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        噴霧干燥和藥物應用

        瀏覽次數:2632024/03/14  

        噴霧干燥是最古老的干燥形式之一,也是在一個單元操作中將液體、漿料或低粘度糊狀物轉化為干燥固體(自由流動的粉末)的技術之一。噴霧干燥的原理,包括通過將進料噴射到干燥的氣體介質中,將進料從流體狀態轉化為干燥的顆粒形式,已經闡述了很長時間。1872年題為“通過霧化改進液體物質的干燥和濃縮”的專利中詳細描述了第一個噴霧干燥形式的產品。當時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得到了重要應用。當時,噴霧干燥器設備經歷了一定程度的發展,使其能夠用于奶粉生產。這是噴霧干燥方法的第一次工業應用,即使在今天,它仍然是最重要的方法之一。噴霧干燥技術的真正繁榮是由第二次世界大戰推動的,在這場戰爭中,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。噴霧干燥被證明是滿足這些要求的理想技術。在戰后時期,噴霧干燥法的應用也被導向了制藥行業。在接下來的幾年里,重點從噴霧干燥機的建設轉移到了產品特性上。近150年來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、藥品到化學品、織物和電子產品。典型的藥物實包括噴霧干燥的酶(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家提供了廣闊的研究和開發領域。最近的書籍和評論文章報道了噴霧干燥技術及其應用的進展。

        6.1.1優點和缺點

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

        連續過程:這是一個連續的過程。只要液體進料能夠連續供應到干燥系統,噴霧干燥的產品就會連續生產。在某些情況下,這一過程已經連續運行了數月而沒有中斷。

        熱敏原料藥的速度和適用性:實際的噴霧干燥過程幾乎是即時的,因為蒸發的大部分發生在毫秒或幾秒鐘的短時間內,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險的熱敏產品。

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

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

        顆粒特性:通過選擇設備和操作工藝變量,可以控制所得產品的物理特性(如顆粒大小和形狀、結晶度、水分含量和流動特性)及其整體質量??梢陨a具有獨特形態的噴霧干燥顆粒,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。能夠控制物理性質使得噴霧干燥過程對于制藥等行業來說是可取的,在這些行業中,藥物的最佳吸收在很大程度上取決于顆粒大小。食品行業重視水分含量,水分含量決定了產品的保質期。

        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,而且它是一個簡單、一步到位、易于操作、易于擴大規模的過程,因此噴霧干燥方法總體上是一個極具成本效益的過程。這使得噴霧干燥成為一種勞動成本效益高的工藝,尤其是對于大批量產品。實際的噴霧干燥過程幾乎是瞬間的,因為蒸發的主要部分發生在幾毫秒或幾秒鐘的短時間內,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險較低的熱敏產品。

        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部件。事實上,仔細選擇各種部件會導致系統沒有與產品直接接觸的運動部件。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。由于需要在短時間內為蒸發提供比熱,因此能耗很高,同時隨著空氣的耗盡會損失相當多的熱量。

        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。無論霧化器類型和干燥器容量如何,主設備和輔助設備都同樣昂貴。此外,使用兩個流體噴嘴的噴霧干燥器需要壓縮氣體進行霧化。在不考慮勞動力和維護成本的情況下,高能量和壓力需求已經大大增加了管理成本。

        維護問題:噴霧干燥器的維護主要涉及所用噴嘴的問題。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。轉盤式霧化器由于與粉末直接接觸的運動部件數量多,會受到內部腐蝕。最后,粉末粘附在內腔壁上的問題進一步增加了清潔成本和利潤損失。


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