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改善喷雾干燥机工艺的新方法

更新时间:2019-12-09 14:52:46 点击次数:0

改善喷雾干燥机工艺的新方法      
在传统的微囊形式中,有许多工艺参数可能会挑战成功保护了有效成分。本文中描述的技术提供了一种创新的工艺,该工艺在从室温到90°C的较低温度下是惰性的。
环境中氧气的体积含量小于5以产生静电雾化,这使得该材料被微囊化以增强材料的性能。 
这项技术使用户能够通过在线聚合生成速溶微球粉。 
通过此技术创建的产品适用于不同行业。同时,实验结果还表明,提高了产品的货架期,增强了工艺特性。      
 In在粉末原料工业中,喷雾干燥是一种高效技术,广泛用于制造干燥材料。 
但是,对于大多数容易受热影响的材料,通过喷雾干燥进行的过度热处理通常会导致材料成分的损失,降解或变性。通过传统的喷雾干燥方法制成的粉末产品的粒径通常在50至250μm的范围内。具有这种粒径的粉末产品经常会出现积水和灰尘问题。基于这些挑战,传统的喷雾干燥产品通常需要聚合或造粒以增加粒径,从而改善其水合性能,同时解决粉尘问题。 
一种标准的聚合方法是通过流化床顶部喷雾法制粒。 
在带有顶部喷雾造粒的流化床中,首先将干燥的颗粒通过加热的空气流化,然后从顶部喷洒粘合剂。 
当颗粒和粘合剂接触时,形成液桥,使得颗粒彼此粘附。 
当液体蒸发时,会生成聚合颗粒。 
此额外的过程很耗时,增加了成本,并有可能导致进一步暴露在二次加热步骤中的材料损失或降解。  
 Fluid Air联合开发了一种创新静电喷雾干燥技术,可在低于水沸点的工作温度下蒸发水。 
这项技术还提供了喷雾干燥过程中颗粒聚合的特性。 
该技术的系统环境是惰性的,并且将氧水平保持在5以下。
由于其惰性的处理环境,任何不希望的氧化反应都会减少。 
以下实验研究和演示已经证明了使用这种创新的静电喷雾干燥技术处理过的产品的特性和优势。    
用途   
以改性食品淀粉,维生素C,草莓味和葵花籽油为例,论证了该技术的低温干燥能力以及使用该技术包装的产品的特性。实验材料 
改性食品淀粉  
改性食品淀粉已广泛用于制药和食品配方。 
本文以其为例来说明静电喷雾干燥技术的低温干燥能力。  
在实验中,将40重量份的改性食品淀粉水化用60重量份的水。 
将水合淀粉以10 lbs / h的进料速率通过静电喷嘴,同时伴随着25 psi的雾化气体进入干燥室进行雾化。静电喷嘴向水合淀粉施加20 kV的电荷。 
在干燥室中
,干燥气体在90°C和150 SCFM下输送,以帮助水分蒸发。 
此技术中使用的干燥气体是空气和氮气的混合物,其氧气含量保持在5或更低。    
胶囊化维生素在实验中,将50重量份的改性淀粉与50重量份的水合。 
完全水合后,以2重量份改性淀粉添加维生素C,并使用高剪切混合机Charles Ross Son(型号:HSM-100LSK,系列:205756)以5000 rpm的速度高速混合5分钟。 
直到均质化。 
通过与上述改性食品淀粉相同的工艺参数,用静电喷嘴以10 lb / h的进料速度雾化维生素C混合物。    
封装的草莓味  
使用80重量份的三聚氰胺淀粉HI-CAP®100,National Starch Chemical Co.,Ltd.作为壁材料,以及20份重量的草莓液体调味剂作为核心材料,制备了调味剂乳液。 
此乳液由草莓液体调味剂和预水合的三聚氰胺淀粉Hi-CAP®100高剪切混合机Charles Ross Son Company制成,型号:HSM-100LSK,系列:205756以5000 rpm / min的速度乳化5 min的。 
高剪切混合后,使用均质机Gaulin(高压均质机,型号:405M3 3TPS,序列号:8818678)将混合物均质,第一次使用3000 psi,第二次使用500 psi。 
然后,使用与上述改性食品淀粉相同的工艺参数,通过静电喷嘴以10 lb / h的进料速度雾化该乳液。    
包封的葵花籽油  
葵花籽油乳液的组成为:80重量份吴山淀粉Hi-CAP®100,国家淀粉化学有限公司。作为壁材料,以20重量份的葵花籽油作为芯材料。 
以与前述草莓味乳液相同的方式制备乳液。 
然后,使用与上述改性食品淀粉相同的工艺参数,通过静电喷嘴以10 lb / h的进料速度将该乳液雾化。  
作为对照,所有上述样品均使用常规喷雾干燥机进行处理,干燥参数为190°C的进气温度和90°C的排气温度。    
评估方法   
所有成品均作为自由流动的干粉作为样品收集。 
对样品的水含量,粒度分布,颗粒结构和水化性能进行了评估。  
水含量通过梅特勒MJ33水分测定仪进行测量。  
通过扫描电子显微镜SEM观察颗粒结构。  
粒度分布采用美国标准测试筛,筛号为20 850 µm, 40 425 µm,60,250 µm和80 18 
美国Cole-Parmer®0 µm,120号125 µm,200号75 µm和325 45 µm按颗粒尺寸筛分产品。 
量取50μg样品,并按升序添加到堆叠筛中。然后将装有测量样品的筛子放在Rotapo筛分机上5机minW.S.泰勒(Rotapo筛分机)型号RX-29,序列号:10-4104,以便在这些筛子上分离样品颗粒。 
测量每个筛子上剩余样品的重量,并通过将每个筛子上剩余样品的质量除以添加样品的总质量来计算粒度分布百分比,如以下等式所示:  
颗粒尺寸分布百分比每个筛子上剩余样品的质量/添加样品的总质量×100   
使用扫描电子显微镜SEM检测改性食品淀粉和维生素C样品的颗粒结构。研究草莓风味样品的水合特性。为了理解水合特性,将制备的调味料样品以0.2样品的总重量为基准添加到静止水中。 
使用高分辨率相机以视频和图像格式研究和记录其水合特性。  
使用葵花籽油样品制作片剂糖果以了解高压过程中的结构完整性。封装的葵花籽油10与糖预混合。将预混物压制成整体固体片剂。测定成品糖片剂表面上的葵花籽油的含量。使用重均法测量表面油含量。将10g片剂样品与150mL正戊烷混合4小时。 
表面油在溶剂相中萃取。 
通过过滤将溶剂与片剂分离,并在氮气瓶中干燥。 
表面油的量为烧瓶的重量,并从溶剂的蒸发量中减去烧瓶的原始重量,如以下公式所示:  
表面油内容物戊烷蒸发后的烧瓶重量-烧瓶的原始重量/样品的总重量×100   
使用Oxipres设备(Mikrolab Aarhus,型号:ML307312)测量片剂样品的稳定性。 
将样品放置在不锈钢室中。将纯氧气引入腔室,并将腔室加压至5 bar。 
腔室已正确密封以保持在封闭环境中。然后将腔室加热至50°C,并保持50 h。 
监控压力的降低以反映产品氧化程度和稳定性。    
结果和讨论 
干燥能力在低温下  
使用样品的水分含量作为指示剂,以显示低温干燥能力。 
所有收集的样品均为自由流动的粉末。 
如表1所示,通过创新的静电喷雾干燥工艺制成的样品的水分含量均在可接受的水分含量范围内。 r003c8。        
片剂应用中的粉末结构完整性和产品稳定性  
粉末粉末的物理强度通过使用封装的葵花籽油可用于制造片剂糖果。 
如果是颗粒状
该结构强度不足以承受压力,并且封装的葵花籽油将被挤压在片剂表面上,从而导致在片剂表面上产生油。表2显示了通过常规喷雾干燥和静电喷雾干燥制得的片剂的表面油含量。 
发现静电喷涂干粉制成的片剂表面油含量较低,从而在聚合过程中具有更好的颗粒强度。 即时水合性能  
图1和图2显示了通过常规喷雾干燥和静电喷雾干燥封装的草莓香料的水合特性分别在10 s和60 s内。    
图1通过传统喷雾干燥和静电喷雾干燥制成的封装的草莓味的照片,溶解后溶于水中10 s       
图2传统喷雾干燥和静电喷雾干燥制成的封装草莓味,60 s后溶解于水中    
可以观察到,通过静电喷雾干燥制成的样品显示出明显更快的水合作用。水合10秒钟后,如图1所示,与使用传统喷雾干燥工艺制成的样品相比,可生产更多的样品。粉末溶解在水中。 
如图2所示,水合60 s后,通过静电喷雾干燥制备的样品完全溶解,水变得浑浊。 
相反,使用传统喷雾干燥工艺制得的样品并未完全溶解,并且水仅部分混浊。 
因此,我们认为静电喷雾干燥的快速水合性能是由静电喷雾干燥过程中的聚合现象引起的。 
在静电喷雾干燥过程中发生的聚合过程使颗粒彼此粘附,最终形成具有较大表面积的大颗粒。   
颗粒形态  
通过静电喷雾干燥和传统喷雾干燥制成的改性食品淀粉粉和胶囊化维生素C的颗粒结构的SEM图像如图3、4、5所示和6。 
实验结果表明,采用静电喷雾干燥法制备的样品均具有大的团聚颗粒,并且颗粒彼此粘附。 
相反,常规喷雾干燥产生的样品具有离散的球形结构,颗粒较小。 
在静电喷雾干燥过程中,我们认为一些干燥颗粒的表面发粘,这使颗粒牢固地粘附到其他颗粒上而形成更大的颗粒。 
一旦水完全蒸发,就会形成粒径大于125 µm的干燥固体颗粒,从而形成由多个相互凝聚的颗粒组成的结构。图3静电喷雾干燥制得的改性淀粉的SEM图像      
图4使用传统喷雾干燥法制备的变性淀粉的SEM图像      
图5封装的SEM图像使用静电喷雾干燥制成的维生素C       
图6使用传统喷雾干燥制成的封装维生素C的SEM图像
能够制造大的附聚物  
表3、4显示了通过传统喷雾干燥和静电喷雾干燥制得的改性食品淀粉,胶囊化维生素C和胶囊化草莓香料的粒度分布和5。 
总体而言,所有使用静电喷雾干燥制得的样品均显示出明显增加的粒度。大于125 µm,而传统的喷雾干燥,只有10.6个样品颗粒大于125 µm。 
封装的维生素C和封装的草莓香精颗粒也显示了相同的结果。两种材料通过静电喷雾干燥制成后,51.5和68.7的样品大于125 µm。 
只有2.8和10.6样品的颗粒大于125 µm。    ##总结 
静电喷雾干燥工艺技术是一步法,使原料中的水分在明显降低的温度u003c90°C下蒸发,同时使聚合过程在颗粒完全干燥之前进行。 
制造了水分含量在工业可接受范围内的自由流动粉末。与传统喷雾干燥产品的水合特性相比,该技术为水性材料提供了卓越的瞬时水合性能。 
由于其聚合结构,提高了颗粒的完整性,并且经过高压处理后产品具有更好的产品稳定性。 
此外,此技术带来的较大粒径解决了小粒径常见的粉尘问题。 
此技术提供的轻柔的处理能力增强了产品的封装性,并提供了出色的产品保质期。 
最后,与喷雾干燥领域的其他竞争对手相比,静电喷雾干燥技术提供了一种高效,经济,一步一步的生产形式。