簡介

噴霧干燥的原理

噴霧干燥是一種物理機械過程，其中液體在用熱氣流干燥之前被分散成細小的液滴。根據使用者的要求，有幾種霧化裝置可供選擇。比較常見的霧化器有壓力噴嘴、二流體噴嘴、超聲波噴嘴和旋轉圓盤。噴嘴的選擇主要取決于工藝的規模、進料的性質和最終產品的要求。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氣）將液體分散成細小的液滴，然后將其干燥。結合惰性氣體循環裝置 S-395，和除濕機 S-396（圖2），基于有機溶劑和水混合物的樣品可以使用小型噴霧干燥儀 S-300 進行處理。

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，也可以使用有機溶劑來幫助溶解提取物?？墒褂玫妮d體材料范圍很廣：在化妝品領域中經常使用多糖（麥芽糊精、淀粉、蔗糖、阿拉伯膠等）、蛋白質（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機材料。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。它提高了成分的穩定性，并減少了在儲存過程中可能出現的結塊風險。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、載體的性質和所需粉末的質量。最終產品的質量和霧化產量取決于載體材料的性質和霧化條件。這些會影響粉末的形態（粒度）和水分含量，這兩個參數會影響成分在成品中的溶解度。進入噴霧筒的空氣溫度、空氣流量、吸氣器設置、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/支撐材料的質量比或用于溶解萃取物的溶劑都是優化的參數，以獲得所需質量的粉末。

實驗室規模的噴霧干燥儀可以根據天然提取物的組成（圖2）和處理小樣品量來確定實驗室規模的最佳參數。然后，這些參數可以很容易地轉移到更高的產量，從而以固體形式有效地生產天然化妝品成分，滿足配方師的需求。

實驗步驟

本研究的重點是噴霧干燥松露橡樹的地面部分的提取物。該提取物通過水酒精浸泡（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，不適合用于化妝品（圖3）。

利用BUCHI小型噴霧干燥儀S-300，優化了實驗條件，得到了易于制劑的粉末，產量令人滿意，可用于工業應用。首先將干提取物稀釋在80/20的水酒精混合物中進行浸泡。選用麥芽糖糊精（葡萄糖當量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為1/2（表1）。待噴溶液中固體總濃度設定為 0.15 g/mL。

表1. 實驗條件

使用的參數如表2所示。使用三種不同的入口溫度（160°C、180°C和200°C）來評估其對噴霧干燥產品質量的影響（產量和粉末中的水分百分比）。這些測試是從20克提取物中進行的，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置

表3. 萃取液噴霧干燥試驗條件

實驗結果和討論

無論進口溫度如何，產率都大于或等于70%，這在實驗室規模上是令人滿意的（表4）。經驗表明，通過將這些參數轉移到工業規模，使用更大的干燥室，產量將達到95%左右。進口溫度為160℃時產率最高。

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

表4. 進口溫度對產量的影響

小型噴霧干燥儀 S-300 的干燥效率約為1升/小時，可在短時間內處理大量的萃取物，用于實驗室工作。此外，它非常容易使用，用戶可以通過玻璃模塊跟蹤霧化過程。

實驗室規模噴霧干燥儀（進口溫度160°C）上確定的參數是將用于工業生產抗老化橡木成分的參數。

實驗結論

BUCHI 小型噴霧干燥儀 S-300 可以獲得固體形式的成分，具有優異的產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。由于這種霧化過程，可以解決使用天然提取物時遇到的問題，從而滿足開發人員的期望。它的干燥效率和易用性使其成為開發天然化妝品成分需要的設備。

表5. 使用噴霧干燥萃取物的天然洗面乳示例