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1、-GZP50L型离心喷雾干燥机应用技术研究一、项目基本情况喷雾干燥机自20世纪初欧洲开发作为脱脂牛乳的干燥技术以来，因其具有干燥速度快，可直接由液体原料成为粉末化产品，颗粒大小均匀，溶解性和分散性极优等特点，世界各国均投入巨额资金对这一技术进行研发，并使这一技术的应用领域得到不断拓展，在冶金矿产、化工、生物医药等领域得到广泛的应用。喷雾干燥的工作原理是空气通过粗、中、高三效过滤后，进入加热装置，交换成洁净的热空气，进入干燥塔顶部的热风分配器，使空气均匀地进入干燥塔，料液经过滤后，在塔顶部经雾化装置雾化，使料滴的表面积大大增加，料液与热空气相遇接触使水分迅速蒸发，在极短的时间里干燥成产品，大部份
2、成品由设在塔底的出料口收集，废气和微小粉末经旋风分离器分离，成品由分离器下端收集，废气由风机排出。据物料雾化原理的不同，喷雾干燥机分为压力式和离心式喷雾干燥机，压力式喷雾干燥机由于物料雾化后直接垂直下落，为保证物料有足够的干燥时间，就要求有足够的塔高，塔高可达数十米，设备造价高，安装难，一个批次生产结束后清场困难，运行成本高，优点是不易粘壁，操作易于控制，目前主要用于乳制品的干燥。离心喷雾干燥机物料经雾化后，成螺旋状下落，物料在塔体内流程延长，因此塔体高度可大大缩短，设备造价、厂房空间面积都有大幅降低，且清场方便，对粘度较高的物料也能雾化，可适当提高待干物料浓度，生产效率高，其最大缺点是物料在
3、干燥过程中特别容易粘壁而造成生产操作困难，现在主要用于无机化工产品的干燥。我国从上世纪70年代开始研发，80年代中期在乳制品、冶金、化工等领域使用，90年代中期，我国兴起中医药现代化的热潮，因喷雾干燥技术具有干燥流程简单，物料受热时间短，有效成份破坏极少，产品溶化性好等优点，被国家中医药管理局列为中药现代化干燥单元操作的一项重要技术，并对喷雾干燥设备生产、研发企业给予大力支持，因喷雾干燥技术在中药生产中的特殊优势，有着广阔的市场，催生了许多喷雾干燥机生产企业。许多药品生产企业也纷纷购买，但几乎所有的药品生产企业在使用上都存在不同程度的问题，特别是在中药提取物料的干燥上，这些设备基本处于闲置状态
4、，由于技术不成熟，2000年后，这一中药现代化过程中的一项关键技术开始“降温”，喷雾干燥机生产企业的纷纷转产或倒闭，绝大多数中药厂已放弃这一生产工艺。我公司在1998年建厂时，购置了两台GZP50L型离心喷雾干燥机，于1999年初安装到位并试车，与其它大多数药厂一样在试生产中出现物料粘顶，粘壁、软化、焦糊、出料困难等一系列的问题，无法实现正常生产操作，公司多次请喷雾干燥专家帮助调试，改造，均未取提实质性进展，都认为由于中药成份复杂，一个组方提取物中含有数百种至上千种成份，它们又有着不同的物性，使得生产工艺参数很难确定，无法正常操作。之后公司暂停调试，不得已对部份产品的生产工艺进行了改变。200
5、2年初，为了使公司生产的中药品种品质有实质性提高，公司再次决定对这两台设备进行技改和工艺研究，抽调技术骨干组成课题组进行攻关。课题组于2002年2月正式开始工作，首先针对99年调试时存在的问题进行逐一排查，落实主要存在的问题和原因，边实验边改进，首先对灵丹草提取物的干燥进行研究，到2003年1月，经近一年的工作，基本解决了其干燥过程中存在的主要问题，取得了较大突破，同年二月进行了岩陀提取物的喷雾干燥研究，同年4月取得了成功，之后，课题组在前面实验的基础上加快了研究速度，先后进行了余甘子果汁、久友胶囊流浸膏、田七花叶颗粒流浸膏、舒肝颗粒流浸膏、止眩安神颗粒流浸膏等十余个品种研究，均取得了成功，到
6、2005年底，课题组已积累了大量的实验数据，探索出一条生产不同产品时简便、快捷的生产工艺确定方法。至此，课题组的研究工作基本结束。二、设备硬件的技术改造和不同产品的干燥生产工艺参数研究喷雾干燥机组无法正常使用，有设备硬件设施不完善的问题，也有各操作工艺参数搭配不合理的问题，课题组对这两方面存在的问题在多次实验的基础上，逐一进行了解决。1、对设备硬件的技术改造热风分配器改造按生产操作要求，热空气以切线方向进入分配器，在导流板的分散、均化作用下，均匀地螺旋式进入筒体，以便与雾化器雾化物料充分接触，呈规则的螺旋状下落至塔底，尽可能的减少对塔壁的碰撞（特别是未干物料），并在这一过程中得到干燥。原设备的
7、分配器为单层导流板，使得其对进入其中的热空气难以分配均匀，热空气进入塔体后不能与水平方向甩出的雾化物料均匀混合，造成弱风方向物料因风压低而抛至水平方向塔壁，无法正常干燥，将导流板改为两层后，热风进入塔体后，分配均匀，且无絮流现象，可满足生产要求，使上述问题得到较好解决。对物料雾化系统的改进物料雾化效果的好坏，是喷雾干燥设备能否正常操作的关键因素之一。雾化不好一方面会造成干燥后的物料大小不均一，大颗粒“雾滴”因质量大，惯性大，射程远不能随热风呈螺旋形下降而抛至水平方向塔壁，无法正常干燥，最终影响干燥操作过程。影响雾化效果的因素主要与物料粘度、雾化盘结构和雾化盘转速以及进料量有关。物料的粘度由具体
8、待干燥物料的性质、浓度、温度而定，雾化盘结构为矩形通道雾化轮，能适应中药提取药液高粘度性质物料的雾化，进料量可按生产过程中各因素的制约关系确定。因此，雾化盘转速为硬件上影响雾化效果的主要因素。由于中药提取物的高粘度特性，对雾化盘的转速有着更高要求，原装设备转速为1.5万r/min，改造为3.0万r/min，使得相同条件下雾化效果有了质的变化，使可雾化物料范围有了极大拓展。2、生产工艺参数的确定中药提取物成份较多，同一品种内可能含有不同物性的成份几百种至上千种，不同成份间物性又有着很大的不同，这正是其在喷雾干燥过程中工艺参数难于确定的原因。因此，许多国内外专家提出只能据一种待干燥物料设计一种喷雾
9、干燥机的原因，现在许多药品生产企业特别是中药生产企业购买、安装喷雾干燥机后，不能投入正常生产的原因除了设备结构上可能存在一定问题外，主要因素是难于据不同品种确定合理的工艺参数。我们据中药物料难雾化（粘度大）、易软化（含糖、胶等），难干燥（含有较多结合水）等特点，在诸多因素相互干扰的情况下，抓住主要矛盾，找到了一条较为简洁有效的确定方案。确定待干燥物料的变色温度以及已干燥物料的软化、变质、变色、焦化的最高温度。这一工作在实验室可很快完成，通过这一工作，我们可确定物料干燥过程中可耐受的最高温度，为下一步确定流浸膏温度、喷雾干燥机进风温度提供参考，防止温度因素干扰后续实验效果。确定满足正常生产操作的
10、其它工艺参数。影响喷雾干燥生产的因素主要有物料粘度、进料量、雾化盘转速及进风温度。物料粘度主要与物料的浓度、温度相关。温度因素我们可确定在项所确定的温度以内，若该温度低于100，取上限（因温度越高，物料粘度越低，越有利于雾化），大于100，取90100。如滇橄榄汁项定为60则取60；灵丹草流浸膏项确定为275，取90100。这样我们需要进一步确定参数为：物料浓度、进料速度、雾化盘转速、进风温度。（设定在项所确定的干物料所能耐受的最高温度内）通过正交实验，对上述四因素进行考察，确定最好水平组合。下面以灵丹草浸膏粉生产工艺为例，对这一方法作进一步说明。第一步：通过实验确定灵丹草流浸膏变色、变质温度
11、：100；灵丹草浸膏粉软化、变色最低温度：270。第二步：通过正交试验法，考察物料浓度、进料速度、雾化盘转速、进风温度四条件的最佳组合选用L9（34）表安排实验表一 因素水平表因素水平ABC进风温度（）物料浓度（%）进料速度（kg/h）雾化盘转速（r/min）16590260002602652701002800026527037511030000270275表二 L9（34）正交试验数据分析表试验号ABCD结 果单位时间合格物料收得量（kg/h）干燥塔内情况1111158.5正常2122265正常3133357.2有粘壁软 化4212356.7物料有软 化5223170正常6231265.5有
12、粘壁7313267.5正常8321360.0有粘壁9332166有粘壁K1180.7182.7184194.5K2192.2195187.7198K3193.5188.7194.7173.9R4.34.13.68.0由直观分析，可得：因素影响的显著性依次为：DABC，最好水平组合为A2B2C3D1。由此可确定，灵丹草浸膏粉生产的最佳工艺操作参数为：待干物料温度90100，浓度70%，进料速度100kg/h，高速电机转速30000r/min，进风温度260265。3、部份品种的生产工艺参数及检测数据：物料名称待干燥流浸膏比重进风温度（）收率（%）最大蒸发量（kg/h）成品含水率（%）成品溶化性灵
13、丹草流浸膏1.3526527098655全部溶化岩陀流浸膏1.4025025598.5605全部溶化余甘子果汁1.2512518097587全部溶化久友流浸膏1.4022022597585全部溶化利眠丽容流浸膏1.2018018596.5568全部溶化紫灯流浸膏1.3523023599606全部溶化通窍鼻炎片流浸膏1.3024024597.5556全部溶化舒肝颗粒流浸膏1.2019019596.55412全部溶化止眩安神流浸膏1.1518519096529全部溶化曼陀罗流浸膏1.2524024597597全部溶化益肾灵流浸膏1.3025025598557全部溶化昆明山海棠流浸膏1.352602
14、6597.5545全部溶化痛经灵颗粒流浸膏1.35250255985312全部溶化逍遥颗粒流浸膏1.35245250975510全部溶化三、结论和努力方向经过课题组三年来的技术改造和工艺研究，两台GZP-50L型离心喷雾干燥机使用技术基本成熟，已成功的进行了十余个中药品种提取物的喷雾干燥工作，目前已将相关工艺参数写进相关品种的工艺规程和岗位操作规程，岗位操作员工据相关规程可熟练地进行操作，生产出的产品各项技术参数均能满足控制指标要求，经验证各项指标稳定、可靠。课题组研究总结出的不同产品工艺参数确定方法能在较短时间内完成产品的干燥工艺参数确定，极大的提高了设备的使用效率和范围，为今后进一步扩大使用范围提供了理论指导。今后，我们将据公司新产品和其他企业委托生产的要求，进一步拓展这两台设备的使用范围，同时提高设备的自动化程度，使喷雾干燥技术在中药现代化生产中发挥更为积极的作用。-页脚-
