簡(jiǎn)介

噴霧干燥的原理

噴霧干燥是一種物理機(jī)械過(guò)程，其中液體在用熱氣流干燥之前被分散成細(xì)小的液滴。根據(jù)使用者的要求，有幾種霧化裝置可供選擇。比較常見(jiàn)的霧化器有壓力噴嘴、二流體噴嘴、超聲波噴嘴和旋轉(zhuǎn)圓盤。噴嘴的選擇主要取決于工藝的規(guī)模、進(jìn)料的性質(zhì)和最終產(chǎn)品的要求。小型噴霧干燥儀 S-300 配有二流體噴嘴，使用加壓氣體（通常是壓縮空氣或氮?dú)猓⒁后w分散成細(xì)小的液滴，然后將其干燥。結(jié)合惰性氣體循環(huán)裝置 S-395，和除濕機(jī) S-396（圖2），基于有機(jī)溶劑和水混合物的樣品可以使用小型噴霧干燥儀 S-300 進(jìn)行處理。

待噴樣品由萃取物和溶解在溶劑中的載體材料組成。水是常用的溶劑，也可以使用有機(jī)溶劑來(lái)幫助溶解提取物。可使用的載體材料范圍很廣：在化妝品領(lǐng)域中經(jīng)常使用多糖（麥芽糊精、淀粉、蔗糖、阿拉伯膠等）、蛋白質(zhì)（明膠、酪蛋白等）甚至合成聚合物（丙烯酸聚合物等）。也可以使用硅酸鹽或粘土等無(wú)機(jī)材料。材料的選擇主要取決于將納入該成分的成品的類型及其功能。麥芽糖糊精是一種多糖，由于其在水中的高溶解度、低粘度和形成穩(wěn)定乳液的能力，通常用于霧化天然提取物。它提高了成分的穩(wěn)定性，并減少了在儲(chǔ)存過(guò)程中可能出現(xiàn)的結(jié)塊風(fēng)險(xiǎn)。然而，需要注意使用最少量的載體材料，以避免降低活性成分的生物活性。干萃取物/固體載體的質(zhì)量比在1/1到1/10之間，這取決于萃取物的成分、載體的性質(zhì)和所需粉末的質(zhì)量。最終產(chǎn)品的質(zhì)量和霧化產(chǎn)量取決于載體材料的性質(zhì)和霧化條件。這些會(huì)影響粉末的形態(tài)（粒度）和水分含量，這兩個(gè)參數(shù)會(huì)影響成分在成品中的溶解度。進(jìn)入噴霧筒的空氣溫度、空氣流量、吸氣器設(shè)置、干燥氣體的濕度、待噴液體（萃取物+載體材料）中固體的總濃度、萃取物/支撐材料的質(zhì)量比或用于溶解萃取物的溶劑都是優(yōu)化的參數(shù)，以獲得所需質(zhì)量的粉末。

實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的噴霧干燥儀可以根據(jù)天然提取物的組成（圖2）和處理小樣品量來(lái)確定實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的最佳參數(shù)。然后，這些參數(shù)可以很容易地轉(zhuǎn)移到更高的產(chǎn)量，從而以固體形式有效地生產(chǎn)天然化妝品成分，滿足配方師的需求。

實(shí)驗(yàn)步驟

本研究的重點(diǎn)是噴霧干燥松露橡樹(shù)的地面部分的提取物。該提取物通過(guò)水酒精浸泡（水/乙醇，80/20,v/v）獲得了抗老化的特性，并以粘性糊狀物的形式呈現(xiàn)，不適合用于化妝品（圖3）。

利用BUCHI小型噴霧干燥儀S-300，優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)條件，得到了易于制劑的粉末，產(chǎn)量令人滿意，可用于工業(yè)應(yīng)用。首先將干提取物稀釋在80/20的水酒精混合物中進(jìn)行浸泡。選用麥芽糖糊精（葡萄糖當(dāng)量13.0 ~ 17.0%）作為載體材料。由于提取液粘度高，因此將提取液與麥芽糊精的重量比設(shè)為1/2（表1）。待噴溶液中固體總濃度設(shè)定為 0.15 g/mL。

表1. 實(shí)驗(yàn)條件

使用的參數(shù)如表2所示。使用三種不同的入口溫度（160°C、180°C和200°C）來(lái)評(píng)估其對(duì)噴霧干燥產(chǎn)品質(zhì)量的影響（產(chǎn)量和粉末中的水分百分比）。這些測(cè)試是從20克提取物中進(jìn)行的，這是具有顯著霧化收率的最小可用量（表3）。

表2. 橡木提取物噴霧干燥設(shè)置

表3. 萃取液噴霧干燥試驗(yàn)條件

實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論

無(wú)論進(jìn)口溫度如何，產(chǎn)率都大于或等于70%，這在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模上是令人滿意的（表4）。經(jīng)驗(yàn)表明，通過(guò)將這些參數(shù)轉(zhuǎn)移到工業(yè)規(guī)模，使用更大的干燥室，產(chǎn)量將達(dá)到95%左右。進(jìn)口溫度為160℃時(shí)產(chǎn)率最高。

所獲得的三種粉末的外觀對(duì)于整合到化妝品配方中是令人滿意的。它們的水分含量，估計(jì)在3%以下，也是合適的。

表4. 進(jìn)口溫度對(duì)產(chǎn)量的影響

小型噴霧干燥儀 S-300 的干燥效率約為1升/小時(shí)，可在短時(shí)間內(nèi)處理大量的萃取物，用于實(shí)驗(yàn)室工作。此外，它非常容易使用，用戶可以通過(guò)玻璃模塊跟蹤霧化過(guò)程。

實(shí)驗(yàn)室規(guī)模噴霧干燥儀（進(jìn)口溫度160°C）上確定的參數(shù)是將用于工業(yè)生產(chǎn)抗老化橡木成分的參數(shù)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論

BUCHI 小型噴霧干燥儀 S-300 可以獲得固體形式的成分，具有優(yōu)異的產(chǎn)量和令人滿意的特性，可以很容易地整合到化妝品配方中。表5展示了一種含有噴霧干燥提取物的面部洗液的自然配方。由于這種霧化過(guò)程，可以解決使用天然提取物時(shí)遇到的問(wèn)題，從而滿足開(kāi)發(fā)人員的期望。它的干燥效率和易用性使其成為開(kāi)發(fā)天然化妝品成分需要的設(shè)備。

表5. 使用噴霧干燥萃取物的天然洗面乳示例