噴霧冷凍干燥對顆粒產(chǎn)品形態(tài)的影響

徐 慶，耿縣如，李占勇

（天津科技大學機械工程學院，天津 300222）

近年來關于顆粒形態(tài)控制的研究受到日益廣泛的關注[1]，形態(tài)的改變能夠優(yōu)化顆粒物理以及化學性質(zhì)，如流動性、速溶性等[2-3]。目前控制顆粒形態(tài)的主要技術有：機械研磨、沉淀晶析、冷凍干燥、噴霧干燥、高溫分解、超臨界萃取、乳化以及這些技術的組合等，如何選擇這些加工技術需要考慮以下幾個方面的因素：①顆粒尺寸分布；②粉體的分散能力；③過程控制及放大；④污染狀況；⑤過程費用及復雜性；⑥產(chǎn)品的過熱及化學活性的損失等[4]。

對于高附加值熱敏性物料產(chǎn)品，過熱及活性的損失是生產(chǎn)過程中需要考慮的因素，為了生產(chǎn)出具有良好顆粒形態(tài)的熱敏性粉體，噴霧冷凍干燥技術應運而生。噴霧冷凍干燥（spray-freeze drying，SFD）是將一種液體產(chǎn)品霧化，通過與冷的介質(zhì)（如液氮、冷氣流）接觸凍結成冰顆粒，再將凍結的顆粒脫水干燥成粉體的過程。由圖1可以看出，噴霧冷凍干燥得到的顆粒形態(tài)要優(yōu)于冷凍干燥（FD）和噴霧干燥（SD），這是因為霧化過程可以生產(chǎn)尺寸可控且分布良好的霧滴，微小的液滴在低溫環(huán)境下瞬時被凍結，而冷凍干燥粉體是通過后續(xù)加工得到的，噴霧干燥霧化的液滴在噴霧塔內(nèi)因重力、阻力以及碰撞等原因而發(fā)生變形[5]。此外，溶液中水分凍干過程會在顆粒內(nèi)部留下微小孔道，這些孔結構的存在增大了顆粒的比表面積。

顆粒微結構及形態(tài)對產(chǎn)品的物理性能影響很大，如溶解性、潤濕性和流動性等。……