喷雾干燥技术已经成为一种重要的制造粉末颗粒产品的工艺,广泛的应用于实验室和工业生产。喷雾干燥产品所覆盖的领域包括了食品、医药、催化剂、染料、陶瓷等。然而传统的喷雾干燥技术所制备的产品颗粒的粒径分布很宽,物化性质不均一,对颗粒的成型机理研究,以及针对功能颗粒的性质性能的调控造成了相当的阻碍,并很大程度上降低了产品质量。本课题组自主研发了一种新型微流体喷雾干燥塔(Micro-fluidic jet spray dryer,MFJSD),能够产生性质性能均一可控的颗粒产品。MFJSD使用的核心硬件是一种自主研发的单分散液滴发生器(Micro-fluidic aerosol nozzle,MFAN),其能够将前驱液分散为均匀液滴,通过对干燥塔的设计,可以使均匀液滴经历相同的干燥过程,以得到均一的产品颗粒。使用MFJSD十分有利于喷雾干燥颗粒的成型科学机理方面的研究,进而实现更好的调控颗粒性质(尺寸、尺寸分布、密度、形貌、含水量等)和性能(流动性,吸湿性等)的目的。本论文介绍的研究工作主要分为三个部分:喷雾干燥制粒的理论基础研究,应用基础研究,以及产业化应用研究。在喷雾干燥制粒理论基础研究部分,首先用新型微流体喷雾干燥塔制备了几种常见的药物载体颗粒(乳糖、海藻酸钠、壳聚糖、淀粉、赖氨酸、分离乳清蛋白),发现颗粒的形貌可通过改变前驱液的组成和干燥温度来控制,最终分子的迁移速率和水分子的蒸发速率的竞争决定了颗粒的形貌和尺寸,提出了喷雾干燥制备功能颗粒的成型机理;其次研究了液滴的尺寸及前驱液中表面活性物质量对颗粒表面组成的影响,发现表面活性物质在表面发生富集,但富集程度随液滴尺寸的变化不明显。在喷雾干燥制粒应用基础研究部分,选用了羟丙基甲基纤维素邻苯二甲酸酯(HPMCP)为载体,氢化可的松和赖氨酸为疏水性和亲水性模拟药物,研究了前驱液中药物与载体的配比、溶剂种类、干燥温度对颗粒物化性质及药物释放的影响。发现使用挥发性较高的溶剂和干燥温度所得颗粒的尺寸较大,形貌更加不规则,颗粒表面更加密实。药物的释放决定于颗粒本身的性质、药物的种类、释放介质的pH。值得一提是,使用挥发性较大的溶剂和较大的干燥温度所的颗粒能够更好的保护药物在模拟胃部的释放,这可能是因为颗粒更加密实的结构所起,这种颗粒有潜力用于定向给药领域。在喷雾干燥制粒产业化应用研究部分,针对市场需求的鲜马奶粉,首先在实验室探究了重要的前处理工艺参数(均质、杀菌、浓缩)及干燥条件(干燥温度)对马奶粉质量(形貌、尺寸、密度、含水量、浸润性)的影响,在此基础上实现了对工厂生产马奶粉的指导并明显提高了产品质量。