酶制劑是指酶經(jīng)過提純、加工后的具有催化功能的生物制品。酶制劑應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展,在食品、飼料、醫(yī)藥、紡織、造紙等行業(yè)的需求持續(xù)增加。例如,在食品行業(yè),隨著人們對健康食品和功能性食品的需求增長,用于面包、果汁、乳制品等生產(chǎn)的淀粉酶、蛋白酶等酶制劑的用量不斷上升;在醫(yī)藥領(lǐng)域,酶制劑在疾病診斷、生物制藥等方面的應(yīng)用也日益廣泛。2021年我國酶制劑市場超過39億元人民幣,總產(chǎn)量為189萬噸,2016~2023年期間,我國酶制劑產(chǎn)量持續(xù)擴大。
隨著相關(guān)行業(yè)的發(fā)展,對酶制劑的質(zhì)量和穩(wěn)定性要求越來越高。造粒
噴霧干燥機能夠生產(chǎn)出粒度均勻、流動性好、穩(wěn)定性強的酶制劑產(chǎn)品,符合行業(yè)規(guī)范和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的提升趨勢,因此市場對其需求也會相應(yīng)增加。江蘇龍鑫的噴霧干燥技術(shù)不斷創(chuàng)新和發(fā)展,在新型霧化器的研發(fā)、干燥工藝的優(yōu)化、控制系統(tǒng)的智能化等方面成果頗豐,使得酶制劑造粒噴霧干燥機的性能和效率不斷提高,能夠更好地滿足生產(chǎn)企業(yè)的需求,從而拓展其市場應(yīng)用空間。智能化控制系統(tǒng)可實時監(jiān)測和調(diào)整干燥過程中的參數(shù),提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量,降低能耗和成本,增強了產(chǎn)品的市場競爭力。
酶制劑造粒噴霧干燥機 工作流程
酶制劑溶液或懸浮液通過進料裝置被輸送至噴霧干燥機的頂部,在高速離心力或壓力的作用下,物料被霧化成微小的液滴。這些液滴與從干燥機底部進入的熱空氣充分接觸,在瞬間完成水分的蒸發(fā),形成干燥的酶制劑顆粒。熱空氣與物料并流或逆流而行,使干燥過程更加高效,同時避免物料過熱而導(dǎo)致酶活性的喪失。
(1) 準(zhǔn)備階段
檢查設(shè)備:檢查干燥機的各個部件是否完好,包括供料系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和電器系統(tǒng)等,確保連接牢固,無松動、泄漏等問題。
準(zhǔn)備原料:將酶制劑溶液或懸浮液進行預(yù)處理,如過濾去除雜質(zhì)、攪拌均勻、調(diào)整濃度至適宜范圍等,以保證物料具有良好的流動性和霧化效果。
配置輔助設(shè)備:開啟空氣壓縮機、熱源等輔助設(shè)備,并檢查其運行狀態(tài)是否正常,確保能夠為干燥過程提供穩(wěn)定的壓縮空氣和熱量。
(2) 參數(shù)設(shè)置階段
設(shè)定溫度:根據(jù)酶制劑的特性和干燥要求,通過溫度控制器設(shè)定干燥室的進風(fēng)溫度和出風(fēng)溫度,一般進風(fēng)溫度在100℃~300℃之間,出風(fēng)溫度則根據(jù)物料的干燥程度和酶活性的保持要求進行調(diào)整。
調(diào)節(jié)進料速度:依據(jù)干燥機的生產(chǎn)能力和物料的干燥特性,設(shè)置合適的進料速度,通常進料速度在5~50L/h之間,以確保物料能夠在干燥室內(nèi)充分霧化和干燥,同時避免因進料過快導(dǎo)致干燥不完全或堵塞噴頭。
確定霧化參數(shù):根據(jù)酶制劑的性質(zhì)和所需顆粒的大小,選擇合適的霧化器類型,并調(diào)整霧化壓力、噴嘴大小等參數(shù)。
(3) 預(yù)熱階段
開啟預(yù)熱:打開干燥機的預(yù)熱功能,使干燥室內(nèi)的溫度逐漸升高至設(shè)定的進風(fēng)溫度,預(yù)熱時間一般為10~30分鐘,具體時間取決于干燥機的型號和干燥室的體積。
穩(wěn)定溫度:在預(yù)熱過程中,密切關(guān)注干燥室內(nèi)的溫度變化,確保溫度穩(wěn)定在設(shè)定值附近,偏差不超過±5℃,以保證干燥過程的穩(wěn)定性和酶制劑的干燥質(zhì)量。
(4) 噴霧干燥階段
供料霧化:將預(yù)處理好的酶制劑溶液或懸浮液通過供料系統(tǒng)輸送至霧化器,在高速離心力或壓力的作用下,物料被霧化成微小的液滴,液滴直徑一般在10~100μm之間。
熱交換干燥:霧化后的液滴與從干燥室底部進入的熱空氣充分接觸,在瞬間完成水分的蒸發(fā),形成干燥的酶制劑顆粒。熱空氣與物料并流或逆流而行,使干燥過程更加高效,同時避免物料過熱而導(dǎo)致酶活性的喪失。
干燥監(jiān)測:在干燥過程中,通過溫度傳感器、濕度傳感器等監(jiān)測設(shè)備,實時監(jiān)測干燥室內(nèi)的溫度、濕度、壓力等參數(shù),并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果及時調(diào)整進料速度、進風(fēng)溫度、出風(fēng)溫度等參數(shù),以確保干燥過程的穩(wěn)定性和產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。
(5) 出料階段
顆粒收集:干燥后的酶制劑顆粒在重力作用下逐漸沉降至干燥室底部,通過出料口排出并收集到集料桶中。對于一些較細的顆粒,可能會隨干燥空氣一起排出,此時需要通過除塵系統(tǒng)進行分離和收集,以提高產(chǎn)品的回收率。
質(zhì)量檢測:對收集到的酶制劑顆粒進行質(zhì)量檢測,包括粒度分布、水分含量、酶活性等指標(biāo)的檢測,確保產(chǎn)品符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。若產(chǎn)品質(zhì)量不符合要求,則需要對干燥工藝參數(shù)進行調(diào)整和優(yōu)化,直至產(chǎn)品質(zhì)量合格。
(6) 設(shè)備清洗與維護階段
設(shè)備清洗:在完成干燥作業(yè)后,及時關(guān)閉進料泵、加熱裝置、風(fēng)機等設(shè)備,待干燥室內(nèi)溫度降低至安全溫度后,對干燥機進行清洗。清洗內(nèi)容包括清洗霧化器、干燥室、管道、過濾器等部件,以防止物料殘留和堵塞,影響下次使用。
設(shè)備維護:定期對干燥機進行維護保養(yǎng),檢查設(shè)備的各個部件是否磨損、老化,及時更換損壞的部件;對電器系統(tǒng)、控制系統(tǒng)進行檢查和維護,確保設(shè)備的正常運行;同時,對設(shè)備進行潤滑、防腐等處理,延長設(shè)備的使用壽命。
酶制劑造粒噴霧干燥機 性能特點
(1) 干燥速度快:料液經(jīng)霧化后形成大量微小液滴,表面積大幅增加,與熱風(fēng)氣流充分接觸,在極短時間內(nèi)可蒸發(fā)95%~98%的水分,完成干燥僅需十幾秒到數(shù)十秒鐘,能有效減少酶制劑在干燥過程中受熱時間,降低酶活性喪失的風(fēng)險。
(2) 產(chǎn)品質(zhì)量好:霧化后的液滴在干燥過程中形成球狀顆粒,粒度分布較為均勻,具有良好的流動性和溶解性,產(chǎn)品純度高,有利于后續(xù)的加工、儲存和使用。
(3) 具有保護功能:一些先進的酶制劑造粒噴霧干燥機具備關(guān)機保護功能和誤操作保護功能,關(guān)機時除風(fēng)機外可立即停止運行,防止設(shè)備因誤操作而損壞,當(dāng)風(fēng)機和加熱器開關(guān)使用順序按錯時,機器會自動提醒,降低了操作人員因失誤對設(shè)備造成損害的概率。
(4) 溫度控制精準(zhǔn):運用先進的控溫技術(shù),如實時調(diào)控PID恒溫控制技術(shù),使全溫區(qū)控溫準(zhǔn)確,進風(fēng)溫度和出風(fēng)溫度的控溫精度可達到±0。5℃~±1℃,能夠更好地滿足酶制劑干燥過程中對溫度的嚴(yán)格要求,確保干燥效果和酶活性。
(5) 操作控制方便:工藝流程相對簡單,主要由供料系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和電器系統(tǒng)組成,易于實現(xiàn)自動化作業(yè)。通常采用觸摸屏等先進的控制系統(tǒng),可實現(xiàn)全自動控制和手動控制相結(jié)合,能方便地設(shè)定和調(diào)節(jié)噴霧工藝參數(shù),如溫度、進料量、霧化壓力等,且運行流程清晰顯示,操作簡單穩(wěn)定,管理很方便。
(6) 設(shè)備材料優(yōu)質(zhì):為使物料不受污染和延長設(shè)備壽命,凡與物料接觸部分,一般均采用不銹鋼材料制作,部分部件還會采用透明的高硼硅耐熱玻璃材料,既保證了產(chǎn)品質(zhì)量,又便于觀察干燥過程。
酶制劑造粒噴霧干燥機 保證酶活性的措施
(1) 控制物料濃度和性質(zhì)
調(diào)整物料濃度:在進料前,要對酶制劑溶液進行預(yù)處理,調(diào)整其濃度至合適范圍。如果濃度過高,溶液的粘度會增大,霧化效果變差,導(dǎo)致干燥不均勻,局部過熱可能會使酶失活;如果濃度過低,雖然霧化效果好,但會增加干燥時間和成本。通常,會將酶制劑溶液的濃度控制在一定范圍內(nèi),以確保良好的霧化和干燥效果,同時減少酶失活的風(fēng)險。
優(yōu)化物料性質(zhì):還需要考慮物料的其他性質(zhì),如pH值、緩沖液成分等。有些酶在特定的pH值范圍內(nèi)活性較高,因此在制備酶制劑溶液時,要確保其pH值處于適宜的范圍,并且緩沖液成分不會對酶的活性產(chǎn)生不良影響。
(2) 設(shè)備設(shè)計和操作優(yōu)化
干燥室結(jié)構(gòu)設(shè)計:干燥機的干燥室設(shè)計也有助于保護酶的活性。例如,干燥室內(nèi)部的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量避免產(chǎn)生物料堆積或局部過熱的區(qū)域,確保熱空氣能夠均勻地與霧化后的液滴接觸,使干燥過程在整個干燥室內(nèi)均勻進行。
實時監(jiān)測和反饋控制:在實際操作中,配備先進的監(jiān)測系統(tǒng),如溫度傳感器、濕度傳感器等,實時監(jiān)測干燥室內(nèi)的各種參數(shù)。通過反饋控制系統(tǒng),根據(jù)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)及時調(diào)整進風(fēng)溫度、進料速度等關(guān)鍵參數(shù),保證干燥過程始終處于有利于酶活性保持的狀態(tài)。
(3) 選擇合適的干燥方式(并流或逆流)
并流干燥優(yōu)勢:在噴霧干燥過程中,熱空氣與霧化后的酶制劑液滴的流動方式有并流和逆流兩種。并流干燥方式是指熱空氣和液滴在干燥室內(nèi)同向流動。這種方式的優(yōu)點是,在干燥初期,液滴溫度較低,而此時與它接觸的熱空氣溫度zui高,能夠快速蒸發(fā)水分;隨著干燥過程的進行,液滴溫度逐漸升高,但此時與之接觸的熱空氣溫度已經(jīng)有所降低,從而避免了酶制劑在干燥后期因接觸高溫空氣而失活,尤其適用于熱敏性的酶制劑。
(4) 控制干燥溫度
選擇合適的進風(fēng)溫度:酶是蛋白質(zhì),對溫度較為敏感。噴霧干燥機在工作時,要根據(jù)酶的熱穩(wěn)定性來設(shè)定合適的進風(fēng)溫度。一般來說,對于大多數(shù)酶制劑,進風(fēng)溫度通常控制在100~200℃之間。例如,一些熱穩(wěn)定性稍差的蛋白酶,進風(fēng)溫度可能會設(shè)置在100~150℃,這樣可以避免酶蛋白在高溫下迅速變性失活。
優(yōu)化出風(fēng)溫度:出風(fēng)溫度也是關(guān)鍵因素。通過合理控制進風(fēng)溫度和進料速度,使干燥后的出風(fēng)溫度保持在較低水平,確保酶制劑在離開干燥機時溫度不會過高。通常,出風(fēng)溫度會盡量控制在60~80℃以下,讓酶在相對溫和的溫度條件下完成干燥過程。