【原创】低温喷雾干燥，一种复刻原料本身特性的技术

中国粉体网讯  低温喷雾干燥是一种新兴的干燥技术，是指在低温下进行喷雾干燥，既具有喷雾干燥的优点，又可以保护热敏物质的有效成分不受到破坏，适用于干燥乳液，悬浮液，浆糊和溶液等液体。由于其干燥速度快，结构简单，控制方便等优点，发展越来越快。

低温喷雾干燥技术利用物料蒸汽压与温度的关系，通过高真空度来减少干燥塔内温度，进而减少高温对菌体的伤害。与常规的干燥设备相比，采用真空低温喷雾系统，将常规压力下的热风直接用作热源，采用低温饱和蒸汽间接进行干燥。在真空状态下改变菌悬液中水的蒸汽压，并使物料充分翻滚可以更好地接受雾化料液的浸润和包覆，达到粉粒颗粒充分干燥的目的。

低温喷雾干燥技术的研究

低温喷雾干燥技术很早之前就已应用于食品生产行业，很多食品生产领域都成功运用这项技术独立生产优质产品。早在1865年，在鸡蛋液的干燥处理上首次运用了低温喷雾干燥技术。1888年，低温喷雾干燥技术扩大应用到糖浆、葡萄糖以及乳制品上。在1950年，脱脂速溶奶粉在欧美国家投入工业化生产。运用低温喷雾干燥技术将脱脂奶加工成脱脂速溶奶粉，使得成品具有良好的流动性。长期以来，低温喷雾干燥技术及设备在众多的干燥技术中占有重要地位。

低温喷雾干燥技术的优点

（1）瞬间干燥。料液经过高温雾化形成雾滴，雾滴会增大与热空气接触的面积，干燥能够在瞬间完成。

（2）产品质量好。产品的分散性、流动性和溶解性能够得到有效提高，密封的环境使产品还能够防尘。

（3）物料本身不承受高温。

（4）生产控制方便。系统能够自动化操作，从而消除人为因素，使产品质量保持稳定。

（5）减少公害，保护环境。

（6）可组成多级干燥。喷雾干燥还可以同其他干燥技术组合使用，发挥不同干燥方法的优点，进行优化重组，能够发挥出更大作用。

（7）应用领域广泛。

低温喷雾干燥技术的原理

喷雾干燥包括３个步骤：料液雾化、料液干燥、产品分离。喷雾干燥过程如图所示，空气通过过滤器和加热器，进入干燥器顶部的空气分配器，热空气呈螺旋状均匀进入干燥器。料液由料液槽流经过滤器，再由泵送至干燥器顶部的雾化器，使料液喷成小的雾状液滴，料液和热空气混合接触，水分迅速蒸发，在极短时间内干燥成成品，成品由干燥塔底部和旋风分离器排出，废气由风机排出。

喷雾干燥工艺流程示意图

影响低温喷雾干燥技术效果的因素

喷雾干燥工艺过程中涉及到几个重点因素都分别对成品品质有相应的影响。这些重点因素主要包括干燥温度、干燥风量、进料速度（进料流量）、助干剂用量以及样品的水分含量等，根据不同的喷雾干燥机型号还会有不同的影响因素。

（1）干燥温度

干燥温度是低温喷雾干燥技术中十分重要的工艺参数，温度影响着干燥的效果和成品的理化性质。干燥温度越高，水分蒸发越快，但容易破坏物料中有效成分的活性；反之，若干燥温度越低，水分蒸发越慢，但能够保持物料中有效成分的活性。

Papadakis、徐学玲等研究了进口温度对干燥物料的影响，结论表明，干燥温度过高，物料水分蒸发过快，然而过高的温度会导致雾滴表面硬化，阻碍内部水分向外部扩散，易出现粘壁现象，造成干燥成品含水率高，干燥效果差。因此，干燥温度不宜过大，要根据实际对生产的工艺要求选取合适的温度。

（2）干燥风量

干燥风量是影响水分蒸发的另一个重要因素。干燥风量越大，干燥后的物料含水量越低，但若干燥风量过大，会导致部分颗粒随热风一起排到大气，造成浪费。干燥风量越小，进风速度越慢，干燥时间越长，对热风能量利用率越高，水分蒸发效果越好，但若干燥风量过小，达不到水分蒸发所需要的能量，最终得不到预期的低含水率的干燥成品。

（3）进料速度

进料速度影响着物料的干燥效率和干燥效果。进料速度越快，喷雾干燥效率越高，但物料与热风接触时间越短，传热传质效率越低，最终干燥成品水分含量越大。反之，进料速度越慢，物料与热空气接触时间越长，干燥得越彻底，成品得率就越高，但进料速度过低会造成能源浪费，降低生产效率。

低温喷雾干燥技术的应用

（1）在食品领域的应用

目前，大部分奶粉都是采取喷雾干燥的方法来制备，由于奶粉具有很高的营养物质和蛋白质，过高的温度会破坏其活性，而采用低温喷雾干燥的方法则能很好的满足其生产要求。如今，低温喷雾干燥技术的应用已扩展到各种食品生产领域，如鸡蛋制品、饮料、植物蛋白、果蔬提取物、碳水化合物、茶叶提取物、酸奶等。

（2）在医药领域的应用

在医药领域中，低温喷雾干化技术在将液体药物制剂转化为粉末方面起着至关重要的作用。低温喷雾干燥技术不仅可以用于干燥、制粒、还可以用于制备提取物，例如挥发油微囊的制备。在药物包封应用方面，喷雾干燥的主要优点是具有控释性能的颗粒设计、封装效率高、保质期延长、具有多种包覆辅料的通用技术。中药具有热敏性、易挥发、粘度高等特点，需要考虑在低温环境下对其进行干燥处理。目前，根据中药最初的含水量和状态不同，可以采用低温热风干燥、低温真空干燥、真空冷冻干燥、低温吸附干燥等多种不同方式。在七十年代，我国逐渐开始采用喷雾干燥的方法干燥中药，目前，该技术被广泛用于中药提取液的干燥、制粒、制备微囊、包衣。

（3）在化工领域的应用

梁永昌概述了低温喷雾干燥技术在活性染料生产中的应用，Chen在2002年提到使用喷雾干燥技术作为直接干燥污泥的可能性，后续多位学者进行研究证明低温喷雾干燥技术的可行性，干燥后的污泥还可用于水泥、建筑等其他行业，同传统污泥干化方法相比，具有更好的节能效果和环境优势。同时，低温喷雾干燥技术越来越多的应用于制备催化剂、洗涤剂、染料、锂离子电池材料等，该方法稳定性高，效率高。

小结:

低温喷雾干燥技术对于热敏性物质有非常好的效果，能够让它们在维持自身活性的同时还保持干燥，不会受到成分上的损坏。该技术在应用过程中要考虑多种因素，可能会对干燥成品产生影响，需要优化干燥温度、干燥风量和进料速率等工艺因素，使其能够高效节能的获得到更好的干燥成品。经处理的干燥成品品质优，效果好，该技术被越来越广泛的用于食品、医药、化工等多个领域。

参考来源：

1、杨华，胡琪等.低温喷雾干燥技术的研究与应用进展
2、束天锋.低温真空喷雾干燥乳粉的工艺参数优化
3、胡琪.水溶性有机肥喷雾干化的实验与模拟研究
4、刘青轩.植物乳植杆菌P-8真空冷冻干燥和低温喷雾干燥工艺优化

（中国粉体网编辑整理/青黎）

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