喷雾干燥一般知识

喷雾干燥一般知识.喷雾干燥定义定义：将溶液、乳浊液、悬浮液或膏糊状物料加工成粉状、颗粒状物料的一种干燥方法。它是液体通过雾化器的作用，喷洒成雾状液滴，并依靠干燥介质（热空气）与雾滴均匀混合，进行热交换和质交换，使水分汽化从而脱除物料中的物理结合水和机械结合水的过程，具有产品性质稳定、变性程度低，可连续化、自动化，操作灵活性大等优点。.喷雾干燥原理喷雾干燥原理图喷雾干燥可以归纳为下列4个组成部分，即料液的输送和雾化，干燥介质的加热，二燥介质和雾滴的接触干燥以及干燥产品从气体介质中的分离。因此，喷雾干燥的研究也从干燥介质、雾化、气液接触干燥、产品分离和产品的性质控制等方面展开。.喷雾干燥相关参数热风进口温度：温度越高，出口温度越高，干燥室温度越高。热风出口温度：决定了干燥室温度；温度越高，干燥时间越短；温度越高，干燥越快防止微粒在固化前碰撞聚合；温度越高，对菌体的损伤越大。干燥室高度：高度越大，物料在干燥室中停留时间越长；高度越高，对菌体的损伤越大。进料速率：进料速率越大，喷干效率越高；进料速率越大，雾化后液滴越大；进料速率越大，需要干燥温度越高；进料速率越大，干燥时间越长；进料速率越大，干燥后颗粒粒径越大；进料速率越大，干燥后颗粒表面的裂缝和凹陷越多；进料浓度：进料浓度越大，喷干效率越高；进料浓度越大，雾化后液滴越大；进料浓度越大，粘壁越多；进料浓度越大，需要干燥温度越高；进料浓度越大，干燥时间越长；进料浓度越大，干燥后颗粒粒径越大；进料浓度越大，干燥后颗粒表面的裂缝和凹陷越多；喷雾压力：喷雾压力越大，喷干效率越低；喷雾压力越大，雾化后液滴越小；喷雾压力越大，对菌体的剪切力越大。如何平衡喷干效率、干燥效果和菌体活性，是喷干工艺的关键。.喷雾干燥过程中菌体损伤机理喷雾干燥是将溶液、乳浊液、悬浮液或膏糊状物料，通过雾化器的作用，喷洒成雾状液滴，依靠热空气迅速蒸发液滴水分，加工成粉末状的一种干燥方法。在喷雾干燥的过程中，菌体受到高温、剪切力和氧化三个方面的损伤。（1）高温损伤：①高温破坏蛋白质、核酸等生物大分子的氢键，使得蛋白质凝固变性，核酸降解；①高温溶解细胞膜上的磷脂成分，使得细胞膜形成孔洞，细胞内容物泄漏。应对思路：①瞬时高温。可以保证蛋白性质在失去其高级结构之前干燥物料；①添加保护剂。维持并提高蛋白质和脂质表面的水化程度（结合水是吸附和结合在有机固体物质上的水，主要是依靠氢键与大分子的极性基团（羧基和氨基）相结合形成的水胶体。生物大分子具有一定的空间构象，它们的许多功能都与构象的相互转化有关，结合水是稳定大分子结构的必要因素），可以在喷雾干燥过程中稳定蛋白质和脂质的三维结构，从而维持它们的功能性完整。(2)剪切力损伤：当含有菌体的悬浊液通过雾化器时，会对微生物细胞产生较强剪切作用，对细胞膜的结构造成物理损伤，从而造成菌体的死亡。应对思路：将旋转雾化器的转速降低到一个合适的水平，在保持菌体可以完成干燥的同时，降低转速。(3)氧化损伤：干燥过程中，热空气中的氧气在高温的作用下快速氧化细胞膜脂质和膜蛋白，造成其结构和功能的不可逆损伤。应对思路：用强还原剂做保护剂或者用无氧气体作为干燥介质。.存储过程中菌体存储稳定性下降机理在存储的过程中，菌体存储稳定性受到环境中水分和氧气两个方面的影响。(1)水分：菌体在一定水活度一下，其生理活动降低到极低的水平，可以保持长时间的不死亡，且在环境适宜的情况下回复生理活性，并生长增殖。在存储时，干燥后的菌粉吸收环境中的水分，就会使得菌体周围环境变得适宜其生理活动，在长时间的存储过程中会生长增殖并死亡，从而降低存储稳定性。应对思路：利用干燥后吸湿性差的保护剂在喷雾干燥后形成一个不规则的球状结构，将微生物包裹在其中，将微生物与环境中的水分隔离开来，从而增加微生物的储存稳定性。(2)氧气：大分子(细胞膜磷脂、蛋白质和核酸)依赖于水化层的保护，失去水化层会直接暴露在氧自由基(ROS)的攻击之下，不可逆转的失去其结构和功能的完整性。菌体在干燥后，细胞膜磷脂和膜蛋白失去其外表面的结合水，非常容易受到环境中氧气的氧化。应对思路：利用干燥后吸湿性差的保护剂在喷雾干燥后形成一个不规则的球状结构，将微生物包裹在其中，将微生物与环境中的氧气隔离开来，从而增加微生物的储存稳定性。.保护剂的种类及其作用保护剂性质作用海藻糖非还原性双糖具有维持并提高蛋白质水化程度以及隔离水分和氧气的能力，在干燥过程中对细胞膜成分有很好的保护作用MW谷氨酸酸性氨基酸具有维持并提高蛋白质水化程度以及抗氧化的能力，在干燥过程中对细胞膜成分有很好的保护作用甘露醇分子中含有二个羟基的醇类当水分亏缺时，蛋白质丧失其表面的结合水，位置由多元醇来替代，从而稳定蛋白质分子敏感区域的三维结构。麦芽糊精麦芽糊精是DE值5-20的淀粉水解产物，溶解性能良好，有适度的粘度，吸湿性低，不易结团。干燥过程中对细胞膜后f的保护作用，在干燥后成球效果好，在存储过程中具有f的隔绝空气和水分的作用。,环糊精麦芽糖脱水缩合形成的环干燥过程中对细胞膜有f的保护作用，在干燥后成球效果好，在存储过程中具有f的隔绝空气和水分的作用。状七糖，不具有吸湿性，但是容易形成稳定的水合物。菊粉菊粉分子约由31个&D-吠喃果糖和1~2个叱喃葡糖残干燥过程中对细胞膜有f的保护作用，在干燥后成球效果好，在存储过程中具有f的隔绝空气和水分的作用。基聚合而成脱脂奶粉更好的保护磷脂极性末端，具有维持并提图蚩白质水化程度、具有成球能力、以及隔离水分和氧气的能力。天然复合材料，含有乳糖、氨基酸、短肽、蛋白质抗氧化剂强还原剂（Vc、胡萝卜素）避免喷雾干燥以及存储过程中氧气对细胞膜的氧化，维护细胞膜结构和功能的完整性。羟丙甲纤维素棉纤维素作为原料，在碱性条件下经醴化而制得成膜聚乙二醇6000乙醇分子脱水缩合而成成膜聚维酮成膜PVP聚天冬人工合成的水溶性多肽，在自然环境中容易降解。具有良好的保水性和成膜性/.菌体喷干和存储过程中的保护策略。保护剂进行三层保护，以降低其喷干时的细胞损伤和提高存储稳定性。第一层由双糖、谷氨酸和还原剂组成。双糖和谷氨酸作用是在喷干过程中维持细胞膜脂质和蛋白的正常三维结构，双糖干燥后在菌体外面形成玻璃态球壳结构，起到隔绝水分和氧气的作用；谷氨酸和还原剂防止细胞膜脂质和蛋白在喷干和存储过程中被氧化。不足之处：双糖喷干后获得的固体颗粒不规则（有片状、柱形和球形），不能很好的包裹菌体；容易吸收环境中的水分，使得菌粉含水量上升。第二层由聚糖类物质组成。作用是在喷干过程中对维持细胞膜脂质和蛋白的正常三维结构有一定的帮助；在干燥后成球效果好，绝大多数固体颗粒为球状且粒径均一，是良好的支架材料；干燥后在菌体外面形成玻璃态球壳结构，且隔水性好，对隔绝水分和氧气有一定的作用。不足之处：因其分子量高，不能很好的与细胞膜表面结合，不足以维持细胞膜磷脂和蛋白的结构和功能完整性；干燥后形成固体颗粒中，孔隙度较大，不能完全隔绝环境中的水分和氧气。第三层有高分子聚合材料组成。其作用是喷干后在微球表面形成薄膜结构，可以很好的将内部物质与环境的水分和氧气隔开。不足之处：对细胞膜几乎没有保护作用。外包装保护利用产品外包装，起到隔水隔氧隔光的作用。.文献学习Dryingtechniquesofprobioticbacteriaasanimportantsteptowardsthedevelopmentofnovelpharmabiotics.Cellularinjuriesandstoragestabilityofspray-driedLactobacillusrhamnosusGG.