粉体干燥技术的现状及未来发展

《粉体干燥技术的现状及未来发展》

--《粉体工程与设备》

谭笑

装备10110403422

2013-06-18

粉体干燥技术的现状及未来发展

谭笑1刘雪东2

（1：常州大学怀德学院2：常州大学常州213100）

摘要：总结1975年以来，近40年我国粉体干燥技术的现状，以及在现有基础上的未来发展方向，着重介绍该技术在药品和食品领域的应用，以及市场上重要的干燥设备。

关键词：粉体干燥趋势

Abstract：This is an article about powder drying technology and equipment.From1975to now,what the development is during the 40years.And the way to advance for powder drying.The application of the powder drying in Medical and Food is the focus point in this article,and we also introduce the device in the market.

Key Word:Powder drying Trend

0.中国干燥技术的发展

中国的现代干燥技术是从20世纪50年代逐渐发展起来的，迄今对于常用的干燥设备，如气流干燥、喷雾干燥、流化床干燥、旋转闪蒸干燥、红外干燥、微波干燥、冷冻干燥等设备，我国均能生产供应市场，对于一些较新型的干燥技术如冲击干燥、对撞流干燥、过热干燥、脉动燃烧干燥、热泵干燥等也都已开发研究，有的已工业化应用。而粉体干燥正是干燥技术中重要的一个分支，现在发展正旺的纳米干燥技术，亦是粉体干燥的子类。

我国于1975年6月23日在南京召开了第一届干燥会议，标志着我国干燥研究进入正轨。而从那一天到现在，已经40多年。40多年来，我国干燥技术研究队伍不断壮大。目前我国从事干燥技术研究的大专院校、科研院所、研究单位大约有50多家，领域涉及化工、医药、染料、轻工、林业、食品、粮食、造纸、硅酸盐、水产业、渔业等行业，全国共有设备制造厂600多家，已形成了一支强有力的干燥科研

开发队伍，广泛开展干燥技术的基础研究、工艺研究及工业化研究，使我国干燥技术研究正向世界水平迈进，某些技术领域达到了国际先进水平。40年来，中国对许多干燥技术实现了工业化。主要有喷雾干燥、流态化干燥（普通流化床，振动流化床，内加热流化床、流化床喷雾造粒干燥）、蒸汽回转干燥、气流干燥、回转圆筒干燥、旋转快速干燥、圆盘干燥、带式干燥、双锥回转真空干燥、桨叶式干燥、冷冻干燥、微波及远红外干燥等等，常规干燥设备基本以满足生产的需要，并有部分机型达到国际当代水平并出口国外。

1.粉体干燥技术在医药领域的应用

干燥单元的重要性不仅在于它对产品生产过程的效率和总能耗有较大的影响，还在于它往往是生产过程的最后工序，操作的好坏直接影响产品质量，从而影响市场竞争能力和经济效益。我国有很多产品，就纯度而言已经达到甚至超过国外产品；然而就是由于干燥技术不如国外技术，堆积密度、粒度、色泽等物性指标上不去，在国际市场竞争中处于劣势，有的甚至售价仅为国外同类产品的1/2.目前我国某些大型石化干燥装备还依赖进口。根据粗略估计，我国生产的干燥设备仅为国外30%～40%，因此进行干燥技术研究的迫切。

而对于专注于粉体这类特殊产品的干燥，其应用重点在于食品和医疗行业。在医药行业，干燥设备的应用已经有了很长的时间，从20世纪60、70年代就大量使用厢式烘房或热风循环烘房，到80年代的真空干燥设备，再到90年代沸腾床与喷雾干燥、包衣，造粒设备广泛应用，特别是20世纪末期，真空冷冻干燥机，微波干燥机在国内也自己生产，基本满足了只要行业的要求，特别是21世纪初医药行业GMP认证，促进了医药设备的发展。

一台合格的只要干燥设备，不仅要满足干燥操作的需要，还要满足GMP 的要求，既要满足设备强度，精度，表面粗糙度及运转可靠性等要求，还要从结构考虑可拆卸，易清洗无死角，避免污物渗入，设计时要清除难以清洗和检查部位，采用可靠的密封，制造是设备内壁光洁度高，所有转角要圆滑过渡。

沸腾制粒干燥和喷雾沸腾制粒干燥20世纪90年代在国内制药上业开始应用。现在传统的多单元干燥装置已完全被符合GMP要求的一步制粒干燥机所取代，一台设备中同时完成混合、制粒和干燥。我国制粒干燥技术装备已接近国际水平。冷冻干燥技术是将湿物料冻结到冰点以下，然后使水分由固态直接升华成气态水蒸气，从而使物料中水分含量降低得到干物料的一种干燥技术。生产流程有4步：前处理、速冻、脱水和后处理。医药用冻干机主要用于血清、血浆、疫苗、酶、抗生素等生产和药品保存。药品冻干包括西药和中药两部分。西药冻干在国内已经开展起来，较大型的制药厂都有冻干设备。今后研究的方向是在保证产品质量的前提下，如何提高冻干效率，缩短干燥时间，节约能源。中药冻干在国内还没完全开展起来，目前还局限于人参、鹿茸、山药、冬虫夏草等少量药材的冻干，大量的

中成药还没有冻干工艺。我国中药冻干工艺的研究很有潜力。

微波干燥微波具有穿透非金属、被金属反射，被水或含水物质吸收的特性。微波能量直接辐射到物料层内部，使料层内部温度升高，生产压力，湿分蒸发表面转移并被热气带走。干燥时间缩短2/3，同时具有消毒作用。微波干燥主要用于中药干燥，特别有利于含水物料的干燥，干燥速度快，能源利用率高，干燥灭菌效果好、品质量高，且可以进行连续化，自动化生产，工作效率高，生产环境好，符合GMP要求，值得推广应用。但微波技术不适于热敏性物料的干燥，此外其是否会影响药物的稳定性、疗效等尚须深入研究和探讨。

2.粉体干燥技术在食品领域的应用

对于食品领域，涉及众多，几乎所有的食品都可以作为粉碎的对象，然后在不同的领域产生作用。在这里简要的介绍番茄粉的干燥品质特性研究。

番茄皮薄多汁，含水量高达95％．鲜果难以长期保存，且其收获期短，上市比较集中。为了调节番茄淡旺季供应、地域差异，需将之加工成易于贮藏的番茄制品。番茄制品种类繁多，传统番茄制品主要有番茄浆、番茄酱、番茄罐头、番茄沙司、番茄汁及番茄饮料等。目前，随着我国加工番茄种植面积和产量的逐年增加。要求我们开发出更多的番茄制品来满足番茄种植和消费的需要。如果把番茄加工成番茄粉．可以降低微生物的生长机会，在室温下长期保藏，同时也可大量节约包装、运输、贮藏和消费成本目。

而本次采用的粉体干燥的方法为喷雾干燥法、热风干燥法、真空干燥法、真空冷干燥法。番茄粉则采用统一的制粉方法。

1.喷雾干燥法：采用顺流立式离心喷雾干燥塔进行喷雾干燥。实验中对影响番茄粉质量较大的因素进行了研究．确定的喷雾干燥优选工艺条件是：液料中固形物含量的质量分数为12％、进料温度50℃、浆料流量10m‰in喷雾干燥塔的进口温度160℃、出口温度80℃、离心雾化器转速28000r／min。

2.热风干燥法：采用间歇式平板热风干燥法【4】，对经过预处理的番茄浆料利用电热干燥箱进行干燥，试验中采用热风温度75℃、风速1．8砒、浆料厚度7mm。

3.真空干燥法：采用间歇式平板真空干燥箱对番茄酱料进行干燥，干燥真空表压为0.008MPa，干燥温度为65度，浆料厚度为7mm。

4.真空冷冻干燥法：采用真空冷冻干燥机对经过预处理的番茄浆料进行真空冷冻干燥阁，试验中用电阻法测定番茄浆料的共晶点为一15℃，共熔点为一18℃，并且对真空冷冻干燥工艺中的预冻温度，物料厚度，加热板温度，升华干燥、解析干燥的温度和时间等因素进行了考察研究。

通过对番茄的显微结构比较，番茄红素含量与粉体色泽的比较可以发现，从以上番茄粉的质构和理化特性综合评价所研究的4种干燥方法，以真