第三节　干燥设备

一、传统干燥器

1.喷雾干燥器

喷雾干燥是利用雾化器将原料液分散成细小的雾滴后，通过与热气流相接触，使雾滴中水分被迅速汽化而直接获得粉状、粒状或球状等固体产品的干燥过程。原料液可以是溶液、悬浮液或乳浊液，也可以是膏糊液或熔融液。喷雾干燥具有许多独特的技术优势，因而在制药工业中广泛应用。在喷雾干燥过程中，雾化器是影响产品质量和生产能耗的关键设备，不同的雾化器会产生不同的雾化形式，目前在工业生产中，常见的喷雾干燥器有气流式、离心式和压力式等。

喷雾干燥的优点：干燥速率较快，干燥时间较短，设备的生产能力较大；干燥产品的质量较好，尤其适用于热敏性料液的处理；可以干燥其他方法难以处理的低浓度溶液，且能直接得到小颗粒产品，可省去蒸发、结晶、分离及粉碎等操作，简化产品的生产工艺流程；生产调节相对方便，具有较大的操作灵活性；产品具有良好的分散性、流动性、溶解性和粒度均匀性；可保证无菌生产，符合GMP要求；易于实现自动化生产。其不足之处：设备体积庞大，投资费用较高；热效率不高；对于细粉产品的干燥生产，常采用高效分离设备，以避免产品的损耗和对环境的污染，因而附属设备较多。

2.气流干燥器

气流干燥器又称为“瞬间干燥”，它是利用高速向上的热气流，使粒状物料悬浮于气流中，随气流流动的同时完成传热和传质过程，从而达到干燥物料的目的。气流干燥器的结构简单，占地面积小，热效率高，特别适用于热敏性物料的干燥。但是由于其使用的是高速气流，系统的流动阻力较大，能耗较高，且物料之间的磨损较为严重，对粉尘的回收要求较高。因而，气流干燥器主要适用于以非结合水为主的颗粒状物料的干燥，不适用于对晶体形状有一定要求的物料的干燥。图3-16为典型的气流干燥系统的流程，在进行设计的时候，可以根据工艺的要求和物料的情况优化系统的配置。

3.流化床干燥器

流化床干燥器是一种典型的对流干燥器，是流态化技术在干燥生产中的具体应用，其结构简单、紧凑、造价低廉。由于物料与气流之间可以充分接触，因而接触面积较大，干燥速率快。这一类干燥器特别适用于难干燥或者含水量较低的颗粒状物料的干燥。其物料在床内的停留时间分布不均匀，因而容易引起物料的短路与返混，不适用于易结块及黏性物料的干燥。

流化床干燥器的工作原理是物料由上部进料口进入，干燥热风与冷却的冷风顺次从底部吹入，物料在平直的筛网上震动前行与前半段热空气接触后带走水分，形成干燥产品，与后半段冷风接触后冷却，降低产品出口温度。

4.其他干燥器

干燥器的种类、型号、规格多种多样，实际生产中应根据物料特性、工艺要求和生产任务选择适宜的干燥设备。其他常见的干燥器还有厢式干燥器、带式干燥器、冷冻干燥器、红外干燥器和微波干燥器等。

（1）厢式干燥器

厢式干燥器属于对流干燥器，是一种间歇式干燥器，小型的通常称为烘箱，大型的称为烘房。厢式干燥器具有结构简单，投资少，适应性强，应用范围广等特点。其缺点是物料不能很好地分散，热风只在物料表面流过，热空气与物料的接触面积小，干燥不均匀，产品质量不稳定，热能利用率低，干燥时间长，劳动强度大，在装卸和翻动物料时易产生扬尘。

（2）带式干燥器

带式干燥器又称为带干机，是制药生产中常用的连续对流干燥设备，其工艺流程是将湿物料置于连续传动的运送带上，用流动的热空气加热物料，使物料温度升高，物料中的水分汽化而被干燥。带式干燥器仅适用于具有一定粒度且没有黏性的固态物料的干燥，生产效率和热效能低，占地面积大，环境噪音也大。

（3）冷冻干燥器

冷冻干燥是将湿物料预冷冻至冰点以下后，将其置于高真空中蒸发，使其中的水分由固态冰直接升华为气态水而除去，达到干燥的目的。冷冻干燥是一种较为先进的干燥技术，具有许多显著的优点：物料在低压缺氧的环境中干燥，易氧化成分很难发生氧化变质，有利于灭菌和抑制细菌的活力；操作温度低，适用于热敏性物料的处理，保留了物料的色泽、味道和成分；具有良好的速溶性和快速复水性；避免无机盐在表面析出而引起产品的表面硬化等问题；脱水较彻底，产品质量轻，采用真空包装后产品保质期较长。但是其能耗大，干燥时间长，设备的投资和操作费用较高。

（4）红外干燥器

红外干燥属于辐射干燥，其原理是利用红外辐射器发出的红外线被湿物料所吸收，引起分子激烈共振并迅速转变为热能，从而使物料中的水分汽化而达到干燥的目的。在实际应用中，红外干燥技术最为常用。与普通干燥法比，红外干燥的速度要快2～5倍，干燥时间较短；不需要干燥介质，能量利用率较高；适合于多种形态的物料干燥；结构简单，调控操作灵活，易于自动化，设备投资也较少，维修方便。但红外干燥电能费用较高；干燥物料的厚度受到限制，仅限于薄层物料的干燥。

（5）微波干燥器

微波干燥技术是在微波理论和技术及电子管成就的技术上发展起来的一种介电干燥技术。微波是指频率在300MHz～300GHz之间的高频电磁波，在微波作用下，被干燥物质中的水等极性分子可快速转向并定向排列，由此而产生的撕裂和相互摩擦可产生很强的热效应，从而将水分从物料中驱出而达到干燥的目的。微波干燥器是一种介电加热干燥器，水分汽化所需的热能并不是靠物料本身的热传导，而是依靠微波深入到物料内部，并在物料内部转化为热能，因此微波干燥的干燥速率很快。微波干燥技术具有自动平衡功能，可以避免常规干燥过程中的表面硬化和内外干燥不均匀的现象；热效率较高，无环境污染，劳动条件较好；易于实现自动化和自动控制，可满足GMP要求。但是其设备投资大，能耗高，若安全防护措施欠妥，泄漏的微波会对人体造成伤害。

二、新型干燥器

1.太阳能干燥器

太阳能是一种绿色能源，随着全球气候逐渐变暖及不可再生性能源的逐年减少，预计太阳能将在社会生产及生活中占据更加重要的地位。在天然药物生产领域中，对中药材、中药饮片及某些剂型如中药丸剂，用烘箱或蒸汽烘房代替传统的干燥工艺，能满足生产集中、处理量大的要求，但也存在温度分布不均匀，升温速率快，温度不易控制，以及不适用于含易挥发成分药物的干燥等不足，且热效率低，耗能高，经济效益较差。而某些药材，饮片及天然药物采用太阳能干燥能保持天然药物原来的成分和色香味，具有较好的外观品相及质量保证。

太阳能干燥器的形式多种多样，按物料接受太阳能的方式，可分为辐射式和对流式。习惯上称他们为温室型和集热型的温室干燥器，将两者结合在一起，即是带集热器的温室型干燥器（又称为混合式干燥器）。按照空气流动的动力不同，又可将其分为主动式和被动式两大类，一般温室型干燥器多为被动式，而带有集热器的干燥器，尤其是较大型的，多为主动式。还可以为其设置一个燃烧炉，用木废料或燃煤作为太阳能的辅助能源。

2.组合干燥

组合干燥是综合运用干燥技术、制药工程与设备并结合物料特效而进行干燥的方法。组合干燥的方案很多：真空组合干燥，喷雾组合干燥，辐射、介电组合干燥等。组合干燥是一个综合性课题，其目的是在满足产品质量要求的需求下，尽可能做到省时、节能，并提高经济效益，其发展潜力巨大，应用前景广阔。

气流-流化组合式干燥器系统流程图如图3-17所示，物料经过气流干燥器的预干燥后，经过卧式多室流化床干燥器进一步干燥后排出产品；与此同时，从气流干燥器的出口抽出一部分半干品返回与湿物料混合后，由加料器的螺旋叶片推入气流干燥器进行干燥。