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前言
噴霧干燥技術(shù)起源于美國，距今已有將近150年的發(fā)展歷史，自從20世紀(jì)中旬我國從前蘇聯(lián)引進(jìn)第一臺(tái)
噴霧干燥機(jī)以來，噴霧干燥技術(shù)在我國也已有60多年的發(fā)展歷史[1]。目前噴霧干燥技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、化學(xué)、農(nóng)藥、冶金、陶瓷、催化劑、煙氣脫硫、污泥干化、涂料、蜂蜜等加工行業(yè)。噴霧干燥一直以來是干燥領(lǐng)域內(nèi)的熱點(diǎn)研究話題，國內(nèi)外研究學(xué)者對(duì)噴霧干燥領(lǐng)域進(jìn)行了廣泛、深入的研究[2]。
中藥噴霧干燥過程一般用于將中藥制成浸膏或者將溶液制成噴霧原料液，經(jīng)過噴霧干燥短時(shí)間內(nèi)將藥液干燥成固體粉末或顆粒，可直接用于制粒、壓片，或制成膠囊等，有效降低了中藥的服用劑量。與傳統(tǒng)中藥干燥流程相比，中藥噴霧干燥大大簡(jiǎn)化了工藝流程，降低了產(chǎn)品制造成本，封閉的制造環(huán)境下降低了藥物受到污染的可能性，且減少了環(huán)境污染[2-3]。就干燥后的粉體質(zhì)量而言，噴霧干燥制得的中藥產(chǎn)品顏色較淺、流動(dòng)性好、含水量低、穩(wěn)定性好、便于生產(chǎn)和儲(chǔ)存。
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噴霧干燥技術(shù)
噴霧干燥是一種熱處理加工工藝。液體物料通過送料泵泵入噴霧干燥塔中，經(jīng)噴嘴霧化成小液滴，塔內(nèi)的高溫使液滴中水分迅速蒸發(fā)，制得干燥顆粒狀的產(chǎn)品。溶液、乳液、懸濁液等均可通過噴霧干燥技術(shù)加工為固態(tài)產(chǎn)品[4，5]。同時(shí)，噴霧干燥因其熱處理時(shí)間與其他熱加工工藝相比較短，且可通過加入干燥助劑提供保護(hù)，所以較適宜用來進(jìn)行熱敏感物料的加工[6]。
2.1噴霧干燥過程[6]
根據(jù)干燥特點(diǎn)，噴霧干燥可分為霧化、干燥、分離等三個(gè)步驟：
①物料霧化：物料通過霧化器的霧化作用霧化成直徑細(xì)小的霧滴，增大料液的傳熱面積。
②物料干燥：霧化之后的細(xì)小霧滴與高溫?zé)峥諝庵苯咏佑|過程中迅速蒸發(fā)大部分水分，從而把料液干燥成粉體或顆粒狀產(chǎn)品的過程，在此過程中物料與環(huán)境之間發(fā)生熱量和質(zhì)量的交換。
③氣固分離：干燥之后的物料為粉末狀物料和氣體狀溶劑，生產(chǎn)過程中一般采用旋風(fēng)分離加布袋除塵器的方法加以分離。
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中藥噴霧干燥過程中的問題
3.1 料液性質(zhì)[7]
料液性質(zhì)主要包括料液黏度，料液表面張力，料液濃度和料液組成。中藥經(jīng)提取、濃縮后得到的濃縮液中含糖類、膠類或黏液質(zhì)較多時(shí)，會(huì)導(dǎo)致溶液黏度增大，而高黏度液體阻礙液體振幅，影響噴霧干燥的效果。在噴霧干燥過程中，霧化液滴表面張力與粉體形成過程密切相關(guān)，影響粒徑大小與形態(tài)。
提取液的料液濃度也是影響噴霧干燥制備的粉體的收率、粒徑和水分等的關(guān)鍵因素。對(duì)于中藥提取液來說，濃度較大時(shí)，單位體積內(nèi)固體含量多，粒子易聚集在一起，導(dǎo)致粒徑增大，且粉體存在干燥不完全、水分超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)。料液濃度過低時(shí)，單位體積內(nèi)固體含量較低，導(dǎo)致收率降低。在中藥提取物中，除有效成分外，尚存在一些無藥理活性但可影響藥物物理性質(zhì)的伴生物質(zhì)，如淀粉、多糖、樹膠、果膠等。伴生物質(zhì)與有效成分協(xié)同參與噴霧干燥過程，可起到保護(hù)有效成分不受損失、改變顆粒結(jié)構(gòu)等作用，體現(xiàn)中藥“藥輔合一”特點(diǎn)。
3.2 工藝參數(shù)[3]
在噴霧干燥過程中，不同的工藝條件對(duì)中藥粘壁現(xiàn)象的影響也不同。噴霧干燥常見的影響因素包括進(jìn)料速率、進(jìn)出口溫度、進(jìn)風(fēng)量、霧化壓力等。綜合考慮中藥的相關(guān)性質(zhì)，選擇合適的進(jìn)料速率很重要。進(jìn)料速率過快會(huì)使物料在噴霧過程中干燥不完全，導(dǎo)致中藥含水量過高，甚至產(chǎn)生黏連；速率過慢則會(huì)延長中藥干燥時(shí)間，且易導(dǎo)致其燒焦，影響藥品質(zhì)量。進(jìn)風(fēng)溫度在噴霧干燥過程中至關(guān)重要，由于各種中藥性質(zhì)不同，干燥溫度也不同，在干燥過程中一般應(yīng)先確保干燥塔溫度均勻后再開始進(jìn)料，溫度高會(huì)導(dǎo)致多糖中藥黏性增大，且可能破壞其有效成分。通過控制進(jìn)風(fēng)量可以控制霧滴大小，適當(dāng)加大熱風(fēng)量可以干燥霧滴，減緩粘壁現(xiàn)象。穩(wěn)定的霧化壓力可減輕噴頭震動(dòng)帶來的霧化偏差，使霧滴大小均勻。
3.3 裝備因素
目前對(duì)噴霧干燥儀器的研究大部分為噴霧干燥應(yīng)用研究和其他技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用，如噴霧-流化床干燥、噴霧-旋流組合干燥及微波真空干燥聯(lián)合等，不同干燥技術(shù)對(duì)中藥噴霧干燥效果的影響及相應(yīng)的適用范圍不同[3]。噴霧干燥裝備參數(shù)如霧化器和干燥器的幾何形狀等也會(huì)影響干燥效果[8]。李翔宇等[10]模擬了不同的霧化器材質(zhì)和氣體進(jìn)入干燥塔方式對(duì)干燥效果的影響，結(jié)果表明旋流式干燥塔比直流式干燥塔的干燥效果好；且液滴的尺寸和分布受材料阻力系數(shù)的影響，據(jù)此可開發(fā)不同的噴頭來控制霧滴尺寸。
04
噴霧干燥在中藥中的應(yīng)用
在2015版《中國藥典》中，中藥植物油脂、提取物、藥材、飲片、單味藥劑、成方制劑等品種共有2598種，其中618種是飲片和藥材，按照規(guī)定，可新鮮加工的中藥材有64種?？捎糜趪婌F干燥的多種中藥具有不同的化學(xué)成分和理化性質(zhì)，因?yàn)椴煌兴幍奶匦院彤a(chǎn)品要求不同，其噴霧干燥工藝也不同[3]。目前，中藥的應(yīng)用主要為中藥配方。中藥的配方由多種中藥組成，且其作用相輔相成。對(duì)中藥配方顆粒進(jìn)行研究是研究者們近年來關(guān)注的重點(diǎn)。
4.1 制備中藥粉體[7]
近年來，噴霧干燥技術(shù)在中藥復(fù)方和單味中藥粉體制備中的應(yīng)用均有報(bào)道，如秦艽配方顆粒、參蒲盆炎顆粒、溫經(jīng)止痛方等復(fù)方制劑中間體的制備，以及金展菊花提取物、玫瑰提取物、菊芋提取物等單味中藥或藥用植物提取物粉體的制備。制備的中藥粉體的性質(zhì)與噴霧干燥過程參數(shù)密切相關(guān)，需綜合考慮各類參數(shù)以制備得到滿足目標(biāo)的粉體。
4.2 中藥提取物的改性
在中藥提取液中加入適宜輔料進(jìn)行噴霧干燥共處理，對(duì)中藥粉體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進(jìn)行物理修飾，可產(chǎn)生具有良好粒徑、粒形、顆?？紫?，以及優(yōu)良的流動(dòng)性和可壓性的粉體[10-11]。如針對(duì)中藥提取液噴霧干燥過程黏壁問題，肖蘭英等[12]基于響應(yīng)面分析法優(yōu)選噴霧干燥最佳條件，以進(jìn)風(fēng)溫度150℃，進(jìn)料速度20r·min-1，料液密度1.10g·mL-1，輔料（β-環(huán)糊精）占比17%的工藝制備了不黏壁、收率高的黃芪通便顆粒。
4.3 制備微囊[7]
噴霧干燥制備微囊的主要方法包括液滴噴霧干燥和流化床噴霧干燥。液滴噴霧干燥將囊心和囊材混合液分散成霧滴，遇熱氣流迅速蒸發(fā)干燥成微囊，是微囊制備最常用的方法。FERREIRA等使用葛根淀粉與阿拉伯膠混合作為囊材保護(hù)物理穩(wěn)定性不強(qiáng)的黑莓提取物，優(yōu)化干燥條件后，以進(jìn)風(fēng)溫度143℃和藥輔比1:1.78得到高收率、水溶性較強(qiáng)、吸濕性低的微囊，提高了黑莓提取物的保存期。此外，微囊類制劑可以定位靶細(xì)胞，延長藥物釋放而對(duì)正常組織無損害，常用于癌癥的治療。
4.4 制備無定形固體分散體[7]
無定形固體分散體是指藥物以無定形形態(tài)分散于固體載體中，產(chǎn)生單一、均相的分散體系。高度分散產(chǎn)生的無定形粉體相對(duì)于晶體藥物而言，不受晶格的束縛，與溶劑的接觸面積增加，提高親水性，改善藥物的溶出性能。噴霧干燥是制備固體分散體的有效技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)極快的溶劑蒸發(fā)，從而導(dǎo)致活性藥物組分（API）載體溶液快速轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆wAPI載體顆粒，溶劑蒸發(fā)動(dòng)力學(xué)有助于無定形固體分散體的形成。
4.5制備應(yīng)用于肺部吸入制劑
現(xiàn)階段在肺部吸入制劑的制備中，目前使用噴霧干燥結(jié)合冷凍干燥技術(shù)較多，主要是保證藥物成分不受損失同時(shí)粉體粒徑能滿足要求。制備過程是通過霧化器將溶液霧化成小液滴，經(jīng)低溫作用，液滴被冷凍，形成凍結(jié)顆粒，最后升華過程使凍結(jié)顆粒變?yōu)楦稍镱w粒，制得粒子具有粒徑小，分布窄，流動(dòng)性好的特點(diǎn)[13]。胰島素、返魂草素等中藥有效成分已被開發(fā)為吸入粉霧劑以治療糖尿病、肺水腫等疾病。
