呂 丹* 張艷軍

（江蘇護(hù)理職業(yè)學(xué)院 藥學(xué)與中藥學(xué)院）

0 前言

中藥噴霧干燥過(guò)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(guò)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[1-2]。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。然而由于中藥成分復(fù)雜多樣，在中藥噴霧干燥過(guò)程中，設(shè)備經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)粘壁問(wèn)題，且一直沒(méi)有被解決。本文根據(jù)文獻(xiàn)進(jìn)行研究，介紹了噴霧干燥設(shè)備現(xiàn)狀，以及中藥噴霧干燥過(guò)程中常出現(xiàn)粘壁問(wèn)題的原因，并探討了改善方法。

1 噴霧干燥設(shè)備

目前對(duì)噴霧干燥儀器的研究大部分為噴霧干燥和其他技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用情況，如噴霧-流化床干燥[3]、噴霧-旋流組合干燥[4-5]及微波真空干燥聯(lián)合[6]等，比較不同干燥技術(shù)對(duì)中藥噴霧干燥效果的影響及相應(yīng)的適用范圍。對(duì)于噴霧干燥設(shè)備里的單個(gè)裝置研究較為分散，各種不同改造裝置的研究較為少見(jiàn)。

1.1 噴霧干燥新增裝置

噴霧干燥設(shè)備多種多樣，不同設(shè)備需要改善的位置不同，趙宏德等[7]在其公司壓力箱式噴霧干燥器進(jìn)風(fēng)口處新增了一個(gè)冷風(fēng)圈，解決了因進(jìn)風(fēng)口溫度過(guò)高而出現(xiàn)的焦粉現(xiàn)象。涂偉等[8]在噴霧干燥塔高處新增了一個(gè)取風(fēng)室用來(lái)過(guò)濾空氣，從而保證空氣質(zhì)量。何雁等[9]在進(jìn)氣口增加了一個(gè)除濕器來(lái)降低水分含量。但濟(jì)修等[10]增加了冷凍裝置，使產(chǎn)品流動(dòng)性更好，提高了微粉藥物的溶解度。沈衛(wèi)忠[11]則采用洗滌回收塔來(lái)回收尾氣。

1.2 噴霧干燥內(nèi)部結(jié)構(gòu)

噴霧干燥噴嘴可將原料液分裂霧化，現(xiàn)在噴霧干燥噴頭大多為單噴頭，當(dāng)生產(chǎn)量過(guò)大時(shí)，噴霧過(guò)程可能出現(xiàn)噴霧不完全、原料液與介質(zhì)熱傳遞不充分、塔內(nèi)溫度升高等問(wèn)題。劉殿宇[12]提出了多噴頭噴槍結(jié)構(gòu)，其霧化效果更好。噴槍長(zhǎng)度對(duì)噴霧過(guò)程中的霧化效果以及干燥效果有顯著影響。區(qū)家勤等[13]發(fā)現(xiàn)噴槍過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致藥液受熱和受力不均勻，使得噴霧方向發(fā)生改變，且黏度大的物料易發(fā)生堵塞，而改善進(jìn)料管道的進(jìn)料方式可以平衡管道內(nèi)的壓力，同時(shí)增加噴槍的壓力，因此噴霧干燥過(guò)程中進(jìn)料速度的控制至關(guān)重要。李強(qiáng)[14]將進(jìn)料泵閥座由錐面改造成為球面，提高了閥門(mén)的密封性，改善了進(jìn)料的均勻性。

2 中藥噴霧干燥過(guò)程中的問(wèn)題

2.1 中藥噴霧干燥工藝條件

在2015 版《中國(guó)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2 598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。可用于噴霧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。中藥產(chǎn)品對(duì)噴霧干燥的工藝條件要求很高，溫度、進(jìn)料量、輔料種類(lèi)和用量都對(duì)中藥的加工質(zhì)量有很大影響。劉慧等[15]研究了在噴霧干燥中不同輔料對(duì)五味子粉體吸水性和穩(wěn)定性的改善情況，對(duì)比加入幾種輔料的產(chǎn)品質(zhì)量后發(fā)現(xiàn)，加入葡萄糖當(dāng)量（DE）值小的麥芽糊精制成的產(chǎn)品質(zhì)量最好。為了得到更加優(yōu)質(zhì)的粉體，噴霧干燥常常與其他方法結(jié)合使用，如酶解法與噴霧干燥技術(shù)結(jié)合使用時(shí)，可以通過(guò)水解改變中藥化學(xué)成分來(lái)改變中藥的性質(zhì)[16]。

除了對(duì)單種中藥噴霧干燥的最佳工藝進(jìn)行研究外，許多研究者還對(duì)多種中藥配方的工藝條件進(jìn)行了研究。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(lái)關(guān)注的重點(diǎn)[17]。何文江等[18]應(yīng)用噴霧干燥技術(shù)對(duì)沒(méi)藥中藥配方顆粒進(jìn)行工藝優(yōu)化，通過(guò)對(duì)干粉含水量和得分率進(jìn)行考察得到其最佳工藝。

2.2 中藥噴霧干燥粘壁吸濕問(wèn)題

當(dāng)噴霧干燥技術(shù)應(yīng)用于中藥生產(chǎn)后，設(shè)備粘壁問(wèn)題隨之而來(lái)。根據(jù)粘壁類(lèi)型不同，可將其分為三種：半濕物料粘壁、低熔點(diǎn)物料粘壁和干粉粘壁。不同的粘壁類(lèi)型產(chǎn)生的原因也不同[19]。

2.2.1 粘壁原因

不同種類(lèi)的中藥性質(zhì)不同，許多中藥中含糖量較高，多種糖類(lèi)具有較大的黏性，如小分子葡萄糖和果糖。在中藥噴霧干燥前，一般先將中藥進(jìn)行提取使其變成浸膏，提取的方法包括水提、醇提、酸堿提取、壓榨提取以及打孔吸附樹(shù)脂提取等，提取方法對(duì)噴霧干燥前的原料物理性質(zhì)有一定影響。噴霧前的提取液濃度（含固量）對(duì)噴霧干燥效果有一定影響。提取液含固量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致其流動(dòng)性差，干燥不均勻且堵塞噴頭；含固量過(guò)低會(huì)導(dǎo)致物料含水量高，中藥噴霧干燥后粉體吸水黏性變大與中藥自身的吸濕性有關(guān)。

由于噴霧儀器結(jié)構(gòu)、操作工序和安裝步驟等影響，噴霧在沒(méi)有完全干燥的情況下就噴灑在干燥塔壁上，導(dǎo)致物料粘在設(shè)備內(nèi)壁，其內(nèi)部未干燥而表面已燒焦。在研究有關(guān)噴霧干燥過(guò)程的靜電力、空氣流速和儀器內(nèi)部形狀時(shí)發(fā)現(xiàn)，這些參數(shù)對(duì)物料粘壁具有一定影響?？諝庵袧穸冗^(guò)大也會(huì)使物料黏性增大，收粉過(guò)程中容易吸濕[9]。

在噴霧干燥中藥過(guò)程中，玻璃化轉(zhuǎn)變過(guò)程尤為重要。在噴霧干燥過(guò)程的各個(gè)階段，樣品狀態(tài)可能出現(xiàn)各種轉(zhuǎn)變（如液態(tài)到橡膠態(tài)或橡膠態(tài)到玻璃態(tài)），若噴霧過(guò)程中出現(xiàn)失誤，還會(huì)出現(xiàn)橡膠態(tài)到黏流態(tài)和玻璃態(tài)到橡膠態(tài)等轉(zhuǎn)變情況。有研究指出，當(dāng)樣品玻璃化轉(zhuǎn)變溫度大于軟化點(diǎn)溫度20 ℃時(shí)，樣品在噴霧干燥過(guò)程中極易出現(xiàn)軟化、結(jié)塊、塌壁等現(xiàn)象[20]。

2.2.2 防止粘壁與吸濕的方法研究

中藥中的部分黏性雜質(zhì)，可以通過(guò)提取方式去除，從而減緩設(shè)備粘壁現(xiàn)象。各種中藥成分在水中的溶解度不同，因此在實(shí)驗(yàn)中多采用水提煎煮法。經(jīng)過(guò)提取后，中藥液中仍有含糖物質(zhì)粘壁，不同種類(lèi)的中藥所需藥效不同，根據(jù)中藥制品具體要求采用不同的方法提取。卜曉英等[21]將囊荷紅色素大孔吸附樹(shù)脂純化后進(jìn)行噴霧干燥，最終使囊荷紅色素粉指標(biāo)達(dá)到要求。王玉璽等[22]對(duì)黃芩、黃芪、牛膝和地膚子不同含固量時(shí)的噴霧干燥效果進(jìn)行了分析，得出含固量增加，其黏度增大，浸膏粉含水量也增加的結(jié)論，選擇合適的含固量可減輕設(shè)備粘壁現(xiàn)象。

防止粘壁現(xiàn)象應(yīng)選擇合適的噴霧干燥部件（如霧化器、干燥塔、旋風(fēng)分離器等），并將其正確安裝。多數(shù)中藥先加工成浸膏后再進(jìn)行噴霧干燥，中藥浸膏黏性較大，容易在物料分散后又粘結(jié)在一起，因此較難霧化。不同的物料性質(zhì)不同，因此選擇的霧化器類(lèi)型也不同，現(xiàn)在常用的霧化器一般可分為3 類(lèi)：氣流式、壓力式和離心式。低黏度、糊狀物和低磨耗的物料可適用于3 種類(lèi)型的霧化器，高黏度的物料宜選用氣流式和離心式，高磨耗物料采用離心式霧化器[23]。要減少?lài)婌F的霧滴噴在干燥塔壁上的數(shù)量，首先定期檢查噴嘴的磨損情況并及時(shí)更換，且應(yīng)經(jīng)常觀察其壓力變化情況，保持壓力基本不變，防止噴嘴震動(dòng)導(dǎo)致粘壁。此霧滴大小應(yīng)均勻且噴射方向基本一致，安裝時(shí)應(yīng)確保噴嘴中軸線與對(duì)應(yīng)霧滴錐形垂線平行。

干燥塔類(lèi)型和噴霧器也應(yīng)匹配，并流式干燥塔可與3 種霧化器配合使用，與氣流式霧化器配合使用時(shí)，并流干燥塔結(jié)構(gòu)較高細(xì)。逆流式和混合式干燥塔與離心式霧化器不匹配，其結(jié)構(gòu)較低粗。根據(jù)旋風(fēng)分離器工作可知，粘壁現(xiàn)象可能由靜電力引起。在噴霧干燥儀器中，粉粒摩擦后會(huì)帶電，因此需確保設(shè)備接地。

在噴霧干燥過(guò)程中，不同的工藝條件對(duì)中藥粘壁現(xiàn)象的影響也不同[24]。如骨痹顆粒復(fù)方的噴霧干燥工藝對(duì)其藥粉吸濕性有一定影響[25]。噴霧干燥常見(jiàn)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(guò)快會(huì)使物料在噴霧過(guò)程中干燥不完全，導(dǎo)致中藥含水量過(guò)高，甚至產(chǎn)生黏連；速率過(guò)慢則會(huì)延長(zhǎng)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(guò)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(guò)程中一般應(yīng)先確保干燥塔溫度均勻后再開(kāi)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(guò)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(lái)的霧化偏差，使霧滴大小均勻。

玻璃化轉(zhuǎn)變溫度在食品加工中的應(yīng)用相對(duì)更成熟[26-27]。食品噴霧干燥和儲(chǔ)存過(guò)程也會(huì)出現(xiàn)吸濕粘壁現(xiàn)象，這與其玻璃化轉(zhuǎn)變有關(guān)。弓志青等[28]針對(duì)楊梅噴霧干燥粉玻璃化轉(zhuǎn)變溫度對(duì)其加工和儲(chǔ)存的影響進(jìn)行了研究。研究表明，玻璃化轉(zhuǎn)變與在干燥中出現(xiàn)的粘壁、塌陷、結(jié)塊、變色等現(xiàn)象都有關(guān)。中藥和食品的加工過(guò)程具有類(lèi)似性，如都含有黏性物質(zhì)（單糖、多糖、有機(jī)酸等）。早期就有研究者關(guān)注噴霧干燥過(guò)程物料的玻璃化轉(zhuǎn)變對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響，并對(duì)物料形態(tài)變化過(guò)程的玻璃化轉(zhuǎn)變進(jìn)行了分析，當(dāng)干燥溫度不斷升高并高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度后，會(huì)使干燥的顆粒表面軟化粘壁[29]?？刂浦兴巼婌F干燥溫度低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度對(duì)防止粘壁現(xiàn)象很重要，除控制噴霧溫度外，提高藥品玻璃化轉(zhuǎn)變溫度也可以防止粘壁現(xiàn)象。中藥噴霧干燥的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度取決于水分含量、中藥的成分結(jié)構(gòu)和相對(duì)分子質(zhì)量等[30]。提高藥品玻璃化轉(zhuǎn)變溫度可以通過(guò)添加大分子輔料來(lái)實(shí)現(xiàn)。加入多種輔料可以影響中藥性質(zhì)（如中藥粉的吸濕性、流動(dòng)性、可壓性等），從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。實(shí)際操作時(shí)應(yīng)綜合考慮上述影響因素對(duì)噴霧干燥工藝輔料的影響，可以通過(guò)改善物料的吸濕性，提高物料的軟化點(diǎn)，增強(qiáng)提取液的流動(dòng)性，改善提取液的霧化效果，對(duì)易吸濕造成粘壁的成分進(jìn)行包裹等措施來(lái)防止粘壁現(xiàn)象。因輔料在改善中藥提取物性質(zhì)方面起著重要的作用，故其在噴霧干燥過(guò)程中的應(yīng)用尤為重要。重要復(fù)方提取物的理化性質(zhì)較為復(fù)雜，通過(guò)單一輔料對(duì)其進(jìn)行改性所發(fā)揮的作用有限，而通過(guò)多種輔料聯(lián)合應(yīng)用，利用其不同優(yōu)勢(shì)，就可以從多方面共同防止粘壁。鑒于中藥成分較為復(fù)雜，在整個(gè)噴霧干燥工藝的研究過(guò)程中，要充分分析和了解物料的性質(zhì)，通過(guò)應(yīng)用輔料和調(diào)整噴霧干燥設(shè)備參數(shù)來(lái)防止粘壁，最終獲得科學(xué)、合理、可行的噴霧干燥工藝。

3 結(jié)論

隨著噴霧干燥技術(shù)持續(xù)進(jìn)步和完善，在中藥實(shí)驗(yàn)或生產(chǎn)中出現(xiàn)的問(wèn)題，也被不斷研究攻關(guān)。為了適應(yīng)新物料的生產(chǎn)要求，設(shè)備也在不斷更新，使其更適合生產(chǎn)的同時(shí)減少環(huán)境污染。隨著中藥加工生產(chǎn)產(chǎn)量逐漸增大，改進(jìn)干燥技術(shù)十分重要，如深入研究組合式干燥工藝、開(kāi)發(fā)控制系統(tǒng)等。擴(kuò)展研究新的技術(shù)和領(lǐng)域，對(duì)于中藥行業(yè)發(fā)展有重要作用。

大多數(shù)廠家和實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備將長(zhǎng)期使用，改造儀器所花費(fèi)時(shí)間和成本較高。想要得到高質(zhì)量的干燥粉，要分析復(fù)雜的中藥性質(zhì)并結(jié)合輔料，調(diào)整工藝參數(shù)，得到最合理的工藝，從而防止中藥粘壁。