喷雾干燥在制药工业应用已有几十年的历史,经过多年的研究和发展,从当初简易的喷雾干燥发展到当今多功能、组合型及高效性的喷雾干燥。然而,不同型式的喷雾干燥设备所呈现的性能和应用面也不同。
2.喷雾干燥的型式区别与比较
2.1喷雾干燥的型式区别
喷雾干燥的型式分类有多种,按流程可分为:开放式、封闭循环式、自惰循环式和半封闭循环式;按喷雾和气体流动方向分为:并流型、逆流型及混合流;按雾化方法可分为:离心式、压力式和气流式。其中,雾化方法分类是常用可见的方式,下文重点谈雾化器。
雾化器的作用是整个喷雾干燥的心脏,它直接影响到产品的质量和经济指标。雾化器分散度越高,干燥效率越大;雾化越均匀,产品的含水量变化越小。因此,雾化器既要保证料液的分散度,又要使粒度变化控制在最小限度。
离心式雾化:料液在高速转盘(圆周速度90~160m/s)中受离心力作用从盘边缘甩出而雾化。其 是利用高速旋转盘作用,当液处注入盘面时,液体受到二种力作用,一是离心力和重力作用下得到加速而分裂雾化;二是液体和周围空气同时接触面处,存在摩擦力促使形成雾滴。前者为离心雾化,后者为速度雾化,实际上这二者是同时存在的。
离心式雾化器的雾化效果与料液特性、流量、圆盘形状直径及速度直接有关。离心式雾化过程的“三大”特点:
①直接分裂成液滴,当料液流量较少时,料液受离心力作用,在圆盘周围隆起成半球状,其直径取决于离心力和料液粘度及表面张力。当离心力大于表面张力时,圆盘周边的液滴立即被抛出而分裂雾化。
②丝状割裂成液滴,当料液流量较大而转速加快时,半球状物料液被拉成许多丝状射流。液量增加,圆盘周边的液丝也增加,如果液量达到一定数量后,液丝变粗,而丝数不再增加。抛出的液丝极不稳定,在离周边不远处即被分离成球状小液滴。
③膜丝分裂成液滴,当料液流量继续增大时,液丝数量与丝经均不再增加,液丝间互相并成薄膜,抛出液膜离圆盘周边一定距离后,被分裂成分布较广的液滴。若液体在圆盘表面滑动能减到最小时,则可使液体高速喷出,在圆盘周边与空气摩擦而分裂雾化。
压力式雾化:用高压泵使液体获得高压,高压液体通过喷嘴时,将压力能转变为动能而高速喷出时分散为雾滴。当液体从单一孔中经加压后获得的雾化,这是由于受外力作用,液体从喷嘴出口处不远的距离,克服表面张力,从液膜分裂成细线,加上湍流径向分速度和周围空气相对速度的影响,使液线再分裂成大小不同的液滴,压力式雾化器也是从此原理出发的。
压力式雾化器的特点:①结构简单,操作无噪声;②改变喷嘴内部结构,易得到所需的雾化形状;③大规模生产可采用多喷嘴喷雾。
压力式雾化器的缺点:①生产过程中流量无法调节;②喷嘴喷孔口径小于1mm时,易产生堵塞;③不适用粘度高的胶状料液及有固相分解的悬浊液喷雾;④喷嘴易磨损。
气流式雾化(又称二流体喷雾):采用压缩空气以很高的速度从喷嘴喷出(≥
气流式雾化有局限性,只有在热空气温度高于
3.几种常用喷雾干燥设备特点的简述
以下结合宝干公司的几种喷雾干燥设备在制药工业应用特点,作一简述,能使使用者有更好了解,也使宝干公司的产品更好应用与服务于制药工业。
干燥速度快,料液经雾化后表面积大大增加,在热风气流中,瞬间就可蒸发95%-98%的水份,完成干燥时间仅需数秒,特别适用于热敏性物料的干燥。
★ 产品具有良好的均匀度、流动性和溶解性,产品纯度高,质量好。
★ 生产过程简化,操作控制方便。对于含湿量40—60%(特殊物料可达90%)的液体能一次干燥成粉粒产品,干燥后不需粉碎和筛选,减少生产工序,提高产品纯度。对产品粒径,松密度,水份,在一定范围内可通过改变操作条件进行调整,控制和管理都很方便
3.2YPG压力喷雾干燥机
YPG系列喷雾干燥机是采用压力式喷嘴借助高压泵的压力将溶液、悬浮液、乳浊液、膏糊状物料雾化成细小液滴,然后与高温热空气进行快速热交换,在极短时间内以简单的工艺迅速连续干燥成细颗粒状物料的设备。
该机具有收尘率高,无粘壁、节能高效等特点,特别适用于热敏性物料干燥。广泛应用于食品染料、中间体等行业。
3.3 ZPG中药浸膏喷雾干燥机
干燥速度快,一般只需几秒到十几秒钟,具有瞬间干燥的特点。
干燥过程中液滴的温度比较低,特别适宜热敏性物料的干燥,能够保持物料色、香、味。
为防止干燥塔产生粘壁现象,本装置设有特殊的结构,有效地杜绝产品的粘壁现象。
特有的成品风送系统将干燥成品与系统内的热湿空气及时分离,避免了干燥成品的吸湿或结块的可能性.
2.2以雾化器分类的喷雾干燥比较
项目 |
离心式喷雾 |
压力式喷雾 |
气流式喷雾 | |
料液 |
处理量 |
调节范围大 |
调节范围最小,但处理量最大 |
调节范围较狭 |
粘度变化 |
可改变转速,适用于高粘度物料 |
高粘度喷雾困难 |
可调节压缩空气压力 | |
供料 |
压力(MPa) |
低压,约0.3 |
高压,1-20 |
低压,约0.3 |
高压泵 |
不需要 |
需要柱塞泵 |
不需要 | |
雾化器 |
价格 |
高 |
便宜 |
便宜 |
维修保养 |
高速旋转的高精度,保养难 |
喷嘴易磨损,高压泵需保养 |
容易 | |
动力消耗 |
小 |
最小 |
最大 | |
产品 |
粒度 |
微粒 |
粗粒 |
微粒 |
均匀性 |
均匀 |
大致相同 |
不均匀 | |
堆积密闭 |
轻,粒子中孔呈球状 |
重,粒子中空气含量少 |
| |
干燥塔 |
热风流向 |
逆流与水平流均不适宜 |
并流、逆流、混合流及水平流都可以 |
并流、逆流 |
塔径 |
大 |
小 |
小 | |
塔长 |
低 |
高 |
较低 | |
安装位置及粘壁现象 |
雾化器装在塔顶,塔顶内壁易粘附 |
喷嘴可装在任意位置,粘壁可防止 |
小直径易粘壁 | |
型式 |
水平并流型 |
|
● |
● |
垂直向上逆流 |
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● |
● | |
相关技术