ייבוש Spray הפך לטכנולוגיה חיונית לייצור מרכיבים פעילים microencapsulated בתעשיות כגון מזון, תרופות, קוסמטיקה, ו agrochemicals. על ידי המרת פתרונות מזון נוזלי לתוך אבקות בסדר, יבש בשלב רציף אחד, ריסוס לחות מאפשר את הצטברות של חומרים רגישים בתוך מריצה הגנה.זה לא רק משפר יציבות וחיות, אלא גם מאפשר שליטה על שחרור, שיפור יכולת ריפוי ביולוגית, וטעם יעיל של מוצרים פונקציונליות גבוהה.

מהו מיקרו-capsulation?

מיקרונופסציה היא תהליך שבו חלקיקים זעירים או טיפות של מרכיב פעיל - באופן חד משמעי מוצק, נוזל או גז - סגורים בתוך חומר ציפוי או מעטפת.הטווח microcapsules המתקבל בגודל של 1 עד 1000 מיקרומטר. הציפוי משמש כמחסום מגן על הליבה של גורמים סביבתיים כגון לחות, חמצן, אור ו pH בנוסף, זה יכול לשלוט על ידי שחרור פעיל, או שחרור מנגנונים, או שחרור היתוך, או שחרור מנגנונים מתוחים.

חומר הקליפה ממלא תפקיד קריטי בקביעת התכונות של microcapsule. חומרי קיר אופייניים כוללים פחמימות (maltodextrin, נגזרות עמילן, cyclodextrins), חניכיים (gum Arabic, alginate, carrageen), חלבונים (חלבון היצינור, ג'לטין, חלבון סויה), לימפוחיות, ופולימרים סינתטיים הבחירה תלויה בפרופילים של חומר ניקוי, ציפוי חלבונים יבש, וטכניקות נוזל, כולל חלבון יבש, ציפוי נוזלי, חלבון יבש, וגמישות יבש, חלבון יבש, חלבון יבש, וגמישות נוזלי, ציפוי נוזלי, וגמישות יבש, וגמישות יבש, אופטימיזציה.

תהליך הייבוש של Spray

תהליך הייבוש של ריסוס עבור microencapsulation בדרך כלל מורכב מארבעה שלבים עיקריים: הכנת מזון, אטום, ייבוש ואוסף חלקיקים. כל שלב חייב להיות מבוקר בקפידה כדי להשיג את המולקולות הרצויות, יעילות בזבזנות ואיכות המוצר.

הכנת מזון

המרכיב הפעיל הוא הראשון מומס או מפוזר ב נושאת נוזלית, אשר לעתים קרובות מכיל חומר הקיר ומצמציקים נוספים כגון מאמתים, ייצובים או נוגדי חמצון.פתרון להאכיל או ulsion חייב להיות הומוגני כדי להבטיח כיפת אחידה. עבור מרכיבים פעילים הידרופוביים, מאגרי מים מוכנים בדרך כלל, עם חומר הקיר בשלב המפוזר, ואת גודל החלקיקים, ואת גודל החלקיקים, ואת עוצמתם של חומר החלקיק.

טכניקות אטום

Atomization הופך את הזין הנוזל לתוך תרסיס של טיפות קנס, להגדיל מאוד את השטח עבור יבשה מהירה.שלוש הסוגים העיקריים של Atomizers המשמשים בייבוש ריסוס הם:

  • (FLT:0) כלי AtomizersFLT:1 (גלגל או דיסק): להאכיל מוזן על דיסק רוטט, וכוח צנטריפוגה מייצר טיפות.הם מתאימים לשיעורי מזון גבוהים ומייצרים חלקיקים גדולים יחסית.
  • (ב) [15] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) [15] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

הבחירה של Atomizer תלויה בתכונות להאכיל, גודל חלקיקים הרצוי, ודרישות דרךput. מייבשי ריסוס מודרניים לעתים קרובות לשלב אפשרויות מרובות אטום או עיצובים מתקדמים עבור דיוק.

עיצוב חדר יבש

(ב) לאחר ש[[המאה ה-20]], ה[[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]], [[1924]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]] [[[[1924]]]]]]

הגיאומטריה התאית, הטמפרטורות הגז והגז הם פרמטרים קריטיים.טמפרטורת הגז הייבוש בדרך כלל נעה בין 150 מעלות צלזיוס ל-250 מעלות צלזיוס במבוא, בעוד הטמפרטורה של המלטה נשמרת נמוכה יותר (70°C-100 מעלות צלזיוס) כדי להגן על הפעילים המבודדים.זמן המגורים של חלקיקים בתא הוא קצר (כמה שניות), ומאפשר לחות מהירה ללא לחץ תרמי.

Particle Collection Systems

החלקיקים מיובשים מופרדים מהגז הממצה באמצעות Cyones, מסננים תיקיות, או אלקטרוסטטיים precipitators.FLT:0Cyclone separatorssigFLT:1 הם הנפוצים ביותר בגלל הפשטות והיעילות שלהם עבור חלקיקים מעל 5-10 μm.עבור חלקיקים בסדר, מסנני תיקים או מחסניות משמשים איסוף גבוה הוא חשוב כדי למקסם את הפחתת כמות של אובדן משנית או ירידה של נוזל.

פרמטרים של תהליכים המשפיעים על מיקרו-נcapsulation

איכות אבקות מיקרו-capsulated תלויה אופטימיזציה זהירה של מספר משתנים של תהליכים:

  • (FLT:0) טמפרטורות אינלט ויציאה: 1 טמפרטורות אינלט גבוה יותר להגדיל את שיעור הייבוש אבל יכול לחדד פעילים רגישים בחום.טמפרטורת המלט יש לשלוט כדי למנוע חימום יתר של המוצר יבש.
  • (FLT:0) קצב זרימה משופר: 1FLT (הגדלה של קצב ההזנת) מקטין את זמן המגורים של חלקיקים ויכול להוביל חלקיקים גדולים יותר או לא מספיק יבשה. Balancing באמצעות חישוב איכות המוצר הוא מפתח.
  • (FLT:0) לחץ או מהירות: FLT:1 אנרגיה גבוהה יותר של אטום מייצרת טיפות קטנות יותר, אשר יבש מהר יותר וכתוצאה אבקות קנס יותר.עם זאת, טיפות קטנות מאוד עלולות להגביר אבקה ולהקטין צפיפות הרוב.
  • (FLT:0) ריכוזי הנבדקים בהזנת:FLT:1) תוכן מוצק יותר מייצר בדרך כלל חלקיקים גדולים יותר, צפופים יותר ומשפר את יעילות הבזבוז, אך גבוהה מדי עלולה לעכב את האטומיזציה.
  • (FLT:0) Air או גז זרימת קצב: 1FLT:1 מהירות הגז הייבוש משפיע על הקינטיקה הייבוש ואת יעילות האיסוף.
  • (FLT:0) חומר ליחס הליבה: FLT:1 יחס חומר הקליפה למרכיב פעיל משפיע על עובי ויושרה של ה- encapsulation.יחסים אופייניים נע בין 1:1 ל 10:1 בהתאם ליישום.

ניסויים שיטתיים - מונחה לעתים קרובות על ידי עיצוב של ניסויים (DoE) ודינמיקה נוזלי חישובי (CFD) - מאפשר לנוסחאות לזהות תנאים אופטימליים עבור כל ניסוח ספציפי.

חומרים המשמשים במיקרו-קטיפה על ידי Spray Drying

בחירת קיר (קרייר) חומר הוא אחד הגורמים החשובים ביותר להצלחה של מיקרו-capsules של תרסיסים.חומר הקיר חייב להיות מלוטש במים או מסוגל ליצור התגלמות יציבה, יצירת סרט, ותואם עם המרכיב הפעיל.בנוסף, זה צריך לספק הגנה נאותה במהלך אחסון ושחרור המרכיב הפעיל בקצב הרצוי ובמיקום המשותף כוללים:

  • (FLT:0)Carbohydrates ופוליsaccharides:FLT ( 1 Maltodextrin) משמש נרחב בשל העלות הנמוכה שלו, הטעם הנייטרלי, ונכסים טובים של יצירת סרטים. אפשרויות אחרות כוללות עמיבים שונים, נגזרות צלולוז, ו cyclodextrins.
  • (FLT:0Gums:FLT:1 חניכיים (acacia) הוא מאמת טבעית המייצרת מגלות יציבות ויעילות הפחתה טובה לטעמים ושמנים. חניכיים אחרות כגון מסלול חניכיים, קראיה ו xanthan משמשים ליישומים ספציפיים.
  • (FLT:0)Proteins:FLT:1 חלבון Whey, חלבון, חלבון סויה וג'לטין לספק תכונות מצוינות של יצירת סרטים ונכסים מחייבים.
  • (FLT:0) לילפידים ועשבות:FLT:1 hydrogenated fats, beeswax, ו שעווה Carnauba ניתן להשתמש עבור microencapsulation מבושל כאשר מחסום הידרופובי הוא הרצוי.
  • (FLT:0) פולימרים סינתטיים:FLT:1 , Polyvinylpyrrolidone (PVP), פולי(חומצה גליקולית-לקטית) (PLGA), ו-ethyl cellulose מועסקים ביישומים פרמצבטיים וביו-רפואיים עבור פרופילי שחרור הטונה שלהם והתאמה ביולוגית.

לעתים קרובות, שילובים של חומרים משמשים להשגת אפקטים סינרגטיים - לדוגמה, maltodextrin בתוספת חניכיים כדי לאזן את העלות ואת התגשמות, או נגזרות עמילן עם חלבונים כדי לשפר את יציבות החום.

יתרונות ומגבלות של Spray יבשה עבור microencapsulation

יתרונות

  • תהליך מהיר: (FLT:0) תהליך מהיר ומהיר: FLT:1 Spray מייבש הופך את האכילה הנוזלית לתוך אבקה יבשה תוך שניות, מה שהופך אותו פרודוקטיבי מאוד מתאים לייצור בקנה מידה גדול.
  • (FLT:0)Versatility: FLT:1 הוא יכול להתמודד עם מגוון רחב של חומרי ליבה, כולל שמנים, תרכובות ריח, ויטמינים, פרוביוטיקה, אנזים וחומרים בסמים.
  • (FLT:0)Particle מורפולוגיה שליטה: FLT:1hil על ידי התאמת פרמטרים של תהליכים, פורמולטורים יכולים לייצר חלקיקים pherical עם גודל מבוקר, צפיפות ונכסים משטח.
  • יעילות הפחתת הברכות: 1FLT עם ניסוח נאות ותנאים, רוב המרכיב הפעיל נשמר בתוך הממטריקס במהלך ההייבוש.
  • (FLT:0) calScalability:0) ציוד נע בין יחידות מעבדה (למשל, Buchi B-290) למגדלים תעשייתיים המטפלים בטון לשעה, ומאפשרים קשקשים חלקה.
  • (FLT:0) יעילות: FLT:1hil השווה להקפיא יבשה או coacervation, ריסוס יבשינג יש עלויות תפעול נמוכות יותר צריכת אנרגיה ליחידת המוצר.

הגבלות

  • (FLT:0) רגישות הית': טמפרטורות גבוהות של אינלט יכולות להפיג תרכובות מעבדה תרמיות כגון שמנים תנודתיים, פרוביוטיקה, וכמה תרופות. Precautions כמו שימוש בייבוש זמני נמוך (למשל, עם אוויר מחוסן) או זרימה משותפת הם הכרחיים.
  • (FLT:0) ההגבלות בגודל חלקיקים: 1FLT:1 Spray-dried microcapsules בדרך כלל ליפול בטווח של 10-100 מיקרומטר. Producing חלקיקים קטנים יותר מ 1 μm (nanoparticles) או גדול יותר מ 200 מיקרומטר הוא מאתגר עם ציוד סטנדרטי.
  • (FLT:0) יעילות של תרכובות תנודתיות גבוהה:FLT 1:1 כמה תרכובות טעם בעלות נמוכה במשקל נמוך עשוי להיות אבוד במהלך הייבוש עקב תנודתיות או מחיקה של פני השטח.
  • (FLT:0) היגרוסקופיות ודביקות: מוצרים עם טמפרטורות מעבר זכוכית נמוכות עשויים לדבוק קירות התא, צמצום התשואות.התאמת (למשל, הוספת סוכנים אנלוגיים) או באמצעות מיטות נוזליות יכול להקטין את זה.
  • עלות ההון של FLT:0 (Equipment Capital Cost:FLT:1 , ייבושי תרסיס תעשייתי ומערכות טיפול אוויר קשורות דורשות השקעה משמעותית, אם כי זה לעתים קרובות מוצדק על ידי נפח ייצור גבוה.

יישומים בפירוט

תעשיית המזון

מיקרו-capsulation Spray-dried משמש נרחב כדי להגן ולספק טעמים, שמנים אתריים, ויטמינים, מינרלים, פרוביוטיקה, ו preservatives. לדוגמה, תנודתיזציה של שמנים הדר מופחתת על ידי encapsulating אותם במריצה של חומרים מזינים חניכיים ומ maltoextrin.

תעשיית התרופות

במשלוח סמים, ריסוס יבש מייצרת microcapsules המספק שחרור מבוקר, שיפור solubility של תרופות ללא מים עניים, וטעם המסכות של APIs. אבקת יבשה halers להסתמך על חלקיקים נשואים של גודל אווירודידי מדויק עבור משלוח ריאות. Spray יבשing משמש גם כדי לייצר פיזור מוצק כי לשפר את שיעור פירוק של BCS II ו IV, כמו גם חלבונים מייצבים כמו חמצן.

קוסמטיקה וטיפול אישי

חומרים מטבוליים, ויטמינים (למשל, ויטמין C ו- E), ומרכיבים פעילים של טיפוח עור (retinol, peptides) משולבים בשמנת, הגרלות, אבקות. Spray מייבש מבטיח כי הפעילים נשארים יציבים עד היישום, ולאחר מכן לשחרר על שפשף או מגע עם עור.

Agrochemicals

Pesticides, herbicides, ופרישנים הם microencapsulated כדי לשלוט שחרור שלהם, להפחית את ההפוכה הסביבתית, ולשפר את הבטיחות עבור מטפלים. Spray יבשה מאפשר ייצור של אבקות יבשות, חופשי שניתן לפזר בקלות במים או ליישם כמו אבקות.

אתגרים ופתרונות

למרות היתרונות הרבים שלה, ריסוס יבשה עבור microencapsulation מציג כמה אתגרים הדורשים תשומת לב זהירה:

רגישות לרכיבים פעילים

תרכובות פעילות רבות - כגון אנזימים, תנודתי טעם ופרוביוטיקה - רגישים להשפלה תרמית.פתרונות כוללים שימוש בתנאי טמפרטורה נמוכים (למשל 120-150 מעלות צלזיוס) בשילוב עם אטום יעיל כדי להפחית את גודל הניחת וזמני הייבוש. השימוש בחנקן כמו גז יבש (במקום אוויר) יכול למנוע חמצון, בנוסף למקררים פעילים (מתקני סוכר) כגון זיהומים פעילים).

בקרת גודל חלקיקים

השגת התפלגות גודל חלקיקים צר יכול להיות קשה.השיטה וההזנת תכונות השפעה רבה על גודל. שני-fluid nozzles ו- inomizers רוטארי מציעים את השליטה ביותר. עבור יישומים הדורשים גודל אחיד (למשל, תרופות חד-משמעיות), סיווג במורד הזרם או מסמנת מסך עשוי להיות הכרחי. מתקדם עיצובים ותהליך ניטור (למשל, diffraction inducence) לפתח מחדש.

שכנוע ותשומת לב הליבה

אובדן חומרי הליבה תנודתיים במהלך הייבוש הוא בעיה נפוצה.הגדלת היחס של חומר הקיר לליבה, הוספת מגלמים, וקידוד פרופיל הטמפרטורה יבש יכול לשפר את השימור.לדוגמה, עבור הפחתה של טעם, טעינה הליבה של 20-30% הוא טיפוסי, עם עלייה של 90% שהושג באמצעות ניסוח זהיר.

נוחות וזרימה

אבקות amorphous עם טמפרטורת מעבר זכוכית נמוכה (Tg) נוטים לדבוק קירות תאים, גרימת אובדן תשואה ובעיות ניקוי. Solutions כוללים הוספת סוכנים נגד מקל (silicon דו חמצני, tricalcium פוספט), בשילוב עם ספקים גבוהים, או באמצעות ריסוס יבש עם מיטות משולבות נוזל המספק קירור משני וייבוש.

מגמות עתידיות

תחום המיקרו-capsulation של תרסיס ממשיך להתפתח.

  • (FLT:0)Nano-encapsulation:FreaLT:1 , Spray מייבשing בקנה מידה תת-מיקרוני נחקר לייצור חלקיקים באמצעות חומרים מיוחדים (למשל, אלקטרוס מתפללים או תרסיסים על-ידי נוזל קריטי).
  • (FLT:0) חומרי קיר נובו: 1FLT:1 ביופוחיות כגון אלג'ינטה, שינטואן, חלבונים צמחיים מקבלים תשומת לב למוצרים נקיים ובעלי קיימא.
  • (FLT:0) בקרת תהליכים מתקדמת: 1FLT 1 ניטור בזמן אמת באמצעות ראייה כמעט-נאפת (NIR) spectroscopy, Raman spectroscopy, ותהליך טכנולוגיה אנליטית (PAT) מאפשר התאמה דינמית של פרמטרים כדי לשמור על איכות.
  • (FLT:0) גישות מתודולוגיות: FLT:1 Sprayייבושing משולב עם טכנולוגיות אחרות כגון ייבוש נוזלים ביקורתי, הקפאה יבשה (Spray-freeze-drying), ופירוק אלקטרוסטטי כדי ליצור חלקיקים רב שכבתיים או מותאמים.
  • (FLT:0) קיימות: ניכוי צריכת האנרגיה באמצעות התאוששות חום, שימוש באנרגיה מתחדשת ופיתוח שיטות ייבוש זמניות נמוכות (למשל, אוויר מחוספס) הם סדרי עדיפויות עבור התעשייה.

על פי מחקר שפורסם לאחרונה ב-FLT:0.Journal of Food Engineeringcio הנדסה מזון הנדסת מזון (FLT:1), ההתקדמות במיקרו-ספיקת ריסוס פותחת אפשרויות חדשות למזונות פונקציונליים ותזונה אישית.עבור סקירה מקיפה של ציוד ריסוס יבשה ויישום שלה במיקרו-capsulation תרופות, מתייחס למדריך הטכני המסופק על ידי FLT:2GEA Spray מייבשים 3, בנוסף לבדיקות חיסון אלקטרוניות (D) ל-DVERFERFERL.

לסיכום, ריסוס יבשינג נשאר טכנולוגיה אבן הפינה לייצור מרכיבים פעילים מבודדים על פני מגזרים מגוונים.היכולת שלה להציע גבוה דרך חישוב, גמישות, ותכונות חלקיקים מבוקרות הופכת אותו לבחירה אטרקטיבית עבור פורמולטורים. בעוד אתגרים הקשורים רגישות חום וגודל חלקיקים שליטה מתמשכת, מחקר מתמשך בחומרים חדשים, אופטימיזציה תהליכים וציוד מתקדם מרחיב בהתמדה את הגבולות של מה שניתן להשיג.