噴霧干燥是最古老的干燥形式之一，也是在一個(gè)單元操作中將液體、漿料或低粘度糊狀物轉化為干燥固體（自由流動(dòng)的粉末）的技術(shù)之一。噴霧干燥的原理，包括通過(guò)將進(jìn)料噴射到干燥的氣體介質(zhì)中，將進(jìn)料從流體狀態(tài)轉化為干燥的顆粒形式，已經(jīng)闡述了很長(cháng)時(shí)間。1872年題為“通過(guò)霧化改進(jìn)液體物質(zhì)的干燥和濃縮”的專(zhuān)利中詳細描述了第一個(gè)噴霧干燥形式的產(chǎn)品。當時(shí)的噴霧干燥器是原始設備，在工藝效率、連續工藝性能和工藝安全方面存在問(wèn)題，所有這些都阻礙了噴霧干燥工藝的成功利用。然而，這一工藝在20世紀20年代首次在牛奶和洗滌劑行業(yè)得到了重要應用。當時(shí)，噴霧干燥器設備經(jīng)歷了一定程度的發(fā)展，使其能夠用于奶粉生產(chǎn)。這是噴霧干燥方法的第一次工業(yè)應用，即使在今天，它仍然是最重要的方法之一。噴霧干燥技術(shù)的真正繁榮是由第二次世界大戰推動(dòng)的，在這場(chǎng)戰爭中，出現了運輸大量食物的必要性，促使人們尋找減少食物重量和體積的新方法，以及尋找更好的保護技術(shù)。噴霧干燥被證明是滿(mǎn)足這些要求的理想技術(shù)。在戰后時(shí)期，噴霧干燥法的應用也被導向了制藥行業(yè)。在接下來(lái)的幾年里，重點(diǎn)從噴霧干燥機的建設轉移到了產(chǎn)品特性上。近150年來(lái)對噴霧干燥方法原理的研究使該方法成為一種強大的技術(shù)工具，也是最常用的干燥方法之一。

在當今代，噴霧干燥被廣泛應用于我們日常生活的許多方面，從食品、化妝品、藥品到化學(xué)品、織物和電子產(chǎn)品。典型的藥物實(shí)包括噴霧干燥的酶（如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶和胰蛋白酶）、抗生素（如硫噻唑、鏈霉素、青霉素和四環(huán)素）和許多其他活性藥物成分、維生素（如抗壞血酸和維生素B12）以及用于直接壓縮的輔料（如乳糖、甘露醇和微晶纖維素）。這種方法仍然為感興趣的科學(xué)家提供了廣闊的研究和開(kāi)發(fā)領(lǐng)域。最近的書(shū)籍和評論文章報道了噴霧干燥技術(shù)及其應用的進(jìn)展。

6.1.1優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

噴霧干燥技術(shù)在許多行業(yè)中有許多應用，原因有幾個(gè)。在最近的一篇綜述中討論了這種方法在生產(chǎn)純藥物顆粒和載藥聚合物顆粒方面的優(yōu)勢和挑戰，以及這種技術(shù)和更先進(jìn)的設備為可再生和可擴展的工藝鋪平道路的潛力，這些工藝對創(chuàng )新藥物產(chǎn)品的實(shí)驗室到臨床的轉化至關(guān)重要。噴霧干燥相對于其他常規方法的主要優(yōu)點(diǎn)可以總結如下：

連續過(guò)程：這是一個(gè)連續的過(guò)程。只要液體進(jìn)料能夠連續供應到干燥系統，噴霧干燥的產(chǎn)品就會(huì )連續生產(chǎn)。在某些情況下，這一過(guò)程已經(jīng)連續運行了數月而沒(méi)有中斷。

熱敏原料藥的速度和適用性：實(shí)際的噴霧干燥過(guò)程幾乎是即時(shí)的，因為蒸發(fā)的大部分發(fā)生在毫秒或幾秒鐘的短時(shí)間內，這取決于設備的設計和工藝條件。這使得噴霧干燥非常適合于具有低降解風(fēng)險的熱敏產(chǎn)品。

通用性：該工藝用途廣泛，適用于各種行業(yè)及其原料和產(chǎn)品規格。事實(shí)上，任何可以泵送的原料——溶液、懸浮液、漿料、熔體、糊狀物和凝膠——都可以同樣進(jìn)行噴霧干燥?？梢杂酶鞣N封裝輔料配制納米膠囊。此外，開(kāi)放和封閉循環(huán)設計允許水性和有機溶劑的噴霧干燥。

自動(dòng)化：噴霧干燥過(guò)程可以完全自動(dòng)化，因為該過(guò)程根據基本原理運行，所有相關(guān)的過(guò)程變量都可以連續、同時(shí)進(jìn)行監測和記錄。商業(yè)規模的噴霧干燥器由可編程邏輯控制器（PLC）或固態(tài)控制器控制。這些控制系統監測排氣溫度或濕度，并提供輸入信號，該輸入信號通過(guò)設定點(diǎn)調節提供給過(guò)程的能量。

顆粒特性：通過(guò)選擇設備和操作工藝變量，可以控制所得產(chǎn)品的物理特性（如顆粒大小和形狀、結晶度、水分含量和流動(dòng)特性）及其整體質(zhì)量?？梢陨a(chǎn)具有獨特形態(tài)的噴霧干燥顆粒，主要是球形顆粒，具有均勻的尺寸和中空結構，從而降低產(chǎn)品的堆積密度。此外，該工藝允許設計具有受控藥物釋放特性的顆粒。能夠控制物理性質(zhì)使得噴霧干燥過(guò)程對于制藥等行業(yè)來(lái)說(shuō)是可取的，在這些行業(yè)中，藥物的最佳吸收在很大程度上取決于顆粒大小。食品行業(yè)重視水分含量，水分含量決定了產(chǎn)品的保質(zhì)期。

成本效益：噴霧干燥器的初始安裝成本可能很高。然而，由于小型和大型干燥機的操作要求相同，而且它是一個(gè)簡(jiǎn)單、一步到位、易于操作、易于擴大規模的過(guò)程，因此噴霧干燥方法總體上是一個(gè)極具成本效益的過(guò)程。這使得噴霧干燥成為一種勞動(dòng)成本效益高的工藝，尤其是對于大批量產(chǎn)品。實(shí)際的噴霧干燥過(guò)程幾乎是瞬間的，因為蒸發(fā)的主要部分發(fā)生在幾毫秒或幾秒鐘的短時(shí)間內，這取決于設備的設計和工藝條件。這使得噴霧干燥非常適合于降解風(fēng)險較低的熱敏產(chǎn)品。

其他：?腐蝕性和研磨性材料可以很容易地容納，因為與其他造粒過(guò)程相比，機械部件和材料之間的接觸最小。

噴霧干燥器很少有活動(dòng)部件。事實(shí)上，仔細選擇各種部件會(huì )導致系統沒(méi)有與產(chǎn)品直接接觸的運動(dòng)部件。與所有其他造粒工藝一樣，噴霧干燥也有一些局限性：

熱效率：噴霧干燥工藝在較低的入口溫度下熱效率較差，排氣流中含有熱量，這通常需要復雜的熱交換設備才能去除。由于需要在短時(shí)間內為蒸發(fā)提供比熱，因此能耗很高，同時(shí)隨著(zhù)空氣的耗盡會(huì )損失相當多的熱量。

資本和管理費用：由于所需設備及其連續運行，噴霧干燥器的安裝成本可能非常高。無(wú)論霧化器類(lèi)型和干燥器容量如何，主設備和輔助設備都同樣昂貴。此外，使用兩個(gè)流體噴嘴的噴霧干燥器需要壓縮氣體進(jìn)行霧化。在不考慮勞動(dòng)力和維護成本的情況下，高能量和壓力需求已經(jīng)大大增加了管理成本。

維護問(wèn)題：噴霧干燥器的維護主要涉及所用噴嘴的問(wèn)題。一種流體噴嘴和兩種流體噴嘴在噴嘴口處特別容易堵塞和磨損。轉盤(pán)式霧化器由于與粉末直接接觸的運動(dòng)部件數量多，會(huì )受到內部腐蝕。最后，粉末粘附在內腔壁上的問(wèn)題進(jìn)一步增加了清潔成本和利潤損失。