酶制劑是指酶經過提純、加工后的具有催化功能的生物制品。酶制劑應用領域不斷拓展,在食品、飼料、醫藥、紡織、造紙等行業的需求持續增加。例如,在食品行業,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、乳制品等生產的淀粉酶、蛋白酶等酶制劑的用量不斷上升;在醫藥領域,酶制劑在疾病診斷、生物制藥等方面的應用也日益廣泛。2021年我國酶制劑市場超過39億元人民幣,總產量為189萬噸,2016~2023年期間,我國酶制劑產量持續擴大。
隨著相關行業的發展,對酶制劑的質量和穩定性要求越來越高。造粒
噴霧干燥機能夠生產出粒度均勻、流動性好、穩定性強的酶制劑產品,符合行業規范和質量標準的提升趨勢,因此市場對其需求也會相應增加。江蘇龍鑫的噴霧干燥技術不斷創新和發展,在新型霧化器的研發、干燥工藝的優化、控制系統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企業的需求,從而拓展其市場應用空間。智能化控制系統可實時監測和調整干燥過程中的參數,提高生產效率和產品質量,降低能耗和成本,增強了產品的市場競爭力。
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,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致酶活性的喪失。
(1) 準備階段
檢查設備:檢查干燥機的各個部件是否完好,包括供料系統、干燥系統、除塵系統、加熱系統和電器系統等,確保連接牢固,無松動、泄漏等問題。
準備原料:將酶制劑溶液或懸浮液進行預處理,如過濾去除雜質、攪拌均勻、調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。
配置輔助設備:開啟空氣壓縮機、熱源等輔助設備,并檢查其運行狀態是否正常,確保能夠為干燥過程提供穩定的壓縮空氣和熱量。
(2) 參數設置階段
設定溫度:根據酶制劑的特性和干燥要求,通過溫度控制器設定干燥室的進風溫度和出風溫度,一般進風溫度在100℃~300℃之間,出風溫度則根據物料的干燥程度和酶活性的保持要求進行調整。
調節進料速度:依據干燥機的生產能力和物料的干燥特性,設置合適的進料速度,通常進料速度在5~50L/h之間,以確保物料能夠在干燥室內充分霧化和干燥,同時避免因進料過快導致干燥不完全或堵塞噴頭。
確定霧化參數:根據酶制劑的性質和所需顆粒的大小,選擇合適的霧化器類型,并調整霧化壓力、噴嘴大小等參數。
(3) 預熱階段
開啟預熱:打開干燥機的預熱功能,使干燥室內的溫度逐漸升高至設定的進風溫度,預熱時間一般為10~30分鐘,具體時間取決于干燥機的型號和干燥室的體積。
穩定溫度:在預熱過程中,密切關注干燥室內的溫度變化,確保溫度穩定在設定值附近,偏差不超過±5℃,以保證干燥過程的穩定性和酶制劑的干燥質量。
(4) 噴霧干燥階段
供料霧化:將預處理好的酶制劑溶液或懸浮液通過供料系統輸送至霧化器,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,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致酶活性的喪失。
干燥監測:在干燥過程中,通過溫度傳感器、濕度傳感器等監測設備,實時監測干燥室內的溫度、濕度、壓力等參數,并根據監測結果及時調整進料速度、進風溫度、出風溫度等參數,以確保干燥過程的穩定性和產品質量的一致性。
(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進行分離和收集,以提高產品的回收率。
質量檢測:對收集到的酶制劑顆粒進行質量檢測,包括粒度分布、水分含量、酶活性等指標的檢測,確保產品符合質量標準。若產品質量不符合要求,則需要對干燥工藝參數進行調整和優化,直至產品質量合格。
(6) 設備清洗與維護階段
設備清洗:在完成干燥作業后,及時關閉進料泵、加熱裝置、風機等設備,待干燥室內溫度降低至安全溫度后,對干燥機進行清洗。清洗內容包括清洗霧化器、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。
設備維護:定期對干燥機進行維護保養,檢查設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、控制系統進行檢查和維護,確保設備的正常運行;同時,對設備進行潤滑、防腐等處理,延長設備的使用壽命。
酶制劑造粒噴霧干燥機 性能特點
(1) 干燥速度快:料液經霧化后形成大量微小液滴,表面積大幅增加,與熱風氣流充分接觸,在極短時間內可蒸發95%~98%的水分,完成干燥僅需十幾秒到數十秒鐘,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險。
(2) 產品質量好: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,產品純度高,有利于后續的加工、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機保護功能和誤操作保護功能,關機時除風機外可立即停止運行,防止設備因誤操作而損壞,當風機和加熱器開關使用順序按錯時,機器會自動提醒,降低了操作人員因失誤對設備造成損害的概率。
(4) 溫度控制精準:運用先進的控溫技術,如實時調控PID恒溫控制技術,使全溫區控溫準確,進風溫度和出風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、干燥系統、除塵系統、加熱系統和電器系統組成,易于實現自動化作業。通常采用觸摸屏等先進的控制系統,可實現全自動控制和手動控制相結合,能方便地設定和調節噴霧工藝參數,如溫度、進料量、霧化壓力等,且運行流程清晰顯示,操作簡單穩定,管理很方便。
(6) 設備材料優質:為使物料不受污染和延長設備壽命,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,既保證了產品質量,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
調整物料濃度:在進料前,要對酶制劑溶液進行預處理,調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,以確保良好的霧化和干燥效果,同時減少酶失活的風險。
優化物料性質:還需要考慮物料的其他性質,如pH值、緩沖液成分等。有些酶在特定的pH值范圍內活性較高,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生不良影響。
(2) 設備設計和操作優化
干燥室結構設計:干燥機的干燥室設計也有助于保護酶的活性。例如,干燥室內部的結構應盡量避免產生物料堆積或局部過熱的區域,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均勻進行。
實時監測和反饋控制:在實際操作中,配備先進的監測系統,如溫度傳感器、濕度傳感器等,實時監測干燥室內的各種參數。通過反饋控制系統,根據監測到的數據及時調整進風溫度、進料速度等關鍵參數,保證干燥過程始終處于有利于酶活性保持的狀態。
(3) 選擇合適的干燥方式(并流或逆流)
并流干燥優勢: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同向流動。這種方式的優點是,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
選擇合適的進風溫度:酶是蛋白質,對溫度較為敏感。噴霧干燥機在工作時,要根據酶的熱穩定性來設定合適的進風溫度。一般來說,對于大多數酶制劑,進風溫度通常控制在100~200℃之間。例如,一些熱穩定性稍差的蛋白酶,進風溫度可能會設置在100~150℃,這樣可以避免酶蛋白在高溫下迅速變性失活。
優化出風溫度:出風溫度也是關鍵因素。通過合理控制進風溫度和進料速度,使干燥后的出風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。