粉体的制备大致有固相法、液相法和气相法三种。其中液相法是原料在分子水平上的混合，产物的尺寸和形貌可控，是目前实验室和工业上广泛采用的制备粉体的方式。然而，顾名思义液相法是在液体状态下通过化学反应制取所需粉体的，后续还必须经过干燥处理。在众多干燥方法中，喷雾干燥法拼凭借耗时短、干燥产品性质稳定、连续、可扩展等突出优势脱颖而出。

自1865 年最初用于蛋白处理后，喷雾干燥过程机理不断的被深入研究，如今不仅可以发挥其传统的干燥脱水功能，还可通过控制工艺条件并结合其他先进技术，开发了多种新型的喷雾干燥技术，能够有效地控制颗粒的粒径、形态、孔隙率、形态等理化性质，弥补了粉体粒径较大、产率低和能耗高等传统喷雾干燥技术的缺陷，在众多领域都有广阔的应用前景。今天，我们来看看有哪些新型喷雾干燥技术。

一、冷冻喷雾干燥技术——应用于多孔颗粒的制备干燥技术

冷冻喷雾干燥机（来源：上海乔枫实业有限公司）

冷冻喷雾干燥技术（spray freeze drying，SFD）是将冷冻干燥和喷雾干燥结合起来的一种非常规干燥技术，主要由低温喷雾装置和冷冻干燥装置组成，与常规的喷雾干燥技术一样，SFD技术也是先将浆料雾化成细小的液滴来增大液态物料的表面积，以此加强后一阶段的传质速率，不同的是，其并不适用热空气将其液滴蒸发干燥，而是用液氮等冷却介质把雾滴瞬间冻结成冰颗粒，再通过干燥技术，在真空状态下使冻结的冰颗粒水分升华，干燥成粉体。

基于这种原理，SFD不仅可以与喷雾干燥一样制备出尺寸分布良好、产品粒径小的粉体，同时还因为溶液中的水份在冻干过程中在颗粒内部留下微小孔道，增加了颗粒的比表面积，从而获得生物活性更高、分散性更好的多孔颗粒，大大提高了产品的润湿性、溶解度以及空气动力学性能。另外，由于全程都是在低温状态下进行的，并不会破坏原料的性质，特别适用于干燥高热敏性物料。

SFD制备的蛋白样品（来源：山东爱博科技贸易有限公司）

目前在医药领域，SFD技术被广泛研究用于鼻腔、表皮和肺部给药等，极高的溶出度和稳定性有利于人体对难溶性药物的吸收。在食品领域，SFD技术在生产高活性益生菌细胞、具有挥发性化合物的饮料粉、高质量奶粉及其他粉类食品上有很大的发展空间，能更有效地锁住食物的风味。但当前SFD技术缺乏针对单一或多种产品的中大型设备，阻碍了大规模工业化生产，研制工业用中大型设备将是今后喷雾冷冻干燥设备研制的发展趋势。

二、过热蒸汽喷雾干燥技术——更节能环保的喷雾干燥方式

当液体在有限的密闭空间中蒸发时，液体分子通过液面进入上面空间，成为蒸汽分子。随着蒸发的进行，空间中蒸汽分子的密度不再增大，处于饱和状态，此时的蒸汽称为饱和蒸汽，当饱和蒸汽继续加热时，蒸汽温度继续上升，称为过热蒸汽。过热喷雾干燥技术就是利用过热蒸汽来干燥物料的，由于过热蒸汽的温度通常远高于物料中水分的沸点，这意味着即使蒸汽中含有一定量的水分，它的高温仍能够为干燥提供足够的热能，且过热蒸汽的高温度与物料的相对低温度之间存在显著的温度差，在物料与过热蒸汽接触时，其中的水分会自然地向高温的过热蒸汽迁移，迅速升华为水蒸气，达到干燥的目的。

过热蒸汽的形成

与传统热风喷雾干燥技术相比，过热蒸汽喷雾干燥以蒸汽作为干燥介质，设备排出的废气全部是蒸汽，对环境无污染且无爆炸风险，还可以利用冷凝的方法回收蒸汽的潜热再加以利用，因而热效率高。并且由于蒸汽的热容量要比热空气大，干燥介质的消耗量大幅减少，故单位热耗很低，节能效果显著。在干燥性能上，由于过热蒸汽干燥不会发生氧化反应，故干燥后的物料还能很好的保持物料原本的化学性质。

过热蒸汽闭路循环喷雾干燥机（来源：常州力马干燥科技有限公司）

随着人们对食品质量要求的逐渐提高，过热蒸汽具备的高温杀菌功能也使得科研人员对过热蒸汽喷雾干燥技术在食品工业的应用寄予了很大的希望，针对高热敏性的物质，还可通过降低压强的方法降低干燥温度，保证产品质量，更加适应高热敏性物质干燥的同时，还能使物料充分翻滚，从而实现更彻底的干燥。

三、纳米喷雾干燥技术——纳米级颗粒的干燥制备

纳米喷雾干燥机（来源：来亨科技（北京）有限公司）

纳米喷雾干燥技术同样也是采用喷雾干燥的基本原理，但在结构上有所差异，主要包括高频振动雾化喷头、层流加热系统及高压静电收集器。工作时，高频振动雾化喷头上下振动，料液可以从微孔中喷出形成具有精确大小的微滴气雾，在层流加热系统中，空气透过多孔金属泡沫板加热后，会在喷雾干燥器内的分布非常均匀，避免了局部过热或过冷的现象，实现颗粒的快速、均匀干燥。在颗粒收集部分，传统喷雾干燥器是利用重力沉降收集所需粉体，通常粒径在微米级，且产率约为30～50%。而纳米喷雾干燥仪采用了星状电极(负极)和圆筒状电极(正极)组成的高压静电收集器。利用静电，纳米喷雾干燥器能够收集300nm～5μm的颗粒，产率也达到了90%以上，实现了高效率的细微颗粒回收。

纳米喷雾干燥机结构示意图

纳米级喷雾干燥技术主要应用于纳米级颗粒药物制备领域，相比于微米级颗粒药物，纳米级药物比表面积大，药物溶出速率和生物利用度高，因此纳米喷雾干燥技术尤其适用于难溶性药物以及具有缓控释与靶向功效的纳米粒或纳米复合微球的制备。同时，传对于热敏感的材料或产品，层流加热通常更安全，因为它减少了温度梯度，操作条件更温和，降低了热应力的风险，是制备价格昂贵的蛋白质、多肽类、单克隆抗体等生物大分子药的理想技术。

小结

随着对喷雾干燥技术的机理不断深入研究，结合其他技术的新型喷雾干燥技术不断涌现，这些新型技术不但具备喷雾干燥技术本身固有的耗时短、干燥产品性质稳定、连续等优势，还具备一些独特的自身优势，如形成多孔颗粒的冷冻喷雾干燥技术、更低耗环保的过热蒸汽喷雾干燥技术以及用于纳米颗粒干燥的纳米喷雾干燥技术等，随着对工业用中大型设备的研制这些技术在食品、医药、化工等领域都展现了广阔的前景。它们为提高产品质量、效率和可持续性提供了有力支持，也为新材料和新产品的研发提供了新的可能性。

粉体圈Corange 整理

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