噴霧干燥是用霧化器將料液噴成霧滴分散于熱空氣或惰性氣體中,使料液所含水分或有機溶劑快速蒸發的一種干燥方法,該法能直接使溶液、乳濁液干燥成粉狀或顆粒狀制品,可省去蒸發、濃縮、粉碎等工序,且得到的顆粒分布均勻,流動性好。噴霧干燥具有傳熱快,水分蒸發迅速,干燥時間瞬間的特點,且干燥后的物料溶解性好,此外,噴霧干燥還可用于制備微膠囊。
采用菜單式微處理控制器(PLC),可以直噴霧干燥機接設置進口溫度、氣流量、自動通針頻率、蠕動泵速,實現數據采集以及過程監控和控制。自吸蠕動泵將樣品液體從容器中通過噴嘴進入干燥腔,同時壓縮空氣從外層套管進入干燥腔使液體微粒化,熱空氣從上層進入與噴霧后的液體微粒相遇,物品開始干燥,干燥后的粉粒通過旋風分離器與廢氣分離后進入收集瓶中,廢氣則通過直徑軟管直接排到大氣或空氣過濾裝置。
針對不同的物料的物理性質或化學性質,以及實驗需要得到的粉末或顆粒的大小和溶解性等,科研人員可能需要不能類型的小型噴霧干燥機,才能得到的實驗效果。但是如何選擇適合自己科研或者物料干燥要求的噴霧干燥機,是擺在科研工作者面前的一個難題,下面,我就常見的一些物料應用來說明。
一、物料含糖份較高(如果汁,中草藥或天然產物提取物)或物料不耐熱(熱敏性的物料如酶制劑活菌等)
因為大部分多糖雙糖低聚糖,熔點比較低,在受熱的時候,糖分發生了融化,而且多糖雙糖本身比較容易吸潮,所以普通的噴霧干燥機,就會很容易出現黏壁的現象,不容易得到好的干粉或顆粒。另外,像酶制劑,活菌以及一些在高溫下比較容易變性的高分子材料等,使用普通噴霧干燥機,因為進風溫度起碼在180°C以上,物料極易失活或變性,這時,降低噴霧干燥機的進風溫度,就能得到比較好的實驗效果,小型噴霧干燥機和噴霧干燥機實驗室小型低溫噴霧干燥機(真空)能夠在比較低的進風溫度進行快速干燥,比如,小型噴霧干燥機的進風溫度可以設置為105℃,一般的含糖量高的物料,都能得到比較好的顆粒。有些物料的糖分,可能熔點更低,而實驗室低溫噴霧干燥機,巧妙的結合了噴霧干燥和真空干燥的優點,在50-80℃的進風溫度,就能完成噴霧干燥過程,像酶制劑,活菌以及不耐熱的高分子材料等,在這樣低的溫度下瞬間干燥,活性或物理特性*不受影響。
二、物料溶劑為有機溶劑或物料易于氧化或有毒性
噴霧干燥中含有機溶媒物料干燥難的問題,一般有機溶媒會呈易燃易爆的特性,防爆型閉式小型噴霧干燥機使物料能在密閉的干燥系統中循環,整個系統充滿了惰性氣體(如氮氣或氬氣),可避免有機溶劑氣體與外界氧氣的接觸,確保了安全生產。實驗型有機溶劑小型噴霧干燥機采用的是安全性的氮氣(或其他惰性氣體)密閉循環方式,整個系統呈封閉狀態,含氧氣濃度在線監控,系統內氧氣濃度一旦達到2%,系統會自動強制性停機并報警,是安全性好、操作簡便的實驗室有機溶劑小型噴霧干燥機,通過氮氣密閉循環方式及采取溶劑*回收方式的并用可對具有可燃性、毒性的溶劑進行處理,并可進行易氧化物質的干燥。而且,由于有機溶劑的沸點低,因此可以用低溫干燥方式對易發生熱變性的物質干燥。
三、需要得到大顆粒粉末的物料
在一些實驗過程中,科研人員希望得到一些大顆粒的樣品,比如催化劑行業,一般需要100微米左右的顆粒才能有比較好的催化效果,但是普通的噴霧干燥機,只能得到30微米以下噴霧干燥機的顆粒,實驗室噴霧干燥造粒機,就能比較好的達到實驗目的。既可以用做單獨的噴霧干燥機,得到5-30微米左右的顆粒,還能實現小顆粒粉末的造粒,能得到100-500微米以上的大顆粒,實驗室噴霧造粒機可以直接噴霧干燥而得到100微米的大顆粒。
四、熱敏性極差或需要改良溶解性的物料
有的物料,基本不能受熱,傳統的冷凍干燥時間又非常長,而且干燥后的物料成塊狀,流動性差,溶解性也不是很好。與傳統冷凍干燥技術相比,實驗室噴霧冷凍干燥機具有以下優點:(1)霧化分散的細小霧滴浸入低溫中迅速凍結,能弱化冰晶的生長,減小冰晶對脂質體的破壞,避免物料如藥物的滲漏和突釋;(2)凍結樣品經真空干燥后形成具有微孔結構的球形微粒,流動性好,且微粒的大小可以通過改變噴霧工藝來調節。實驗室噴霧冷凍干燥機適用于熱敏性、粘稠性、活性物料及含糖量高的物料的低溫干燥,如中草藥天然產物提取液、乳制品、生物制劑、酶制劑、水果原汁、高分子材料等。
對于需要直接得到納米材料的物料,型實驗室噴霧冷凍干燥機也是一個*的選擇。
五、常規的物料如電池材料,礦物,高分子材料,化合物,香精香料,食品,西藥等
一些實驗室用于常規粉末的制備或物料的干燥,可以選用小型噴霧干燥機,體積小,速度快,噪音小,適應性廣,對電池材料,礦物,高分子材料,化合物,香精香料,食品,西藥等大多物料都能有很好的噴霧干燥效果,而且小型噴霧干燥機操作簡便,即使只有20ML的料即能完成一次實驗,干燥出來的粉末球形度好,顆粒大小成正太分布,特別是該機帶有噴霧頭風冷裝置(噴霧頭水冷裝置升級版,更環保,降溫效率更高)和塔壁吹掃功能,極大的拓展了小型噴霧干燥機的應用。對于一些含有氯離子的特殊的物料,采用耐氯離子的特種不銹鋼精心制作的適用機型,能滿足特殊行業的實際需要。更是開發出了耐氫氟酸的小型噴霧干燥機,
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展(如超聲波技術、微波技術等)。這樣不僅能起到節能環保的效果,還能更好地提高產品的品質。
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