01
前言
噴霧干燥技術(shù)起源于美國(guó)，距今已有將近150年的發(fā)展歷史，自從20世紀(jì)中旬我國(guó)從前蘇聯(lián)引進(jìn)第一臺(tái)噴霧干燥機(jī)以來(lái)，噴霧干燥技術(shù)在我國(guó)也已有60多年的發(fā)展歷史[1]。目前噴霧干燥技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、化學(xué)、農(nóng)藥、冶金、陶瓷、催化劑、煙氣脫硫、污泥干化、涂料、蜂蜜等加工行業(yè)。噴霧干燥一直以來(lái)是干燥領(lǐng)域內(nèi)的熱點(diǎn)研究話題，國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者對(duì)噴霧干燥領(lǐng)域進(jìn)行了廣泛、深入的研究[2]。
中藥噴霧干燥過(guò)程一般用于將中藥制成浸膏或者將溶液制成噴霧原料液，經(jīng)過(guò)噴霧干燥短時(shí)間內(nèi)將藥液干燥成固體粉末或顆粒，可直接用于制粒、壓片，或制成膠囊等，有效降低了中藥的服用劑量。與傳統(tǒng)中藥干燥流程相比，中藥噴霧干燥大大簡(jiǎn)化了工藝流程，降低了產(chǎn)品制造成本，封閉的制造環(huán)境下降低了藥物受到污染的可能性，且減少了環(huán)境污染[2-3]。就干燥后的粉體質(zhì)量而言，噴霧干燥制得的中藥產(chǎn)品顏色較淺、流動(dòng)性好、含水量低、穩(wěn)定性好、便于生產(chǎn)和儲(chǔ)存。
02
噴霧干燥技術(shù)
噴霧干燥是一種熱處理加工工藝。液體物料通過(guò)送料泵泵入噴霧干燥塔中，經(jīng)噴嘴霧化成小液滴，塔內(nèi)的高溫使液滴中水分迅速蒸發(fā)，制得干燥顆粒狀的產(chǎn)品。溶液、乳液、懸濁液等均可通過(guò)噴霧干燥技術(shù)加工為固態(tài)產(chǎn)品[4，5]。同時(shí)，噴霧干燥因其熱處理時(shí)間與其他熱加工工藝相比較短，且可通過(guò)加入干燥助劑提供保護(hù)，所以較適宜用來(lái)進(jìn)行熱敏感物料的加工[6]。

2.1噴霧干燥過(guò)程[6]

根據(jù)干燥特點(diǎn)，噴霧干燥可分為霧化、干燥、分離等三個(gè)步驟：

①物料霧化：物料通過(guò)霧化器的霧化作用霧化成直徑細(xì)小的霧滴，增大料液的傳熱面積。

②物料干燥：霧化之后的細(xì)小霧滴與高溫?zé)峥諝庵苯咏佑|過(guò)程中迅速蒸發(fā)大部分水分，從而把料液干燥成粉體或顆粒狀產(chǎn)品的過(guò)程，在此過(guò)程中物料與環(huán)境之間發(fā)生熱量和質(zhì)量的交換。

③氣固分離：干燥之后的物料為粉末狀物料和氣體狀溶劑，生產(chǎn)過(guò)程中一般采用旋風(fēng)分離加布袋除塵器的方法加以分離。

03

中藥噴霧干燥過(guò)程中的問(wèn)題

3.1 料液性質(zhì)[7]

料液性質(zhì)主要包括料液黏度，料液表面張力，料液濃度和料液組成。中藥經(jīng)提取、濃縮后得到的濃縮液中含糖類、膠類或黏液質(zhì)較多時(shí)，會(huì)導(dǎo)致溶液黏度增大，而高黏度液體阻礙液體振幅，影響噴霧干燥的效果。在噴霧干燥過(guò)程中，霧化液滴表面張力與粉體形成過(guò)程密切相關(guān)，影響粒徑大小與形態(tài)。

提取液的料液濃度也是影響噴霧干燥制備的粉體的收率、粒徑和水分等的關(guān)鍵因素。對(duì)于中藥提取液來(lái)說(shuō)，濃度較大時(shí)，單位體積內(nèi)固體含量多，粒子易聚集在一起，導(dǎo)致粒徑增大，且粉體存在干燥不完全、水分超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)。料液濃度過(guò)低時(shí)，單位體積內(nèi)固體含量較低，導(dǎo)致收率降低。在中藥提取物中，除有效成分外，尚存在一些無(wú)藥理活性但可影響藥物物理性質(zhì)的伴生物質(zhì)，如淀粉、多糖、樹(shù)膠、果膠等。伴生物質(zhì)與有效成分協(xié)同參與噴霧干燥過(guò)程，可起到保護(hù)有效成分不受損失、改變顆粒結(jié)構(gòu)等作用，體現(xiàn)中藥“藥輔合一”特點(diǎn)。

3.2 工藝參數(shù)[3]

在噴霧干燥過(guò)程中，不同的工藝條件對(duì)中藥粘壁現(xiàn)象的影響也不同。噴霧干燥常見(jiàn)的影響因素包括進(jìn)料速率、進(jìn)出口溫度、進(jìn)風(fēng)量、霧化壓力等。綜合考慮中藥的相關(guān)性質(zhì)，選擇合適的進(jìn)料速率很重要。進(jìn)料速率過(guò)快會(huì)使物料在噴霧過(guò)程中干燥不完全，導(dǎo)致中藥含水量過(guò)高，甚至產(chǎn)生黏連；速率過(guò)慢則會(huì)延長(zhǎng)中藥干燥時(shí)間，且易導(dǎo)致其燒焦，影響藥品質(zhì)量。進(jìn)風(fēng)溫度在噴霧干燥過(guò)程中至關(guān)重要，由于各種中藥性質(zhì)不同，干燥溫度也不同，在干燥過(guò)程中一般應(yīng)先確保干燥塔溫度均勻后再開(kāi)始進(jìn)料，溫度高會(huì)導(dǎo)致多糖中藥黏性增大，且可能破壞其有效成分。通過(guò)控制進(jìn)風(fēng)量可以控制霧滴大小，適當(dāng)加大熱風(fēng)量可以干燥霧滴，減緩粘壁現(xiàn)象。穩(wěn)定的霧化壓力可減輕噴頭震動(dòng)帶來(lái)的霧化偏差，使霧滴大小均勻。

3.3 裝備因素

目前對(duì)噴霧干燥儀器的研究大部分為噴霧干燥應(yīng)用研究和其他技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用，如噴霧-流化床干燥、噴霧-旋流組合干燥及微波真空干燥聯(lián)合等，不同干燥技術(shù)對(duì)中藥噴霧干燥效果的影響及相應(yīng)的適用范圍不同[3]。噴霧干燥裝備參數(shù)如霧化器和干燥器的幾何形狀等也會(huì)影響干燥效果[8]。李翔宇等[10]模擬了不同的霧化器材質(zhì)和氣體進(jìn)入干燥塔方式對(duì)干燥效果的影響，結(jié)果表明旋流式干燥塔比直流式干燥塔的干燥效果好；且液滴的尺寸和分布受材料阻力系數(shù)的影響，據(jù)此可開(kāi)發(fā)不同的噴頭來(lái)控制霧滴尺寸。

04

噴霧干燥在中藥中的應(yīng)用

在2015版《中國(guó)藥典》中，中藥植物油脂、提取物、藥材、飲片、單味藥劑、成方制劑等品種共有2598種，其中618種是飲片和藥材，按照規(guī)定，可新鮮加工的中藥材有64種。可用于噴霧干燥的多種中藥具有不同的化學(xué)成分和理化性質(zhì)，因?yàn)椴煌兴幍奶匦院彤a(chǎn)品要求不同，其噴霧干燥工藝也不同[3]。目前，中藥的應(yīng)用主要為中藥配方。中藥的配方由多種中藥組成，且其作用相輔相成。對(duì)中藥配方顆粒進(jìn)行研究是研究者們近年來(lái)關(guān)注的重點(diǎn)。


4.1 制備中藥粉體[7]

近年來(lái)，噴霧干燥技術(shù)在中藥復(fù)方和單味中藥粉體制備中的應(yīng)用均有報(bào)道，如秦艽配方顆粒、參蒲盆炎顆粒、溫經(jīng)止痛方等復(fù)方制劑中間體的制備，以及金展菊花提取物、玫瑰提取物、菊芋提取物等單味中藥或藥用植物提取物粉體的制備。制備的中藥粉體的性質(zhì)與噴霧干燥過(guò)程參數(shù)密切相關(guān)，需綜合考慮各類參數(shù)以制備得到滿足目標(biāo)的粉體。

4.2 中藥提取物的改性

在中藥提取液中加入適宜輔料進(jìn)行噴霧干燥共處理，對(duì)中藥粉體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進(jìn)行物理修飾，可產(chǎn)生具有良好粒徑、粒形、顆?？紫叮约皟?yōu)良的流動(dòng)性和可壓性的粉體[10-11]。如針對(duì)中藥提取液噴霧干燥過(guò)程黏壁問(wèn)題，肖蘭英等[12]基于響應(yīng)面分析法優(yōu)選噴霧干燥最佳條件，以進(jìn)風(fēng)溫度150℃，進(jìn)料速度20r·min-1，料液密度1.10g·mL-1，輔料（β-環(huán)糊精）占比17%的工藝制備了不黏壁、收率高的黃芪通便顆粒。



4.3 制備微囊[7]



噴霧干燥制備微囊的主要方法包括液滴噴霧干燥和流化床噴霧干燥。液滴噴霧干燥將囊心和囊材混合液分散成霧滴，遇熱氣流迅速蒸發(fā)干燥成微囊，是微囊制備最常用的方法。FERREIRA等使用葛根淀粉與阿拉伯膠混合作為囊材保護(hù)物理穩(wěn)定性不強(qiáng)的黑莓提取物，優(yōu)化干燥條件后，以進(jìn)風(fēng)溫度143℃和藥輔比1:1.78得到高收率、水溶性較強(qiáng)、吸濕性低的微囊，提高了黑莓提取物的保存期。此外，微囊類制劑可以定位靶細(xì)胞，延長(zhǎng)藥物釋放而對(duì)正常組織無(wú)損害，常用于癌癥的治療。

4.4 制備無(wú)定形固體分散體[7]

無(wú)定形固體分散體是指藥物以無(wú)定形形態(tài)分散于固體載體中，產(chǎn)生單一、均相的分散體系。高度分散產(chǎn)生的無(wú)定形粉體相對(duì)于晶體藥物而言，不受晶格的束縛，與溶劑的接觸面積增加，提高親水性，改善藥物的溶出性能。噴霧干燥是制備固體分散體的有效技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)極快的溶劑蒸發(fā)，從而導(dǎo)致活性藥物組分（API）載體溶液快速轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆wAPI載體顆粒，溶劑蒸發(fā)動(dòng)力學(xué)有助于無(wú)定形固體分散體的形成。

4.5制備應(yīng)用于肺部吸入制劑

現(xiàn)階段在肺部吸入制劑的制備中，目前使用噴霧干燥結(jié)合冷凍干燥技術(shù)較多，主要是保證藥物成分不受損失同時(shí)粉體粒徑能滿足要求。制備過(guò)程是通過(guò)霧化器將溶液霧化成小液滴，經(jīng)低溫作用，液滴被冷凍，形成凍結(jié)顆粒，最后升華過(guò)程使凍結(jié)顆粒變?yōu)楦稍镱w粒，制得粒子具有粒徑小，分布窄，流動(dòng)性好的特點(diǎn)[13]。胰島素、返魂草素等中藥有效成分已被開(kāi)發(fā)為吸入粉霧劑以治療糖尿病、肺水腫等疾病。