實驗型噴霧幹燥機應用的研究進展

噴霧幹燥技術在我國是一項具發展前景的幹燥技術，它能將物料方便快捷地幹燥成均一的粉狀材料，目前大多數高校和研究所使用的是實驗型噴霧幹燥機。綜述實驗型噴霧幹燥機的工作原理及應用情況的新進展，在應用方麵，主要介紹實驗型噴霧幹燥機在普通噴霧幹燥、微粉化或結構改造以及製備微膠囊方麵的具體(ti) 應用，旨在為(wei) 實驗型噴霧幹燥機的應用領域拓展提供理論依據，以提升實驗型噴霧幹燥

隨著現代科技的發展，各行各業(ye) 對產(chan) 品原材料的要求越來越高，尤其是粉體(ti) 材料的製造需求，而噴霧幹燥技術就是目前Z常用的物料粉末化幹燥方法之一，它可以減少對粉體(ti) 產(chan) 品的熱效應，保持生物活性。噴霧幹燥機的種類較多，但大多數高校和研究所選擇實驗型噴霧幹燥機。其優(you) 點為(wei) 效率高、工序少、節省人力、設備結構相對簡單、占地麵積小、便捷、產(chan) 品品質優(you) 良。

目前，國內(nei) 生產(chan) 的實驗型噴霧幹燥機主要為(wei) 離心式噴霧幹燥機和雙流體(ti) 噴霧幹燥機（即氣流式噴霧幹燥機）。離心式噴霧幹燥的特點是幹燥速度快、霧化程度高、設備占地麵積相對較大、不易清洗、成本高；雙流體(ti) 噴霧幹燥機的特點是體(ti) 積小巧、不易堵塞、外形美觀、控製，玻璃瓶外壁使得試驗人員方便研究幹燥的過程，可及時調整相應問題，而且所選的高溫硼矽的玻璃材質在經過抗靜電的處理後可以防止幹粉黏壁現象的發生。由於(yu) 實驗室的場地限製、精度要求較高、幹燥量不需太多，所以雙流體(ti) 噴霧幹燥機是目前實驗室的選擇，也是被全國各大高校、研究所應用Z多的實驗型噴霧幹

燥機。8000Y 型小型噴霧幹燥儀(yi) 及:8030Y 型實驗型噴霧幹燥機是福建農(nong) 林大學食品科學學院目前應用較多的2 種設備，本文以這類設備為(wei) 例綜述了實驗型噴霧幹燥機的工作原理及應用情況，旨在提高實驗型噴霧幹燥機的利用率。

1 工作原理

通過蠕動泵將含有固體(ti) 成分的液體(ti) 泵入雙流體(ti) 噴嘴，通過壓縮空氣將溶液噴射成微小霧滴進入幹燥腔。熱空氣中的小霧滴具有很大比表麵積，能夠很好地進行熱交換使得表麵水汽的迅速升華，形成幹燥固體(ti) 顆粒，固體(ti) 顆粒通過旋風分離器與(yu) 廢氣分離後進入收集瓶中。廢氣則直接排到大氣或空氣過濾裝置[1]。其中，雙流體(ti) 的噴嘴自帶有通針，調節通針的頻率可以防止噴嘴被堵塞。噴霧顆粒的平均粒徑大小可以通過控製壓縮空氣的流量進行調整。

2 實驗型噴霧幹燥設備應用情況簡介

實驗型噴霧幹燥機的應用領域廣泛，涉及食品產(chan) 業(ye) 、製藥產(chan) 業(ye) 、超微納米粉體(ti) 的應用，還有在土壤石油汙染的生物修複中也有相應的應用。目前，具體(ti) 用途主要有普通噴霧幹燥、微粉化或結構改造、微膠囊3 種。

2.1 普通噴霧幹燥

普通噴霧幹燥主要用於(yu) 大部分純溶液、膠體(ti) 溶液、乳濁液，隻要Z終幹燥產(chan) 品能表現為(wei) 均一的固體(ti) 即可。此法目前已被廣泛的應用於(yu) 各領域的研究中。陳君琛等人[2]為(wei) 提高大球蓋菇漂燙液的營養(yang) 價(jia) 值，使用實驗型噴霧幹燥機對其進行試驗。Z終確定其工藝條件是進料的溫度為(wei) 70 ℃，進料量為(wei) 0.6 L/h，霧化壓力為(wei) 92 MPa，進風溫度為(wei) 172 ℃，此情況下營養(yang) 精粉的得率為(wei) 60.26%，含水率為(wei) 3.2%，抗氧化保留率為(wei) 83.92%，溶解的時間為(wei) 65 s。於(yu) 婷[3]在製備蜂蜜木瓜粉時，運用了實驗型噴霧幹燥機對物料進行幹燥。通過試驗改進了它的配方和加工的工藝，Z終確定了其優(you) 化工藝參數為(wei) 壓縮空氣流量859 L/h，進料量15 mL/min，進風的溫度166 ℃。於(yu) 洋[4]在幹燥啤酒的廢酵母泥時，為(wei) 了更好地保護啤酒廢酵母泥中的超氧化物歧化酶SOD 活性使用了實驗型噴霧幹燥機進行試驗幹燥。其工藝參數為(wei) 進風量4 320 m3/h，進風溫度134 ℃，進料速率3.75 mL/min。龔蜜等人[5]研究了輔料對油菜花粉提取液噴霧幹燥的影響。其實驗型噴霧幹燥機的工藝參數為(wei) 空氣流量50 m3/h，進料量20 mL/min，進口溫度150 ℃，正交結果測得Z佳輔料配比為(wei) 麥芽糊精占油菜花粉提取液固體(ti) 總量70％，羧甲基纖維素占1％，β- 環糊精為(wei) 麥芽環糊精1/10。劉曉琳[6]研製王漿蜜粉時，對噴霧幹燥技術和凍幹技術進行了對比。結果測得，凍幹技術所得產(chan) 品流動性比噴霧幹燥所的產(chan) 品差，其營養(yang) 價(jia) 值高於(yu) 噴霧幹燥的產(chan) 品，但從(cong) 生產(chan) 角度看，噴霧幹燥更加節能環保，且生產(chan) 效率高，所以更具優(you) 勢。其噴霧幹燥過程中的操作條件是氣體(ti) 流量為(wei) 600 L/h，進料流量為(wei) 20 mL/min，進風溫度為(wei) 160 ℃。此外，蘇東(dong) 曉等人[7-14]使用普通噴霧幹燥法進行大球蓋菇漂燙液、靈芝蜂蜜粉以及海鮮調味品等方麵的實驗。此法幹燥物料效率高、時間短、產(chan) 品溶解性和流動性較好，理化性質的變化不顯著，所得產(chan) 品品質較好。

2.2 微粉化或結構改造微粉化或結構改造主要是改變物料的形態，可以對2 種物質進行造粒，這樣有利於(yu) 產(chan) 品的溶解性和可測性。微粉化的主要優(you) 點是可以得到均勻穩定的顆粒大小，提高堆積密度，提高物質的利用率。陳福泉和張本山[15]利用實驗型噴霧幹燥機改變了玉米原澱粉的形態，增強其理化反應活性，形成非晶顆粒態玉米澱粉。其噴霧幹燥的工藝參數是進口的溫度為(wei) 230 ℃，預加熱的溫度為(wei) 70 ℃，澱粉乳的質量濃度為(wei) 150 g/L。汪雷[16]將銀杏提取物用實驗型噴霧幹燥機進行微粉化，結果提高了銀杏提取物的溶出度，並加強了其脫脂效果。其噴霧幹燥的工藝參數是銀杏提取物的溶液流速為(wei) 20 r/min，進口溫度為(wei) 160 ℃，質量濃度為(wei) 1.25 g/L。李湘山等人[17]對不同類型潑尼鬆龍的體(ti) 係在不同噴霧幹燥工藝條件下產(chan) 生的可以形態進行考察。結果表明，在設備較高溫度（150~190 ℃） 的條件下可進行造粒，而在較低溫度下（101~140 ℃），基本隻是幹燥原有的顆粒，沒有改變其形態。饒樣福[18]製備果蔬微粉片時使用了實驗型噴霧幹燥機，加入適量的黃原膠、葡萄糖等物質混合造粒。其工藝參數是進風的氣壓為(wei) 0.25~0.3 MPa，進口的溫度為(wei) 180~200 ℃，入料溫度為(wei) 60 ℃，出口溫度為(wei) 90~100 ℃，入料質量分數為(wei) 30％。樊婷等人[19]為(wei) 提高金銀花種有效成分的利用，將金蓮花的提取物製備成微粉。其進口溫度為(wei) 80 ℃，進料速率為(wei) 9 mL/min，霧化氣流速度為(wei) 670 L/h。此法能有效地提高產(chan) 品溶出度、分散性，在改善生物利用率方麵有明顯的優(you) 勢，相比於(yu) 其他微粉化方法的操作更加簡單、經濟、安全。

2.3 微膠囊實驗型噴霧幹燥機可以將物料製成微膠囊或微球，其工藝是將囊心物均勻分散在物料漿液中，再用實驗型噴霧幹燥機將此混合溶液噴入幹燥腔與(yu) 熱空氣接觸。若囊心物可溶解在其中，即可製成微球；若不溶，則製成微膠囊。這種方法的使用已有幾十年的曆史，產(chan) 品被微膠囊包裹後，能夠提高產(chan) 品穩定性，可以抗光照、抗氧化、抗熱的能力，易揮發產(chan) 品的貯藏期可得到延長（如風味物質和香料）。孟憲剛等人[20]以氯化鈣、殼聚糖和海藻酸鈉為(wei) 包埋壁材，用實驗型噴霧幹燥機將麵粉改良劑茶多酚製成微膠囊。結果顯示，噴霧幹燥操作條件是空氣流量為(wei) 750 L/h，進風溫度為(wei) 180 ℃，出風溫度為(wei) 100 ℃，複合壁材比例為(wei) 海藻酸鈉2.5％，殼聚糖為(wei) 0.8％，氯化鈣為(wei) 4.5％，芯壁材質量比為(wei) 2∶1，包埋率為(wei) 73.8％。劉楠楠[21]在製備蔥油香精微膠囊時，將複凝聚噴霧幹燥的工藝方法進行了優(you) 化，利用噴霧幹燥法二次包埋蔥油香精以提高產(chan) 品的穩定性。其操作條件是麥芽糊精和阿拉伯膠比例為(wei) 1∶1，芯材含量為(wei) 25％，料液濃度為(wei) 18％，料液溫度為(wei) 50 ℃，進風溫度為(wei) 180 ℃，出風溫度為(wei) 80 ℃。應用此法可得流動性及幹燥性優(you) 良的粉末微膠囊。劉楠楠[22]用噴霧幹燥法來製備芝麻油微膠囊。通過旋轉組合試驗得到其包埋率高的工藝參數為(wei) 大豆分離蛋白和阿拉伯膠比例1∶1，芯材含量占固形物含量25％，固形物質含量分數23％，進風溫度180 ℃，出風溫度80 ℃，進料流量15 mL/min，料液溫度50 ℃。李素雲(yun) 等人[23]利用噴霧幹燥法，將芥末油進行微膠囊化。他們(men) 利用旋轉組合試驗得出操作條件條件為(wei) 麥芽糊精與(yu) 阿拉伯膠比例8∶2，壁材與(yu) 芯材比例3∶1，固形物含量35％，進料速度15 r/min，進口溫度235 ℃，出口溫度90 ℃，在此條件下可得到93.1％的包埋率。目前，利用噴霧幹燥法製備微膠囊以延長貨架期的方法已經被廣泛應用。李綱等人[24]曾利用噴霧幹燥法將魷魚肝油、橄欖汁、大蒜油等產(chan) 品進行微膠囊化處理。

3 結語

實驗型噴霧幹燥機目前的應用領域已廣泛，且用途日趨多樣化。隨著社會(hui) 和科技的快速發展，實驗型噴霧幹燥機應該加入更多其他新技術的支撐與(yu) 發展（如超聲波技術、微波技術等）。這樣不僅(jin) 能起到節能環保的效果，還能更好地提高產(chan) 品的品質，將是今後實驗型噴霧幹燥機改進和升級的研究方向。