喷雾干燥

喷雾干燥是通过用热气体快速干燥而由液体或浆料制备干粉的方法。这是干燥许多热敏材料（例如食品和药品）的首选方法。一致的粒度分布是喷雾干燥某些工业产品（例如催化剂）的原因。空气是加热后的干燥介质；但是，如果液体是易燃溶剂（例如乙醇）或产品对氧气敏感，则可以使用氮气。

所有喷雾干燥器均使用某种类型的雾化器或喷嘴将液体或浆液分散成可控的液滴尺寸喷雾。其中最常见的是旋转盘和单流体高压旋流喷嘴。已知雾化器轮可提供更宽的粒度分布，但是两种方法都可以实现粒度的一致分布。或者，对于某些应用，使用两流体或超声波喷嘴。根据工艺要求，使用适当的选择可以实现10至500μm的液滴尺寸。最常见的应用是在100至200μm的直径范围内。干粉通常是自由流动的。

喷雾干燥器最常见的类型称为单效。箱体顶部只有一个干燥空气源。在大多数情况下，空气的吹入方向与喷雾的液体相同。会产生细粉，但流动性较差，会产生大量粉尘。为了克服粉尘和粉末的不良流动，已经产生了称为多效喷雾干燥器的新一代喷雾干燥器。无需在一个阶段中干燥液体，而是通过两个步骤进行干燥：xxx步在顶部（单作用），第二步在腔室底部带有集成的静态床。该床提供了一个潮湿的环境，该环境会导致较小的颗粒结块，从而产生更均匀的颗粒大小，通常在100到300μm的范围内。

由xxx阶段干燥产生的细粉可以在集成流化床内部的腔室顶部（围绕喷射液体）或底部以连续流的方式循环使用。粉末的干燥可以在外部振动流化床上完成。

热干燥气体可以作为并流，与喷雾液体雾化器相同的方向或逆流通过，在该方向上，热空气逆着来自雾化器的气流流动。通过并流，粒子在系统和粒子分离器（通常为旋风分离器）中花费的时间更少。在逆流的情况下，颗粒会在系统中花费更多的时间，通常会与流化床系统配对。并流通常允许系统更有效地运行。

喷雾干燥器的替代品是：

1. 冷冻干燥机：对于在喷雾干燥中降解的产品，更昂贵的批处理过程。干燥产品不能自由流动。
2. 鼓式干燥机：用于生产低价产品的廉价连续过程；会产生薄片，而不是自由流动的粉末。
3. 脉冲燃烧干燥器：一种较便宜的连续过程，与喷雾干燥器相比，可以处理更高的粘度和固体含量，并且有时会产生可自由流动的冷冻干燥质量的粉末。

喷雾干燥器吸收液体流，并将溶质或悬浮液分离为固体，并将溶剂分离成蒸气。固体通常收集在转鼓或旋风分离器中。液体输入物流通过喷嘴喷入热蒸汽物流并蒸发。随着水分迅速离开液滴，形成固体。通常使用喷嘴使液滴尽可能小，以xxx程度地提高热传递和水的蒸发速率。取决于喷嘴，液滴的大小范围可以从20到180μm。喷嘴的主要类型有两种：高压单流体喷嘴（50至300巴）和双流体喷嘴：一种流体是要干燥的液体，另一种是压缩气体（通常为1至7巴的空气） 。

与其他干燥方法相比，喷雾干燥器可以非常快速地干燥产品。他们还可以在一个步骤中将溶液（或浆液）制成干燥粉末，从而简化了流程并提高了利润率。

在药物制造中，通过将活xxx物成分均匀地分散到聚合物基质中，采用喷雾干燥来制造无定形固体分散剂。这种状态将使活性化合物处于较高的能量状态，进而促进药物香料在患者体内的扩散。

喷雾干燥通常被食品和其他工业用作封装技术。将要包封的物质（负载）和两亲性载体（通常是某种改性淀粉）均以水（浆液）中的悬浮液形式均质化。然后将浆液送入喷雾干燥器，通常是加热至水沸点以上温度的塔中。

当浆料进入塔时，它被雾化。部分是由于水的高表面张力，部分是由于两亲性载体，水和负载之间的疏水/亲水相互作用，雾化的浆液形成了胶束。液滴的小尺寸（平均直径为100微米）会导致较大的表面积，因此会很快变干。当水变干时，载体在负载周围形成硬化的外壳。

负载损失通常是分子量的函数。即，较轻的分子倾向于在加工温度下大量沸腾。通过喷洒到较高的塔中，在工业上将损失降到最低。随着过程的进行，更大体积的空气具有较低的平均湿度。根据渗透原理，水的流动性差异会鼓励水的流动在汽相和液相中离开胶束并进入空气。因此，如果使用较大的塔，则可以在较低的温度下将相同百分比的水从颗粒中干燥掉。或者，可以将浆液喷雾到部分真空中。由于溶剂的沸点是溶剂的蒸气压等于环境压力的温度，因此降低塔中的压力具有降低溶剂的沸点的作用。

喷雾干燥封装技术的应用是制备没有任何水要脱水的物质的“脱水”粉末。例如，速溶饮料混合物是构成饮料的各种化学物质的喷雾干燥。该技术曾经被用来从食品中去除水分。一个例子是脱水牛奶的制备。由于未封装牛奶，并且由于喷雾干燥会导致热降解，因此牛奶脱水和类似过程已被其他脱水技术取代。脱脂奶粉仍然使用喷雾干燥技术广泛生产高分子量的产品，通常以高固体浓度获得xxx的干燥效率。通过使用较低的工作温度和较大的腔室尺寸以延长停留时间，可以克服产品的热降解。

现在的最新研究表明，在干燥过程中，喷雾干燥技术的使用可能是非晶态粉末结晶的另一种方法，因为取决于干燥停留时间，对非晶态粉末的温度影响可能很大。

食物：奶粉、咖啡、茶、鸡蛋、谷物、香料、调味料、血液、淀粉和淀粉衍生物、维生素、酶、甜叶菊、营养食品、色素、动物饲料等。

制药：抗生素、医疗成分、添加剂。

工业：油漆颜料、陶瓷材料、催化剂载体、微藻。