Последние достижения в области распылительной сушки
https://doi.org/10.20914/2310-1202-2025-3-207-216
Аннотация
В обзоре представлен анализ современных тенденций и технологических инноваций в области распылительной сушки — высокоэффективного метода получения порошкообразных материалов из жидкотекучих сред. Несмотря на более чем полуторавековую историю, этот процесс продолжает активно развиваться, что обусловлено потребностью в снижении энергозатрат, повышении управляемости характеристик частиц и минимизации экологической нагрузки. Статья детально рассматривает устройство классических распылительных сушилок, включая стадии диспергирования, сушки и сепарации. Проведен сравнительный анализ различных типов распылительных устройств (центробежных, гидравлических, пневматических, ультразвуковых и электростатических), а также конфигураций сушильных камер, определяющих термическую историю продукта и его конечные свойства. Центральное место в работе занимает описание перспективных технологических модификаций, расширяющих границы применения традиционной сушки. Среди них выделяются нанораспылительная сушка для получения субмикронных частиц с узким распределением по размерам, распылительная сублимационная сушка, обеспечивающая сохранность высокопористой структуры термолабильных материалов, а также методы с применением импульсного горения, вакуума и перегретого пара, позволяющие значительно снизить термическую нагрузку и повысить энергетическую эффективность процесса. Отдельно рассматриваются подходы к совмещению сушки с инкапсулированием, агломерацией и получением аморфных дисперсий. Проведенный анализ показывает, что современное развитие технологии носит целенаправленный характер и тесно связано с запросами высокотехнологичных отраслей, таких как фармацевтика, биотехнологии и производство функциональных материалов. Приоритетными направлениями дальнейших исследований являются разработка адаптивных систем управления с элементами искусственного интеллекта, создание замкнутых энерго- и ресурсосберегающих циклов, а также углублённое моделирование процессов формирования частиц для прецизионного конструирования порошков с заданными функциональными свойствами.
Об авторах
А. В. МосюроваРоссия
инженер, кафедра химического и фармацевтического инжиниринга, ул. Героев Панфиловцев, д. 20, г. Москва, 125480, Россия
Н. В. Меньшутина
д.т.н., профессор, зав. кафедрой, кафедра химического и фармацевтического инжиниринга, ул. Героев Панфиловцев, д. 20, г. Москва, 125480, Россия
Список литературы
1. Лыков М.В., Леончик Б.И. Распылительные сушилки. Основы теории и расчета. Москва: Машиностроение, 1966. 331 с.
2. Filková I., Huang L.X., Mujumdar A.S. Industrial spray drying systems // Handbook of industrial drying. 2006. V. 3. P. 215–256.
3. Camacho-Lie M., Allendes A., Mancilla C., Illanes A., Vera C. Factors influencing droplet size in pneumatic and ultrasonic atomization and its application in food processing // Discover Food. 2023. V. 3. № 1. P. 23. doi: 10.1007/s44187-023-00065-5.
4. Ziaee A., Seyed A., Mortazavi A., Tabatabaeekoloor R. Spray drying of food: principles and applications // Drying Technology in Food Processing. Woodhead Publishing, 2023. P. 23–155. doi: 10.1016/B978-0-12-819895-7.00010-9.
5. Bhandari B.R., Patel K.C., Chen X.D. Spray drying of food materials-process and product characteristics // Drying technologies in food processing. 2008. V. 4. P. 113–157.
6. Тимонин А.С., Божко Г.В., Борщев В.Я. и др. Оборудование нефтегазопереработки, химических и нефтехимических производств: учебник для вузов. В 2 кн. Кн. 2. Москва: Инфра-Инженерия, 2019. 476 с.
7. Акулич П.В. Расчеты сушильных и теплообменных установок. Минск: Беларус. навука, 2010. 443 с.
8. Khaire R.A., Gogate P.R. Novel approaches based on ultrasound for spray drying of food and bioactive compounds // Drying Technology. 2021. V. 39. № 12. P. 1832–1853. doi: 10.1080/07373937.2020.1804926.
9. RPM Solutions, Inc. URL: https://www.rpmsolutions.com/products-services/atomizer-parts-new/240mm-titanium-wheel/ (дата обращения: 12.08.2025).
10. GEA. URL: https://www.gea.com/en/assets/170518/ (дата обращения: 12.09.2025).
11. Salman A.D., Hounslow M., Seville J.P.K. (ed.). Granulation. Elsevier, 2006. 1592 с.
12. Spraying Systems Co. Бюллетень продукции. URL: https://www.spray.com/-/media/dam/industrial/usa/sales-material/product-market-bulletin/b695c_spraydry_bulletin.pdf (дата обращения: 12.09.2025).
13. Hoerbiger. URL: https://www.piezoproducts.com/products-solutions/ultrasonic-atomizers/ (дата обращения: 12.09.2025).
14. Lastow O., Andersson J., Nilsson A., Balachandran W. Low-Voltage Electrohydrodynamic (EHD) Spray Drying of Respirable Particles // Pharmaceutical Development and Technology. 2007. V. 12. № 2. P. 175–181. doi: 10.1080/10837450701212594.
15. Chutani D., Huppertz T., Murphy E. Application of Electric Field Technologies in the Manufacture of Food Powders and the Retention of Bioactive Compounds // Powders. 2023. V. 2. № 1. P. 135–150. doi: 10.3390/powders2010010.
16. Cal K., Sollohub K. Spray drying technique. I: Hardware and process parameters // Journal of Pharmaceutical Sciences. 2010. V. 99. № 2. P. 575–586. doi: 10.1002/jps.21886.
17. Boda S.K., Li X., Xie J. Electrospraying an enabling technology for pharmaceutical and biomedical applications: A review // Journal of Aerosol Science. 2018. V. 125. P. 164–181. doi: 10.1016/j.jaerosci.2018.04.002.
18. Bhushani J.A., Anandharamakrishnan C. Electrospinning and electrospraying techniques: Potential food based applications // Trends in Food Science and Technology. 2014. V. 38. № 1. P. 21–33. doi: 10.1016/j.tifs.2014.03.004.
19. Masum A.K.M., Saxena J., Zisu B. Electrostatic spray drying of high oil load emulsions, milk and heat sensitive biomaterials // Food Engineering Innovations Across the Food Supply Chain. 2022. P. 237–246. doi: 10.1016/B978-0-12-821292-9.00022-4.
20. Jayaprakash P., Pandit P., Durgalakshmi D., Vijayakumar P.S., Balakrishnan A., Rameshbabu P., Shanmugam R., Gopi S. Encapsulation of bioactive compounds using competitive emerging techniques: Electrospraying, nano spray drying, and electrostatic spray drying // Journal of Food Engineering. 2023. V. 339. P. 111260. doi: 10.1016/j.jfoodeng.2022.111260.
21. Пат. US20230240314A1 (США). Electrostatic spray dried active compound powders and production method thereof / Zisu B., Masum A.K.M., Pham B.L., Thenin M., Maudhuit A., Beaupeux E., Ackerman T.E., Rusch J.T., Wee Sit L.J.; заявл. 21.10.2021; опубл. 27.07.2023.
22. Bellinghausen R. Spray drying from yesterday to tomorrow: An industrial perspective // Drying Technology. 2019. V. 37. № 5. P. 612–622. doi: 10.1080/07373937.2018.1517778.
23. Wawrzyniak P., Jaskulski M., Piatkowski M., Sobulska M., Zbicinski I., Egan S. Experimental detergent drying analysis in a counter-current spray dryer with swirling air flow // Drying Technology. 2019. V. 38. № 2. P. 108–116. doi: 10.1080/07373937.2019.1626878.
24. Jiang N., Kumar G.D., Chen J., Mishra A., Solval K.M. Comparison of concurrent and mixed-flow spray drying on viability, growth kinetics and biofilm formation of Lactobacillus rhamnosus GG microencapsulated with fish gelatin and maltodextrin // LWT. 2020. V. 124. P. 109200. doi: 10.1016/j.lwt.2020.109200.
25. Santos D., Maurício A.C., Sencadas V., Santos J.D., Fernandes M.H., Gomes P.S. Spray Drying: An Overview // Biomaterials – Physics and Chemistry. New Edition. 2018. P. 237–258. doi: 10.5772/intechopen.72247.
26. Samborska K., Poozesh S., Barańska A., Sobulska M., Jedlińska A., Arpagaus C., Malekjani N., Jafari S.M. Innovations in spray drying process for food and pharma industries // Journal of Food Engineering. 2022. V. 321. P. 110960. doi: 10.1016/j.jfoodeng.2022.110960.
27. Mujumdar A.S. An overview of innovation in industrial drying: current status and R&D needs // Transport in Porous Media. 2007. V. 66. P. 3–18. doi: 10.1007/s11242-006-9018-y.
28. Dantas A., Piella-Rifà M., Pontes Costa D., Felipe X., Gou P. Innovations in spray drying technology for liquid food processing: Design, mechanisms, and potential for application // Applied Food Research. 2024. V. 4. № 1. P. 100382. doi: 10.1016/j.afres.2023.100382.
29. Wu Z., Yue L., Li Z., Li J., Mujumdar A.S., Rehkopf J.A. Pulse combustion spray drying of egg white: energy efficiency and product quality // Food and Bioprocess Technology. 2014. V. 8. № 1. P. 148–157. doi: 10.1007/s11947-014-1384-9.
30. Boel E., Koekoekx R., Dedroog S., Babkin I., Vetrano M.R., Clasen C., Van den Mooter G. Unraveling Particle Formation: From Single Droplet Drying to Spray Drying and Electrospraying // Pharmaceutics. 2020. V. 12. № 7. P. 625. doi: 10.3390/pharmaceutics12070625.
31. Piñón-Balderrama C.I., Leyva-Porras C., Terán-Figueroa Y., Espinosa-Solís V., Álvarez-Salas C., Saavedra-Leos M.Z. Encapsulation of Active Ingredients in Food Industry by Spray-Drying and Nano Spray-Drying Technologies // Processes. 2020. V. 8. № 8. P. 889. doi: 10.3390/pr8080889.
32. Samborska K., Poozesh S., Barańska A., Sobulska M., Jedlińska A., Arpagaus C., Malekjani N., Jafari S.M. Innovations in spray drying process for food and pharma industries // Journal of Food Engineering. 2022. V. 321. P. 110960. doi: 10.1016/j.jfoodeng.2022.110960.
33. Ioannou Sartzi M., Drettas D., Stramarkou M., Krokida M. A Comprehensive Review of the Latest Trends in Spray Freeze Drying and Comparative Insights with Conventional Technologies // Pharmaceutics. 2024. V. 16. № 12. P. 1533. doi: 10.3390/pharmaceutics16121533.
34. Троянкин А.Ю. Процесс получения макропористых частиц гидрогелей на основе поливинилового спирта: автореф. дис. … канд. техн. наук. Москва, 2012. 18 с.
35. Leuenberger H., Plitzko M., Puchkov M. Spray freeze drying in a fluidized bed at normal and low pressure // Drying Technology. 2006. V. 24. № 6. P. 711–719. doi: 10.1080/07373930600684932.
36. Meridion Technologies. URL: http://meridion-technologies.de/de/produkte.php (дата обращения: 25.08.2025).
37. Adali M.B., Barresi A.A., Boccardo G., Pisano R. Spray Freeze-Drying as a Solution to Continuous Manufacturing of Pharmaceutical Products in Bulk // Processes. 2020. V. 8. № 6. P. 709. doi: 10.3390/pr8060709.
38. Ramos F.M., Júnior V.S., Prata A.S. Impact of vacuum spray drying on encapsulation of fish oil: Oxidative stability and encapsulation efficiency // Food Research International. 2021. V. 143. P. 110283. doi: 10.1016/j.foodres.2021.110283.
39. Sobulska M., Wawrzyniak P., Woo M.W. Superheated Steam Spray Drying as an Energy-Saving Drying Technique: A Review // Energies. 2022. V. 15. № 22. P. 8546. doi: 10.3390/en15228546.
Рецензия
Для цитирования:
Мосюрова А.В., Меньшутина Н.В. Последние достижения в области распылительной сушки. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2025;87(3):207-216. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2025-3-207-216
For citation:
Mosyurova A.V., Menshutina N.V. Recent advances in spray drying. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2025;87(3):207-216. (In Russ.) https://doi.org/10.20914/2310-1202-2025-3-207-216
JATS XML



























