喷雾干燥法简介及应用

喷雾干燥是利用雾化器将料液雾化成直径微小的雾滴，并在干燥塔中与热空气或其它的热介质直接接触过程中迅速蒸发料液中的水分或其它溶剂，料液在极短的时间内干燥成粉状或颗粒状产品后从干燥塔排出至旋风分离塔实现气固分离从而获得干燥产品的干燥技术。

与其它干燥技术相比，喷雾干燥技术主要有以下几个优点：

①干燥速度快，一般只需5-15秒，具有瞬时干燥特点；

②物料短时间内完成干燥过程，适应于热敏性物料干燥，能保持物料色、香、味；

③生产过程简化，操作控制方便，适宜连续控制生产；

④通过改变工艺参数，可以以非常高效的方式生产出符合粉体粒度和形状、密度、分散性、多态性和流动特性等精确粉体特性的复杂粉体。

常常利用喷雾干燥法的优点来制备一些特殊要求微囊粉，比如香料香精微胶囊、油脂类维生素微胶囊、中药类微胶囊等等，既能保持其的固有特性，又弥补其对耐氧、光、热的敏感的缺点。

喷雾干燥法制备微胶囊的原理

先将芯材乳化分散于包囊材料的溶液中形成稳定料液，然后通过雾化装置将此料液在干燥的热气流中雾化成微细液滴，溶滴壁材的溶剂受热迅速蒸发，从而使包覆在微细化芯材周围的壁材形成一种具有筛分作用的网状膜结构，分子较大的芯材被包留在形成的囊膜内，而壁材中的水或其它溶剂等小分子物质因热蒸发而透过“网孔”顺利移出，使膜进一步干燥固化，得到干燥的粉状或颗粒状微胶囊。

喷雾干燥法制备微胶囊可分为料液制备、雾化、干燥、分离等四个步骤：

①  料液制备：将芯材稳定地乳化分散于包囊材料的溶液中形成稳定料液。

②  物料雾化：料液通过雾化器的雾化作用雾化成直径细小的雾滴，增大料液的传热面积。

③  物料干燥：雾化之后的细小雾滴与高温热空气直接接触过程中迅速蒸发大部分水分，把乳液干燥成粉体或颗粒状产品。

④  气固分离：干燥之后的乳液为粉末状物料和气体状溶剂，生产过程中一般采用旋风分离加布袋除尘器的方法加以分离。

影响微囊粉制备的主要因素

1）、壁材

壁材是指用于包裹、制作微胶囊所需的材料，它是决定微胶囊性能的关键因素之一。一般对其要求主要有：成膜性好，性能稳定、无毒、无刺激性、能与芯材配伍且不影响芯材的作用及含量、有芯材有合适的释放速率、有一定的强度及可塑性，具有符合要求的粘度、渗透性、亲水性和溶解性等。

微囊粉的常用壁材为碳水化合物，主要有：天然高分子囊材（明胶、阿拉伯胶、海藻酸盐、壳聚糖等）；淀粉类囊材（淀粉及其衍生物、麦芽糊精、糊精和β-环糊精等）；纤维素类囊材（纤维素、羧甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素等）；合成高分子囊材（有聚乙烯醇、聚碳酯、聚乙二醇、聚苯乙烯、聚酰胺等）。

2）、料液温度

料液温度指进入喷雾塔的料液实际温度，料液实际温度会影响料液的粘度和干燥效果，干燥时料液温度均有一定的限制；温度较高时会使料液中的粘度降低和更容易干燥，温度较低时会使料液中的粘度增加和难于及时干燥。一般来说，如果不影响料液其他其物性，例如分子结构、物料稳定性等，料液温度尽可能设置高些，满足快速干燥要求。

3）、料液固含

料液固含指料液中物料占比（或浓度）。一般来说，料液固含越高粘度越大，料液的粘度越大制备的微囊粉粒径和包封率越良好；但是料液固含有一定的限制，料液粘度太大的话，会导致喷雾干燥时容易拉丝，影响喷雾干燥效果。一般来说，在喷雾干燥时不拉丝情况下，尽量提高料液固含。

4）、干燥温度

干燥温度指料液进入喷雾塔的干燥空气温度，每一种料液因其物性，例如分子结构、比重、比热、含水率等因素，干燥时温度均有一定的限制；温度太高时会使料液中的部分物料高温变质或干燥过快破坏微囊结构，太低又会使料液不能达到所需干燥条件，容易黏壁和堵塞管道等；一般来说，料液干燥温度约60～100℃。

5）、风量

风量为带走料液中水分的唯一媒介，风量大小会影响除湿效果的好坏。风量太大会造成回风温度过高，造成过热现象而影响其稳定性，风量太小则无法将原料中的水分完全带走，风量也是代表喷雾干燥机的除湿能力。一般来说，风量根据喷雾干燥设备实际功率设定。

6）、进料速度

进料速度指料液进入喷雾塔雾化的速度，每一种料液因其物性，例如粘度、比重、比热、含水率等因素，进料速度均有一定的限制；进料速度太慢时白白损耗能量，太快又会使料液不能达到所需干燥条件，容易黏壁和堵塞管道等；一般来说，进料速度在料液稳定及时干燥条件下，尽量提高进料速度。

7）、雾化效果

    雾化效果指料液进入喷雾塔雾化的液滴大小，液滴大小直接与雾化气压（压力式喷雾干燥机）和离心转速（离心式喷雾干燥机）相关。液滴太大，导致液滴难于及时干燥；液滴太小，常导致微囊粉粒径较小；雾化效果一般根据设备情况和粒径要求等因素综合调节。