喷雾干燥是最古老的干燥形式之一，也是在一个单元操作中将液体、浆料或低粘度糊状物转化为干燥固体（自由流动的粉末）的技术之一。喷雾干燥的原理，包括通过将进料喷射到干燥的气体介质中，将进料从流体状态转化为干燥的颗粒形式，已经阐述了很长时间。1872年题为“通过雾化改进液体物质的干燥和浓缩”的专利中详细描述了第一个喷雾干燥形式的产品。当时的喷雾干燥器是原始设备，在工艺效率、连续工艺性能和工艺安全方面存在问题，所有这些都阻碍了喷雾干燥工艺的成功利用。然而，这一工艺在20世纪20年代首次在牛奶和洗涤剂行业得到了重要应用。当时，喷雾干燥器设备经历了一定程度的发展，使其能够用于奶粉生产。这是喷雾干燥方法的第一次工业应用，即使在今天，它仍然是最重要的方法之一。喷雾干燥技术的真正繁荣是由第二次世界大战推动的，在这场战争中，出现了运输大量食物的必要性，促使人们寻找减少食物重量和体积的新方法，以及寻找更好的保护技术。喷雾干燥被证明是满足这些要求的理想技术。在战后时期，喷雾干燥法的应用也被导向了制药行业。在接下来的几年里，重点从喷雾干燥机的建设转移到了产品特性上。近150年来对喷雾干燥方法原理的研究使该方法成为一种强大的技术工具，也是最常用的干燥方法之一。

在当今代，喷雾干燥被广泛应用于我们日常生活的许多方面，从食品、化妆品、药品到化学品、织物和电子产品。典型的药物实包括喷雾干燥的酶（如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶和胰蛋白酶）、抗生素（如硫噻唑、链霉素、青霉素和四环素）和许多其他活性药物成分、维生素（如抗坏血酸和维生素B12）以及用于直接压缩的辅料（如乳糖、甘露醇和微晶纤维素）。这种方法仍然为感兴趣的科学家提供了广阔的研究和开发领域。最近的书籍和评论文章报道了喷雾干燥技术及其应用的进展。

6.1.1优点和缺点

喷雾干燥技术在许多行业中有许多应用，原因有几个。在最近的一篇综述中讨论了这种方法在生产纯药物颗粒和载药聚合物颗粒方面的优势和挑战，以及这种技术和更先进的设备为可再生和可扩展的工艺铺平道路的潜力，这些工艺对创新药物产品的实验室到临床的转化至关重要。喷雾干燥相对于其他常规方法的主要优点可以总结如下：

连续过程：这是一个连续的过程。只要液体进料能够连续供应到干燥系统，喷雾干燥的产品就会连续生产。在某些情况下，这一过程已经连续运行了数月而没有中断。

热敏原料药的速度和适用性：实际的喷雾干燥过程几乎是即时的，因为蒸发的大部分发生在毫秒或几秒钟的短时间内，这取决于设备的设计和工艺条件。这使得喷雾干燥非常适合于具有低降解风险的热敏产品。

通用性：该工艺用途广泛，适用于各种行业及其原料和产品规格。事实上，任何可以泵送的原料——溶液、悬浮液、浆料、熔体、糊状物和凝胶——都可以同样进行喷雾干燥。可以用各种封装辅料配制纳米胶囊。此外，开放和封闭循环设计允许水性和有机溶剂的喷雾干燥。

自动化：喷雾干燥过程可以完全自动化，因为该过程根据基本原理运行，所有相关的过程变量都可以连续、同时进行监测和记录。商业规模的喷雾干燥器由可编程逻辑控制器（PLC）或固态控制器控制。这些控制系统监测排气温度或湿度，并提供输入信号，该输入信号通过设定点调节提供给过程的能量。

颗粒特性：通过选择设备和操作工艺变量，可以控制所得产品的物理特性（如颗粒大小和形状、结晶度、水分含量和流动特性）及其整体质量。可以生产具有独特形态的喷雾干燥颗粒，主要是球形颗粒，具有均匀的尺寸和中空结构，从而降低产品的堆积密度。此外，该工艺允许设计具有受控药物释放特性的颗粒。能够控制物理性质使得喷雾干燥过程对于制药等行业来说是可取的，在这些行业中，药物的最佳吸收在很大程度上取决于颗粒大小。食品行业重视水分含量，水分含量决定了产品的保质期。

成本效益：喷雾干燥器的初始安装成本可能很高。然而，由于小型和大型干燥机的操作要求相同，而且它是一个简单、一步到位、易于操作、易于扩大规模的过程，因此喷雾干燥方法总体上是一个极具成本效益的过程。这使得喷雾干燥成为一种劳动成本效益高的工艺，尤其是对于大批量产品。实际的喷雾干燥过程几乎是瞬间的，因为蒸发的主要部分发生在几毫秒或几秒钟的短时间内，这取决于设备的设计和工艺条件。这使得喷雾干燥非常适合于降解风险较低的热敏产品。

其他：•腐蚀性和研磨性材料可以很容易地容纳，因为与其他造粒过程相比，机械部件和材料之间的接触最小。

喷雾干燥器很少有活动部件。事实上，仔细选择各种部件会导致系统没有与产品直接接触的运动部件。与所有其他造粒工艺一样，喷雾干燥也有一些局限性：

热效率：喷雾干燥工艺在较低的入口温度下热效率较差，排气流中含有热量，这通常需要复杂的热交换设备才能去除。由于需要在短时间内为蒸发提供比热，因此能耗很高，同时随着空气的耗尽会损失相当多的热量。

资本和管理费用：由于所需设备及其连续运行，喷雾干燥器的安装成本可能非常高。无论雾化器类型和干燥器容量如何，主设备和辅助设备都同样昂贵。此外，使用两个流体喷嘴的喷雾干燥器需要压缩气体进行雾化。在不考虑劳动力和维护成本的情况下，高能量和压力需求已经大大增加了管理成本。

维护问题：喷雾干燥器的维护主要涉及所用喷嘴的问题。一种流体喷嘴和两种流体喷嘴在喷嘴口处特别容易堵塞和磨损。转盘式雾化器由于与粉末直接接触的运动部件数量多，会受到内部腐蚀。最后，粉末粘附在内腔壁上的问题进一步增加了清洁成本和利润损失。