喷雾干燥具有高产量、低成本、易于自动化等优点,在日化、制药、食品等行业中得到广泛应用。文献指出,在喷雾干燥过程中,多组分溶质均匀分布的前驱液经喷雾干燥后有时会出现组分分层现象,形成具有特殊核壳结构的颗粒,这种结构对颗粒的稳定性、复水性、流动性等特性有着重要影响。目前对产生这种现象的解释有一些机理假说,如马格尼流导致组分分离、表面张力不同导致组分分离、溶质扩散速率不同导致组分分离等。根据这些假说,多组分溶质在液滴干燥的过程中存在相对迁移现象,影响迁移行为的因素包括溶质的扩散速率、溶解度、表面活性、疏水性等。为明确多组分液滴中溶质溶解度对液滴干燥动力学与颗粒形成过程的影响,本课题采用高溶解度的蔗糖作为研究对象,探索液滴干燥过程中蔗糖液滴的干燥动力学,对比不同溶解度的溶质在干燥过程中的迁移行为以及在干颗粒中的组分分布,以明确迁移行为对颗粒形成过程的影响。具体研究内容如下:(1)对10 wt.%、30 wt.%、50 wt.%蔗糖溶液进行了单液滴干燥实验,计算蔗糖液滴的收缩动力学与干燥动力学。以收缩趋近于理想收缩的蔗糖作为参照物,建立了差异收缩率模型(Differential Shrinkage Approach,DSA),使用DSA对乳糖、甘露醇与三种固含量的脱脂奶在不同干燥条件下的自由水分蒸发阶段及表壳形成过程进行了分析,发现溶质的溶解度在一定程度上影响液滴收缩动力学,但它不是决定收缩动力学的唯一因素。采用Reaction Engineering Approach(REA)对三种浓度的蔗糖液滴的干燥动力学进行了分析,结果显示在含水量小于1 kg/kg时,不同初始浓度的蔗糖液滴标准活化能曲线能很好地重合在一起,说明蔗糖液滴在干燥后期的干燥行为不受初始浓度的影响,进一步支持了蔗糖的收缩基本符合理想收缩。(2)第二章以具有理想收缩特性的蔗糖作为对照样,研究常见模型药物罗丹明B对具有核壳结构的复合载体颗粒其形貌与颗粒形成过程的影响。实验结果显示,加入蔗糖或罗丹明B不会影响载体颗粒的核壳结构,但加入的罗丹明B主要分布在载体颗粒的壳结构中,当罗丹明B浓度为1.5 mg/m L时,初始表壳从原本不溶于水变为溶于水,而干颗粒的表面形貌从平滑变成褶皱;而加入蔗糖对颗粒表壳形成过程没有明显影响。可见,蔗糖与罗丹明B的不同材料性质,极有可能影响了干燥过程中二者的迁移行为,造成了干颗粒性能的差异。(3)为定量研究溶解度对溶质迁移行为的影响,在本章中采用蔗糖、乳糖、甘露醇配置三种固含量为20 wt.%的双糖体系溶液,每种溶液中两种糖类的比例均为1:1,在单液滴干燥实验后,分别溶出双糖颗粒的表面层、中间层与核心层,使用HPLC对每一层中糖类的浓度进行定量分析。实验结果表明,蔗糖与甘露醇(S/M)所组成的颗粒,在外、中、内三层,二者的浓度比为0.9732、1.1442和0.9929;而乳糖与甘露醇(L/M)颗粒的三层结构中的浓度比为1.2493、1.2414、0.9830;蔗糖与乳糖(S/L)的浓度比为0.9851、0.9895和0.9824;与标准样品中S/M、L/M、S/L的值1.0156、1.0565和0.9725进行对比,发现蔗糖与甘露醇、乳糖与甘露醇两种双糖体系在干燥中发生了溶质的相对迁移,而乳糖和蔗糖混合液滴的相对迁移行为不明显,结合三种物质的溶解度,说明干燥过程中出现的组分分离并不直接取决于溶质的溶解度。(4)课题进一步研究了蔗糖溶液与乳糖溶液所构成的液体弹珠液滴的干燥动力学。实验分别配制10 wt.%的蔗糖与乳糖溶液,将2 u L的液滴转移至铺满聚四氟乙烯(PTFE)粉末的培养皿中,使液滴表面充分被PTFE粉末所包裹,制备成液体弹珠。PTFE选用三种不同的粒径尺寸:1μm、35μm、及前两种混合而成的1&35μm。实验结果表明,不同PTFE的粒径尺寸不会影响液滴的干燥动力学,蔗糖与乳糖溶液制备的液体弹珠在干燥过程中的质量变化及直径变化与纯液滴的干燥动力学相吻合。