 的條件下可進行造粒，而在較低溫度下（101~140 ℃），基本只是干燥原有的顆粒，沒有改變其形態(tài)。饒樣福[18]制備果蔬微粉片時使用了實驗型噴霧干燥機，加入適量的黃原膠、葡萄糖等物質混合造粒。其*工藝參數是進風的氣壓為0.25~0.3 MPa，進口的溫度為180~200 ℃，入料溫度為60 ℃，出口溫度為90~100 ℃，入料質量分數為30％。樊婷等人[19]為提高金銀花種有效成分的利用，將金蓮花的提取物制備成微粉。其進口溫度為80 ℃，進料速率為9 mL/min，霧化氣流速度為670 L/h。此法能有效地提高產品溶出度、分散性，在改善生物利用率方面有明顯的優(yōu)勢，相比于其他微粉化方法的操作更加簡單、經濟、安全。
2.3 微膠囊實驗型噴霧干燥機可以將物料制成微膠囊或微球，其工藝是將囊心物均勻分散在物料漿液中，再用實驗型噴霧干燥機將此混合溶液噴入干燥腔與熱空氣接觸。若囊心物可溶解在其中，即可制成微球；若不溶，則制成微膠囊。這種方法的使用已有幾十年的歷史，產品被微膠囊包裹后，能夠提高產品穩(wěn)定性，可以抗光照、抗氧化、抗熱的能力，易揮發(fā)產品的貯藏期可得到延長（如風味物質和香料）。孟憲剛等人[20]以氯化鈣、殼聚糖和海藻酸鈉為包埋壁材，用實驗型噴霧干燥機將面粉改良劑茶多酚制成微膠囊。結果顯示，*的噴霧干燥操作條件是空氣流量為750 L/h，進風溫度為180 ℃，出風溫度為100 ℃，復合壁材比例為海藻酸鈉2.5％，殼聚糖為0.8％，氯化鈣為4.5％，芯壁材質量比為2∶1，zui大的包埋率為73.8％。劉楠楠[21]在制備蔥油香精微膠囊時，將復凝聚噴霧干燥的工藝方法進行了優(yōu)化，利用噴霧干燥法二次包埋蔥油香精以提高產品的穩(wěn)定性。其*操作條件是麥芽糊精和阿拉伯膠比例為1∶1，芯材含量為25％，料液濃度為18％，料液溫度為50 ℃，進風溫度為180 ℃，出風溫度為80 ℃。應用此法可得流動性及干燥性優(yōu)良的粉末微膠囊。劉楠楠[22]用噴霧干燥法來制備芝麻油微膠囊。通過旋轉組合試驗得到其包埋率zui高的工藝參數為大豆分離蛋白和阿拉伯膠比例1∶1，芯材含量占固形物含量25％，固形物質含量分數23％，進風溫度180 ℃，出風溫度80 ℃，進料流量15 mL/min，料液溫度50 ℃。李素云等人[23]利用噴霧干燥法，將芥末油進行微膠囊化。他們利用旋轉組合試驗得出*操作條件條件為麥芽糊精與阿拉伯膠比例8∶2，壁材與芯材比例3∶1，固形物含量35％，進料速度15 r/min，進口溫度235 ℃，出口溫度90 ℃，在此條件下可得到93.1％的包埋率。目前，利用噴霧干燥法制備微膠囊以延長貨架期的方法已經被廣泛應用。李綱等人[24]曾利用噴霧干燥法將魷魚肝油、橄欖汁、大蒜油等產品進行微膠囊化處理。
3 結語
實驗型噴霧干燥機目前的應用領域已十分廣泛，且用途日趨多樣化。隨著社會和科技的快速發(fā)展，實驗型噴霧干燥機應該加入更多其他新技術的支撐與發(fā)展（如超聲波技術、微波技術等）。這樣不僅能起到節(jié)能環(huán)保的效果，還能更好地提高產品的品質，將是今后實驗型噴霧干燥機改進和升級的研究方向。
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