单液滴干燥过程中阿拉伯胶乳液的干燥特性

喷雾干燥塔是一个完全封闭的设施,难以对干燥过程中的液滴取样分析。本试验以阿拉伯胶包埋油脂的水包油(O/W)型乳液为样液,采用单液滴干燥技术(SDD)模拟喷雾干燥条件,通过分析乳液液滴在干燥过程中的形态收缩和干燥动力学参数的变化,探究干燥气流速度和乳液中固形物含量对颗粒的表面形成机制的影响。结果表明,在0.70,0.90,1.10 m/s 3种干燥气流速度下乳液液滴的干燥行为差异很大。在1.10 m/s的干燥气流速度下,液滴水分蒸发最快,表壳形成最早,最终所得颗粒收缩率最小。乳液总固形物含量对液滴干燥行为的影响也较为明显。随着总固形物含量的增高,乳液液滴水分蒸发越慢,表壳形成越早,最终所得干燥颗粒形态越大。本试验对于干燥动力学模型的研究和喷雾干燥产品品质的改善具有指导性意义。

单液滴干燥过程中载体组分对植物乳杆菌的保护作用

喷雾干燥是目前制备益生菌微胶囊最常用的方法,而研究喷雾干燥塔内液滴的干燥历程有一定的难度。本试验中采用单液滴干燥(SDD)技术模拟喷雾干燥条件,以不同DE值糖浆和不同熔点棕榈油包埋植物乳杆菌,研究90℃和110℃两种干燥条件下对植物乳杆菌的保护作用。研究结果表明,两种干燥条件下含高熔点棕榈油的液滴中植物乳杆菌的存活率均高于低熔点棕榈油的液滴。扫描电镜观察到干燥后的单液滴颗粒表面均无游离的植物乳杆菌。结合液滴干燥过程中水分含量变化推断糖浆的DE值越高越利于表面结构的稳定。对液滴干燥参数以及乳状液的热稳定分析表明,植物乳杆菌的存活率主要与液滴温度有关,棕榈油的熔点越高在干燥过程中吸收的热就越多,从使植物乳杆菌的存活率越高。

基于单液滴蒸发的离心喷雾干燥数值模拟

为了分析离心式喷雾干燥塔内物理场分布和液滴运动规律,采用欧拉-拉格朗日法,耦合单液滴干燥模型,建立了喷雾干燥过程的三维稳态数学模型。以70%(湿基)麦芽糊精溶液为原料液,在中试喷雾干燥系统上进行实验,测定了塔内温度分布。结果表明,模拟的塔内特征点温度与实验结果吻合良好,平均相对误差为1.84%,验证了模拟结果的准确性和可靠性。考察塔内连续相传递过程发现,三维物理场分布不是轴对称的,塔中心区域具有较高的温度、较低的水蒸气含量和较大的气流速度。分析液滴运动轨迹和干燥过程发现,较大的液滴干燥时间较长,较小的液滴干燥时间短但由于发生回旋返混停留时间较长。模拟研究了进风温度、雾化盘转速和进风角度对塔内物理场分布和液滴干燥行为的影响,分析了喷雾干燥过程的传质传热机理。

反应工程法在研究中药喷雾干燥过程中单液滴干燥行为的应用展望

喷雾干燥技术是中药制剂生产最常用单元操作之一,具有干燥时间短、产品品质均一等优势。然而,由于中药提取物具有黏度大、吸湿性强、流动性差等性质,从药企生产的宏观角度解决喷雾干燥尚存在的粘壁、结块等问题空间非常有限。因此,从单液滴蒸发行为的微观角度研究喷雾干燥进而优化工艺成为趋势。基于反应工程法的单液滴干燥系统作为一种新的液滴研究方法,通过采集中药单颗液滴在干燥过程的参数数据,采用反应工程法(reaction engineering approach,REA)对数据处理建立预测模型,是研究中药喷雾干燥机制的重要手段。因此该文总结分析了各类单液滴系统的特点、 REA在单液滴干燥系统中的应用,及其在中药喷雾干燥领域对优化工艺、预测干燥状态、缩短研发周期的重要意义。展望了该方法的前景,包括新参数、新成像技术的引入等,以期为该方法在中药喷雾干燥领域的深入研究提供参考。

阿拉伯胶/乳清蛋白乳液的干燥行为特性的研究

为了研究液滴/颗粒在喷雾干燥过程中的干燥机理,本实验制备以阿拉伯胶和乳清蛋白为壁材的乳液,采用单液滴干燥技术(single droplet drying,SDD)模拟喷雾干燥环境,对单个液滴/颗粒的干燥过程进行分析,探究气流温度和壁材种类对液滴/颗粒干燥行为和所得颗粒性质的影响。结果表明:气流温度为130℃时所得颗粒形态最大,110℃次之,90℃下所得颗粒最小,气流温度高会促进表壳快速形成,进而抑制颗粒收缩,故所得颗粒较大。此外,增大气流温度有利于提高液滴/颗粒的干燥速率。与阿拉伯胶乳液相比,乳清蛋白乳液液滴降速干燥阶段出现早,所得颗粒收缩程度较小。研究结果表明干燥气流温度和壁材种类对表壳形成过程和颗粒形态有显著的影响。

热烟气环境下脱硫废水液滴蒸发特性研究进展

利用热烟气作为热源喷雾蒸发脱硫废水具有工艺简单、处理效率高等优点,但脱硫废水液滴蒸发机制不清是各种热烟气蒸发工艺存在的共性问题。本文综述了脱硫废水热烟气蒸发工艺中液滴(群)蒸发特性研究,首先介绍了脱硫废水液滴在高温烟气中的蒸发过程,指出其蒸发过程与纯水滴存在明显差异,原因在于盐溶液蒸汽压降效应及析盐成壳。进而分析了脱硫废水烟道蒸发工艺中液滴群蒸发实验研究现状,总结过程参数如烟温、烟速及废水水质对蒸发的影响。接着介绍了相关数值模拟研究及干燥动力学模型,用于获取工艺参数和不同水质脱硫废水蒸发特性的内在关联。同时为获得干燥动力学模型所需脱硫废水蒸发信息,简述了单液滴蒸发测试技术及其在含固含盐液滴蒸发中的相关研究。最后提出可将反应工程法模型耦合CFD精确描述脱硫废水液滴蒸发进程,将宏观尺度下液滴群蒸发信息和单液滴蒸发特性结合,揭示脱硫废水液滴蒸发的内在机制。

益生菌在喷雾干燥过程中的活性变化与保护策略

肠道菌群对于人体健康具有重要影响。口服足量的活性益生菌,有助于缓解急慢性肠炎、治疗腹泄、改善消化,已在临床治疗中得到一定应用。在食品市场上,益生菌干粉制剂亟需一种生产成本低、制粉简便的生产方法。喷雾干燥的生产能力强、制粉快速,但干燥过程中,雾化液滴经历一个快速升温与脱水过程,对其中的益生菌带来热胁迫、脱水胁迫、氧化胁迫等多种不利因素,造成菌体活性的大量损失。而喷雾干燥塔的结构,使塔内的液滴干燥过程难以追踪,不利于研究益生菌的失活历程以及探索益生菌与载体材料间的相互作用。本文从雾化液滴在干燥塔内的干燥历程着眼,回顾了益生菌活性随液滴干燥动力学变化的趋势,讨论了益生菌在喷雾干燥中经受的亚细胞结构损伤与功能性损伤,并系统总结了目前文献中报道的提升干燥后益生菌活性的主要方法,包括提升菌体耐受性、优化喷雾干燥条件和采用合适的保护性载体,并着重阐述了载体材料与益生菌细胞间的相互作用关系以及干燥历程的重要影响。文章指出为最大程度上保存喷雾干燥粉末中益生菌的活性,应综合微生物、干燥过程与食品化学(材料学)等领域的保护策略,设计一体化统合生产方案。依据微生物-保护载体间的相互作用设计高效保护配方载体,研发统合从微生物细胞培养至粉末储藏的新型生产工艺,是实验室及工业中合理设计工业级喷雾干燥过程、大量生产高活性益生菌制剂的关键。