医药工业干燥技术发展历程

　　一、概述

　　1.各类药品的干燥方法

　　药品大致分为西药原料药、制剂药品，均包括无菌药品和非无菌药品。另有中药、生物制剂等。原料药为药品基本原料，大都为结晶型，湿物料是经过过滤或分离的结晶型粉粒状固体，根据物料的特性和要求选用合适的干燥方式得到干燥成品。早期多使用干燥箱，近20年已逐步被各种较先进的干燥装置所取代，目前使用的最为广泛的是双锥回转干燥机，另外有真空振动干燥机、多功能干燥机及某些直接加热的干燥设备。另一部分原料药是水溶液，用喷雾干燥直接得到干品，如链霉素、庆大霉素等。需要低温干燥的水溶液则采用冷冻干燥。

　　制剂药品是成品药。一种是原料药分装制成针剂，属无菌药品。另一种是原料药及辅料按配比混合后装入胶囊或制成小颗粒后压成片剂，是口服药，一般属无菌药。制粒是药品生产中的重要工序，早期操作是由混合、捏合、造粒和干燥多个单元设备完成，近年已使用沸腾制粒、喷雾制粒等方式，可将主辅料一次混合、制粒、干燥，又称一步制粒干燥。

　　中药通常为块状、片状，或从提取液制成饮片。性能特殊，如颗粒(块、片、丸)大，含糖分，黏性大，热敏等，有的还要求变温工艺，给干燥工艺的确定及设备选型带来困难。目前应用较多的是流态化干燥及改进的振动流化床、喷雾干燥等。

　　生物制品对温度限定严格，大多要求瞬时干燥，如微波干燥、流态化干燥、冷冻干燥。

　　2.对医药工业干燥设备的要求

　　制药干燥设备不仅要满足化工设备强度、精度、表面粗糙度及运转可靠性等要求，还要从结构考虑可拆卸，易清洗，无死角，避免污染物渗入。设计时要消除难以清洗和检查的部位，采用可靠的密封。制造时设备内壁光洁度高，不存在凹陷结构，所有转角要圆滑过渡。一台合格的干燥设备，不仅要满足干燥操作要求，还要满足GMP(药品卫生质量管理规范)要求，具备原位清洗(CIP)和原位灭菌(SIP)的功能，使设备不需要移动和拆卸即可进行有效清洗及清洗后灭菌。

　　二、医药工业中常用干燥设备发展历程

　　1.干燥箱

　　箱式干燥是最古老又最简单的干燥方法。箱体两侧有加热排管，料盘放在箱内搁架上，或直接放在由蒸汽排管作成的搁架上，顶部有通风孔或装排气扇排出湿分。真空干燥箱则将箱体与冷凝器、真空泵相连，系统是密闭的，排出的溶媒蒸气通过冷凝器收回。

　　1978年原江苏省武进干燥设备厂最先制造了热风循环干燥箱。水平流动的热风对物料传导加热，热风循环由风扇驱动并定量补充新风、排除废气。2001年常州范群干燥设备厂制造了药品专用烘箱，改进了旧烘箱的结构，在热风循环系统中加装过滤器使进入箱内的热风达到所要求的洁净度。

　　干燥箱适用性较广，对易燃、易碎、黏性、有触变性或膏状料一般都可适用。其缺点是由于物料是静置的，干燥时间长、效率低、人工装盘、干燥过程中要数次翻动，粉尘大，易污染，劳动强度大，能耗大，热能利用率不超过40%。

　　2.气流干燥机

　　气流干燥机是高速热气流将湿物料充分混合并分散使之瞬时干燥，干燥时间仅零点几秒到数秒，工艺流程见图1。为提高效率，干燥管作成不等径脉冲管，称脉冲气流干燥。在流程中加装旋风干燥器延长物料停留时间，称旋风气流干燥。黏性或块状物料可在气流管前加装破碎装置，在干燥同时将物料破碎，称强化气流干燥。气流干燥设备结构简单，可连续操作，干燥效率高，对松散型块状物料有分散作用，但不适用于要求晶体完整的产品。

　　气流干燥应用较早，六七十年代已用于土霉素、氯霉素、吡唑酮等药品干燥，但尚无规格设备供应，大部分为各药厂技术改造成果。近年来，药品产量向大规模发展，小批量的间歇式操作已不能满足生产需要。加之辅助配套装置的完善保证了气流干燥环境要求，这种直接加热的干燥方式简单高效又能连续化生产，重新受到重视。

　　3.喷雾干燥

　　喷雾干燥的研究始于19世纪初期，到20世纪30年代中期喷雾干燥技术及喷雾干燥机设计已显成熟。喷雾干燥是将原料液雾化，用热空气干燥液滴，直接从液体获取固体产品。非结晶型或高黏度溶液常用这种方法，按雾化类型分为离心式、压力式及气流式。与脱水后干燥相比，喷雾干燥能耗较大，设备体积较大，造价高。但可直接从液体获取固体产品，简化工序、防止中间过程污染，药品生产中多应用。

　　我国在50年代中期引进了前苏联的链霉素无菌喷干装置。1977年自行开发研制的无菌喷干装置在无锡第二制药厂投产，用于庆大霉素干燥。国内在80年代开始，无锡林州、无锡昂益达等干燥设备厂已系列化生产。近年又开发了闭路循环喷干系统。

　　4.流态化干燥

　　当物料颗粒堆放在床体多孔分布板上，热气体从下而上穿过物料层，流速达到一定值时颗粒将悬浮在气体中呈沸腾状，具有流体特性，称之为沸腾干燥或流态化干燥。流化床有立式和卧式，可间歇或连续操作。物料停留时间可任意调整，适用于湿度较高，大颗粒或要求保持晶型的产品。国内五六十年代已有应用。早期多用于中药干燥及湿法制粒后的颗粒干燥。1964年上海制药十一厂自制了连续卧式多室流化床。

　　由于卧式流化床可连续操作又不破坏晶型，能与上下工序接口实现自动控制，国外药品生产中应用较多，其闭路循环系统可采取氮气保护及回收溶媒。间歇的闭路循环流态化干燥系统国内化工行业有应用，连续操作适用于大规模生产的药品。例如，某药品厂年产3万t，需要5000L双锥回转干燥机8台，经过试验验证，如采用闭路循环流态化干燥只需1台1.5m2卧式流化床，整套装置占地小，可以和上下工序接口实现自动控制。

　　5.振动流化床及多层水平圆运动振动干燥机

　　(1)振动流化床为了改善普通流化床易形成沟流和死区的缺陷，在床体下部加装振动源，振动力不断将物料抛起有助于流态化，降低了最小流化气速，形成理想的活塞流如图2所示。1976年上海制药六厂将自制振动流化床应用于糖精钠干燥。1983年铁岭精工集团建立了试验装置，随之引进国外设备开发了系列工业用振动流化床干燥机，国内各科研单位开展了这方面的理论研究，短短几年中便广泛推广应用。

　　(2)多层水平圆运动干燥机干燥机的主体是多层环状孔板叠置成的多层环体，下部采用2台相错安装的振动电动机使之产生圆振动，物料沿环形孔板呈圆周运动，从上至下依次经过每层圆盘，热风由下而上(或由上而下)依次透过滴液与粉体表面接触使之互相黏连长大成颗粒状并被穿过物料层的热风干燥。喷雾沸腾制粒干燥是在床内放入少量粉体作晶种，液态物料用泵压至喷嘴雾化后均匀地喷到沸腾的床层上使晶种逐渐长大，达到需要的粒度并被干燥到所要求的湿含量。

　　沸腾制粒干燥和喷雾沸腾制粒干燥在70年代末用于染料干燥，90年代在国内制药工业开始应用。现在传统的多单元干燥装置已完全符合GMP要求的各种一步制粒干燥机所取代，而且均由国内生产。我国制粒干燥技术装备已接近国际水平。

　　6.其他干燥方式

　　(1)真空冷冻干燥干燥后成品体积小，呈疏松、脆性结构。使用于热敏、易氧化、抗菌素药品、生物药品等。

　　(2)红外干燥由于水分子具有很好地吸收红外线的特性，使干燥过程极为迅速，干燥速率提高数倍至数十倍。国外30年代已开始红外辐射干燥的研究和应用，我国70年代将红外干燥列为节能推广项目。目前在医药工业中的应用不多。

　　(3)微波干燥微波具有穿透非金属、被金属反射，被水或含水物质吸收的特性。微波能量直接辐射到物料层内部，使料层内部温度升高，生产压力，湿分蒸发向表面转移并被热气带走。干燥时间缩短2/3，同时具有消毒作用。微波干燥主要用于中药干燥，在原料药品干燥中随应用不多但前景看好。

　　(4)热泵干燥热泵干燥由干燥系统和制冷系统两个循环组成。其特点是机械能对系统作功，可使热量从低温向高温转移。节省能耗，能使物料在低温下干燥。在能源日益紧张的今天，这种节能的低温干燥方法极有开发应用价值。

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