Nano spraytork
Nano spraytorkar hänvisar till att använda spraytorkning för att skapa partiklar i nanometerintervallet. Spraytorkning är en skonsam metod för att framställa pulver med en definierad partikelstorlek av lösningar, dispersioner och emulsioner som används i stor utsträckning för läkemedel, livsmedel, bioteknik och andra industriella materialsynteser.
Tidigare var begränsningarna för spraytorkning partikelstorleken (minst 2 mikrometer ), utbytet (maximalt cirka 70 %) och provvolymen (minst 50 ml för enheter i labbskala). På senare tid har minsta partikelstorlek reducerats till 300 nm , utbyten upp till 90 % är möjliga och provmängden kan vara så liten som 1 ml. Dessa utökade gränser är möjliga på grund av ny teknisk utveckling av spruthuvudet, värmesystemet och den elektrostatiska partikeluppsamlaren. För att understryka de små partikelstorlekar som är möjliga med denna nya teknologi, har den beskrivits som "nano" spraytorkning. De minsta partiklarna som produceras är dock i det submikrometer som är vanligt för fina partiklar snarare än på nanometerskalan för ultrafina partiklar .
Funktionsprincip
Funktionsprincipen är i princip densamma som med vanliga spraytorkar. Det finns bara olika tekniker som används för att göra liknande saker.
Torkgasen kommer in i systemet via värmaren. En ny typ av värmesystem möjliggör laminärt luftflöde . Sprayhuvudet sprutar de fina dropparna med en snäv storleksfördelning in i torkkammaren. Dropparna torkar och blir fasta partiklar. De fasta partiklarna separeras i den elektrostatiska partikeluppsamlaren. [avgaserna] filtreras och skickas till ett dragskåp eller miljön. Inloppstemperaturen styrs av en temperatursensor. och kan vara mycket farlig även på grund av partiklar
Ansökningar
Läkemedel : Denna teknik används i stor utsträckning på läkemedelsmarknaden . På grund av de små provmängderna och det höga utbytet är det idealiskt för spraytorkning av dyra ämnen i grundforskning. Följande lista visar exempel på vad som är möjligt:
- Inhalerbara läkemedel för torrpulverinhalatorer ( DPI)
- Nano- och mikroinkapsling av liposomer
- Stabilisering av värmekänsliga vacciner , insulin , tillväxthormoner
- Inkapsling av nanopartikelläkemedel för hög biotillgänglighet
- Nanokapslar av biologiskt nedbrytbara polymerer ( laktider , glykolider )
- Porösa läkemedelsbärare för nanopartikelsuspensioner
- Hjälpämnen för studier av kontrollerad läkemedelsfrisättning: trehalos , mannitol , laktos , HPMC , PVA , kitosan , dextrin , PLGA , stärkelse , gelatin
Materialvetenskap : Denna nya teknik erbjuder nya möjligheter inom materialvetenskap , speciellt inom nanomaterialområdet . Nu är det möjligt att spraytorka fina partiklar. Följande lista visar exempel på vad som är möjligt:
- Fina metallpartiklar för nya katalysatorer
- Fina magnetiska pulver
- Kolnanorör som tillsatser
- Högpresterande keramik med nya strukturer och hög specifik yta
- Titanoxidpartiklar _
- Nanopartikelsuspensioner för agglomeration
- Agglomerat av nanopartiklar av kiseloxid
- Finaste pigment för färger och beläggningar
Mat : Även inom livsmedelsvetenskap erbjuder denna teknik nya möjligheter. Särskilt inom det för närvarande pulserande området funktionell mat visar följande lista exempel på vad som är möjligt:
- Nanomat – Funktionella tillsatser
- Inkapsling av fruktaromer , smaker eller parfymer
- Spraytorkning av fina pulveraromer för djurfoder
- Inkapsling av fiskolja för luktskydd
- Vitaminer , andra livsmedelstillsatser, etc.
Sprayhuvud
En av de tre nya teknologierna som gör "nano" spraytorkning möjlig är sprayhuvudet. Ett piezoelektriskt system vibrerar exakt ett fint nät . Vibration ger fina droppar med en snäv storleksfördelning .
Värmesystem
Inom området "nano" spraytorkning används ett nytt värmesystem för att tillhandahålla torkgasen för att producera partiklarna. Gasflödet i systemet är laminärt och inte turbulent som vid vanlig spraytorkning. Fördelen med ett laminärt flöde är att partiklarna faller rakt ner från sprayhuvudet och inte fastnar på glasväggen.
Det laminära flödet produceras genom att luften pressas genom ett poröst metallskum .
Elektrostatisk partikeluppsamlare
För att samla upp de mycket fina partiklarna används en ny teknik inom området "nano" spraytorkning. Anledningen är att vanlig cyklonteknik beror på partikelmassan; partiklar mindre än 2 μm kan inte separeras och istället lämna systemet tillsammans med avgaserna.
Den elektrostatiska partikeluppsamlaren laddar de torra partiklarnas yta och avleder dem med ett elektriskt fält. För att producera det elektriska fältet läggs en hög spänning (16 kV) på ett runt kollektorrör. Det elektriska fältet byggs upp mellan den inre väggen av kollektorröret och spetsarna på en jordad stjärnelektrod. För att ha en låg energinivå i systemet är strömmen mycket låg.
Efter att ha avböjts stannar partiklarna vid innerväggen av partikeluppsamlarröret och är helt oladdade. Denna separationsmetod fungerar bra för alla typer av material.
Effektiviteten hos den elektrostatiska partikeluppsamlaren är mycket hög: 99 % av alla partiklar som kommer in i systemet samlas upp.
