中國粉體網訊 噴霧冷凍干燥（spray freeze drying，SFD）技術屬于一種非常規干燥技術，結合了噴霧干燥和冷凍干燥的優點，起初應用于產品價值較高的生物醫藥產業，近幾年在食品、醫藥、材料等領域都有了廣泛的應用。功能齊全的噴霧冷凍干燥設備不僅能夠生產出質量高的干燥產品，還能夠用于研究不同物料的干燥工藝。
一、SFD技術的發展
自1948年Benson等首次利用噴霧冷凍技術研究蛋白質粒子表面積以來，該技術已有70多年的發展歷程，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制得亞微粉狀產品，標志著噴霧冷凍技術已發展到用于生產產品的階段；1989年，陳祖耀等最先借助SFD方法制備了Ba-Y-Cu-O體系復合氧化物超細粉；1994年該項技術申報了歐洲專利；1998年，Maa等首次提出應用SFD技術制備蛋白質微球；2006年，實現了常壓冷凍干燥替代減壓冷凍干燥，降低了SFD技術的能耗。經過半個多世紀的發展，SFD技術正在逐步走向成熟。
二、SFD技術的原理
典型的SFD聯合了噴霧技術和冷凍干燥技術，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、凍結和干燥3個步驟。
（圖片來源：但濟修等.噴霧冷凍干燥技術及其在難溶性藥物微粒化中的應用）
（1）霧化
利用霧化裝置把需要干燥的液體霧化成為細小的霧滴。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
上述霧滴在低溫的流體或氣體(空氣、液氮上方的低溫氮氣等)作用下能快速冷卻和凍結，形成凍結的冰粉。收集容器底部安裝磁力攪拌器不斷攪拌液體，從而使樣品凍結均勻。
（3）干燥
待低溫液體揮發后，使用冷凍干燥裝置，對上述凍結粉末進行干燥，最終獲得粉末狀的干燥成品。
三、SFD技術的特點
四、SFD技術應用現狀
4.1醫藥領域
采用SFD技術生產的藥品具有生物活性高、溶性好、粒徑可控等特點，而這些特點正是醫藥領域研究學者研究的重點，因此，SFD技術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直徑應為4.8~23μm；而對于表皮給藥，空氣動力學直徑應在40~70μm范圍內。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，發現SFD法制備的高胰島素具有很高的穩定性，適用于皮膚給藥。
（圖片來源：pixabay）
SFD技術在制劑中有著廣泛的應用。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，有利于肺部沉積，較傳統噴霧干燥法制品表現出更好的空氣動力學性能。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食品領域
SFD技術被廣泛應用于生產高活性益生菌細胞、具有揮發性化合物的飲料粉、高質量奶粉及其他粉類食品，由于生產過程在低溫下進行，是保護高揮發風味化合物的一種有效方法。王鋒等人對比了熱風干燥、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更高的紫淮山全粉。
（圖片來源：pixabay）
4.3材料領域
近幾年，凍干法制備無機納米粉的應用越來越廣，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，無硬團聚，比表面積大，粒徑小等特性。噴霧冷凍干燥較傳統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定氧化鋯納米粉體懸浮液進行噴霧冷凍干燥，研究凍結過程對粉體的影響。結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構。
小結：
雖然SFD制備的產品具有很多優良特性，但該技術仍然存在較多的局限性，還不能實現規模化生產。另外，隨著SFD技術的應用推廣，對設備的要求也越來越高，但是SFD設備目前還主要停留在實驗室，可用于工業生產的中試型和大型設備發展較慢，在一定程度上限制了噴霧冷凍干燥技術的發展。
參考來源：
1、楊杰，彭潤玲等. 噴霧冷凍干燥技術與設備發展現狀
2、但濟修，岳鵬飛等. 噴霧冷凍干燥技術及其在難溶性藥物微粒化中的應用
3、王玨，朱壯志等. 噴霧冷凍干燥技術及其在吸入制劑中的應用
（中國粉體網編輯整理/青黎）
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