广州花海药业股份有限公司周小忠
摘要：对制药工业中较新的干燥技术进行分析，介绍几种的干燥器的类型的工作原理、特点，提出几种干燥器的应用和发展前景。
关键词：干燥技术；工作原理；应用药品、生物制品等物料的干燥，要求在低温下进行，有的还要求严格密闭以防止外界环境对其之污染，或防止其向外界扩散。在此基础上还要求节能、方便操作等。加之干燥过程因物料物性、状态、亲水程度之不同，过程状态多变。而且干燥方式不同，其涉及之热量、质量传递的方式及其表达处理均不相同。再加上特殊部件如分散装置、进出料装置等都需要按不同物料之性状区别处理。
对于热敏、要求系统密闭或兼而有之的干燥装置近年开发的有真空回转干燥及转筒干燥器，真空震动干燥器，热泵干燥器，低温低湿的若干干燥器，如沸腾、震动沸腾、沸腾造粒、带式喷雾等。对冷冻干燥这种虽然应用多年的可在冰点以下干燥的装置近年也有不少改进，使其能耗降低也即降低其单位产品的干燥费用。现分述如下一、回转式真空干燥器回转式真空干燥器工作原理：在真空状态下，夹套内可通入蒸汽或热水对内进行加工，热量通过内胆传递给湿物料，使湿物料中水分气化，低速电机带动罐体回转，物料不断上下，内外翻动，更换受热面，同时，水蒸汽通过真空排管不断被抽走，加快了物料干燥速率，最终达到均匀干燥的目的。
这种机型是在双锥混合机的基础上发展出来的，器身两端具锥形中间直筒部分中部间隔180°具有二支承轴，轴内可以通进出之加热介质及抽真空。粒状或晶状物料在器身内可因器身之回转而不断轮换与器壁之接触从而提高了传速速率。因为在真空条件下已不存在空气之对流供热，其热量之供给全部依靠与器壁间的传导。以容积计，自6升至2000升。甚至有放大至3000-5000升规模，以适应大规模生产的需要。
这种干燥器主要优点是干燥速度快，受热均匀。比传统的真空烘箱可提高干燥速度3至5倍。应该指出干燥物料过程中所蒸发的挥发物蒸汽需要冷凝，特别当挥发物是有机溶媒时更有必要进行回收，以免影响真空泵及污染大气。由于蒸发是在减压下进行，冷凝的温度必须参照该挥发物在该压力下的饱和蒸汽压力。
二、真空震动干燥机真空震动干燥机工作原理：本干燥机在真空状态下，在夹套内由蒸汽热水或导热油进行加热，是直接通过筒身内壁的热量与湿物料接触，靠筒身的振动，不断翻滚物料，物料吸热后蒸发的水蒸汽，通过真空泵连续抽出筒外，从而加快物料的干燥速度，随着物料的不断翻滚，达到物料均匀干燥的目的。
干燥原理：主要依靠来自容器底部的激振器所产生的机械振力和激振力矩，使容器产生周期性的振动。由于容器底部为一圆环形状，各点的振幅不一，使容器内的物料即围绕容器中心轴线公转，又绕圆环中心翻滚，合成环形螺旋运动，从而达到流化状态。流化物料与夹套加热的容器内壁接触传热升温，达到汽化点后在真空下水份汽化外排，致使物料快速脱水干燥。
为改善真空条件下粒状或晶状物料与热加面之间的热量传递，也有将干燥装置进行震动使物料能够在器内不断跳动、翻转的办法。这样同样可以加速物料在较低温度下的干燥。由于干燥装置需要震动，所有加热介质的进、出口以及真空引出口均需与主管道挠性连接，以使干燥器能自由震动。具有以下特点：（1）物料呈流化状态，传热效果好、干燥均匀、速率提高。
有明显节能效果。可实现无菌操作。内筒可通入高温蒸汽（压力<0.25Mpa）进行灭菌操作，过程方便、迅速、可靠；（2）可真空加料，振动出料，并可借助机械激振力使物料边运动边干燥，提高了传热传质速率。
（3）真空干燥满足GMP要求，尤其适用热敏性物料干燥。
系统设置冷凝器，可回收有机溶剂。
（4）无动密封结构，除运行安全可靠外，无动密封的污染泄漏之虑。
（5）可设置在位自动清洗装置，进行在位清洗。+这种装置一般都是较小型的。大型的需要专门设计以解决震动方法、进、出料等问题。干燥过程所蒸发的挥发物蒸汽同样也需要低温冷凝器来回收。
三、热泵干燥器热泵是利用一定量的低温热能来获得较高温度、可供利用热能的热力系统。热泵与常规的干燥设备一起组成的热泵系统称为热泵干燥机或除湿干燥机，主要由压缩机、蒸发器、冷凝器和膨胀阀等组成的闭路循环系统。
工作原理是：压缩机把气态的热泵工质（热泵干燥机内循环的制冷介质）提高压力和温度后，在冷凝器放热冷凝成液态，液态的热泵工质经过膨胀阀膨胀，在蒸发器中吸热蒸发。转化成低温低压的气态，气态的热泵工质进入压缩机从而完成热泵工质的闭路循环。
这类干燥器的主要特点是按照热力学第二定律利用工作介质的蒸发、压缩、冷凝的循环过程将降低温环境中的热量转移到较高温度下作为干燥过程之热源。由于热量之转移，比热量之产生所需能量为低，因此可使干燥过程之能耗降低。另外，工作介质在蒸发阶段需要吸收热量，可以用来将干燥用的空气预先冷却脱水，使进入干燥部位之空气的湿含量降低形成与物料之间较大的湿度差，这样干燥温度也可以因此降低。这个原理已被用在沸腾造粒过程中，近年国外若干不耐热的酶已用此法制造粒状产品。也有将此过程用于冷冻干燥中冷凝蒸发的蒸汽及加热冻结之物料。
总之这个过程既是节能措施，也可用来降低干燥用空气之初湿。可以与若干燥装置配合改善其状况。如沸腾，沸腾造粒、震动沸腾喷雾干燥等。
四、沸腾干燥工作原理：沸腾干燥是利用空气经热交换器加热后，形成热风经阀板分配进入主机，湿物料从加料器进入干燥机，由于风压的作用，物料在干燥机内形成沸腾状态，并与热空气进行广泛接触，从而在较短时间完成物料烘干。
沸腾干燥的颗粒在容器中受到从空气分布器喷出气流的带动下产生运动，而空气对容器截面的流速来说还不足以使这种颗粒达到随气流逸出器外，形成颗粒在容器下部由底部空气分布板上喷出之气流而翻动，状如沸腾。此种沸腾干燥器可以用来干燥一些粒状或晶体之物料。配以热泵系统对所需空气之预处理可降低沸腾干燥之操作温度。
五、沸腾造粒干燥沸腾造粒干燥是以该物料的干燥细粒或其他细粒在形成沸腾以后，将待干燥之料液用雾化器喷在沸腾着的粒子上，粒子与气流的良好接触使附于粒子表面的料液迅速干燥，同时这些预先投入的细粒也因逐步增大达到产品要求。这种装置可以设计成大型的以适应大量生产的需要。
六、冷冻干燥冷冻干燥是将需要干燥的溶液先冷却冻结，然后在高真空下使冻结物料中的水份升华获得干燥产品，这是干燥过程温度最低的一种干燥方法。很多生物制剂及较热敏的物料都需要采用这种干燥装置。然而干燥时间长、干燥费用贵，影响这种干燥方法的大量应用。主要采取的措施有：1、将料液预冻成薄层。2、改进对升华过程中的物料的供热，如用辐照、微波等。3、降低冷凝温度，加强低压蒸汽的凝冻等。
对于药品或生物技术产物的干燥，不少是热敏或易氧化的，或者二者兼有。对于这类的干燥所采取的对策不外快速、或降温。快速的如喷雾干燥。当然在选择干燥设备的同时也要考虑药品生产GMP要求每批产品质量均一，因此连续干燥或盘式烘干箱干燥所得产品，需要再用足够容量的混合器进行混合，使之成为一个均一的批号。总之，选择干燥设备时，一定要清楚干燥物料的特性和工艺要求。