中國粉體網(wǎng)訊 噴霧冷凍干燥（spray freeze drying，SFD）技術(shù)屬于一種非常規(guī)干燥技術(shù)，結(jié)合了噴霧干燥和冷凍干燥的優(yōu)點(diǎn)，起初應(yīng)用于產(chǎn)品價值較高的生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)，近幾年在食品、醫(yī)藥、材料等領(lǐng)域都有了廣泛的應(yīng)用。功能齊全的噴霧冷凍干燥設(shè)備不僅能夠生產(chǎn)出質(zhì)量高的干燥產(chǎn)品，還能夠用于研究不同物料的干燥工藝。
一、SFD技術(shù)的發(fā)展
自1948年Benson等首次利用噴霧冷凍技術(shù)研究蛋白質(zhì)粒子表面積以來，該技術(shù)已有70多年的發(fā)展歷程，獲得了一些具有代表意義的研究成果。例如：1964年，Werly等利用噴霧冷凍技術(shù)制得亞微粉狀產(chǎn)品，標(biāo)志著噴霧冷凍技術(shù)已發(fā)展到用于生產(chǎn)產(chǎn)品的階段；1989年，陳祖耀等最先借助SFD方法制備了Ba-Y-Cu-O體系復(fù)合氧化物超細(xì)粉；1994年該項技術(shù)申報了歐洲專利；1998年，Maa等首次提出應(yīng)用SFD技術(shù)制備蛋白質(zhì)微球；2006年，實(shí)現(xiàn)了常壓冷凍干燥替代減壓冷凍干燥，降低了SFD技術(shù)的能耗。經(jīng)過半個多世紀(jì)的發(fā)展，SFD技術(shù)正在逐步走向成熟。
二、SFD技術(shù)的原理
典型的SFD聯(lián)合了噴霧技術(shù)和冷凍干燥技術(shù)，主要由低溫噴霧裝置和冷凍干燥裝置組成。SFD過程示意圖見圖1，一般包含霧化、凍結(jié)和干燥3個步驟。
（圖片來源：但濟(jì)修等.噴霧冷凍干燥技術(shù)及其在難溶性藥物微�；械膽�(yīng)用）
（1）霧化
利用霧化裝置把需要干燥的液體霧化成為細(xì)小的霧滴。在噴霧過程中，使用低溫液體泵將儲存容器中的低溫液體加到收集容器中。
（2）凍結(jié)
上述霧滴在低溫的流體或氣體(空氣、液氮上方的低溫氮?dú)獾?作用下能快速冷卻和凍結(jié)，形成凍結(jié)的冰粉。收集容器底部安裝磁力攪拌器不斷攪拌液體，從而使樣品凍結(jié)均勻。
（3）干燥
待低溫液體揮發(fā)后，使用冷凍干燥裝置，對上述凍結(jié)粉末進(jìn)行干燥，最終獲得粉末狀的干燥成品。
三、SFD技術(shù)的特點(diǎn)
四、SFD技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀
4.1醫(yī)藥領(lǐng)域
采用SFD技術(shù)生產(chǎn)的藥品具有生物活性高、溶性好、粒徑可控等特點(diǎn)，而這些特點(diǎn)正是醫(yī)藥領(lǐng)域研究學(xué)者研究的重點(diǎn)，因此，SFD技術(shù)被廣泛研究用于鼻腔、表皮和肺部給藥等。
鼻腔給藥要求對于鼻腔給藥顆粒的空氣動力學(xué)直徑應(yīng)為4.8~23μm；而對于表皮給藥，空氣動力學(xué)直徑應(yīng)在40~70μm范圍內(nèi)。表皮給藥能明顯提高藥物生物利用度。HeikoSchiffter等人研究了高胰島素載藥量無針彈道藥物緩釋微粒的可行性，發(fā)現(xiàn)SFD法制備的高胰島素具有很高的穩(wěn)定性，適用于皮膚給藥。
（圖片來源：pixabay）
SFD技術(shù)在制劑中有著廣泛的應(yīng)用。該法制得的藥物顆粒具有密度低、疏松多孔、粒徑適中等特點(diǎn)，有利于肺部沉積，較傳統(tǒng)噴霧干燥法制品表現(xiàn)出更好的空氣動力學(xué)性能。同時，這類藥物顆粒能提高溶出度，有利于難溶性藥物的吸收。J.Y.Her等使用SFD法制備了優(yōu)化的卡那霉素，該工藝制備的抗菌藥物的氣動粒徑約為3.58μm，抗菌活性為95.7%～98.4%。顆粒的高孔隙率很明顯，更適合用于肺部。
4.2食品領(lǐng)域
SFD技術(shù)被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)高活性益生菌細(xì)胞、具有揮發(fā)性化合物的飲料粉、高質(zhì)量奶粉及其他粉類食品，由于生產(chǎn)過程在低溫下進(jìn)行，是保護(hù)高揮發(fā)風(fēng)味化合物的一種有效方法。王鋒等人對比了熱風(fēng)干燥、噴霧干燥，真空冷凍干燥和噴霧冷凍干燥等干燥方式對紫淮山制備粉體的影響，SFD制粉能夠得到綜合品質(zhì)更高的紫淮山全粉。
（圖片來源：pixabay）
4.3材料領(lǐng)域
近幾年，凍干法制備無機(jī)納米粉的應(yīng)用越來越廣，利用凍干法制備出了不同粒徑的納米粒子，研究者大都得出凍干法制備的納米粉具有粒徑均勻，純度高，無硬團(tuán)聚，比表面積大，粒徑小等特性。噴霧冷凍干燥較傳統(tǒng)冷凍干燥在制備納米粉體方面是更行之有效的一種方法。
BalaP.C.等人以16nm的初生粒徑氧化釔穩(wěn)定氧化鋯納米粉體懸浮液進(jìn)行噴霧冷凍干燥，研究凍結(jié)過程對粉體的影響。結(jié)果表明噴霧冷凍干燥后的納米粉體，具有更好的流動性和多孔結(jié)構(gòu)。
小結(jié)：
雖然SFD制備的產(chǎn)品具有很多優(yōu)良特性，但該技術(shù)仍然存在較多的局限性，還不能實(shí)現(xiàn)規(guī)�；a(chǎn)。另外，隨著SFD技術(shù)的應(yīng)用推廣，對設(shè)備的要求也越來越高，但是SFD設(shè)備目前還主要停留在實(shí)驗室，可用于工業(yè)生產(chǎn)的中試型和大型設(shè)備發(fā)展較慢，在一定程度上限制了噴霧冷凍干燥技術(shù)的發(fā)展。
參考來源：
1、楊杰，彭潤玲等. 噴霧冷凍干燥技術(shù)與設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀
2、但濟(jì)修，岳鵬飛等. 噴霧冷凍干燥技術(shù)及其在難溶性藥物微粒化中的應(yīng)用
3、王玨，朱壯志等. 噴霧冷凍干燥技術(shù)及其在吸入制劑中的應(yīng)用
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/青黎）
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