中国粉体网讯 喷雾干燥（SD）和冷冻干燥（FD）常用于制备粉末，但前者的热气体介质会破坏部分产品中的活性成分，后者得到的是饼状产品，颗粒直径大、粒度分布广。喷雾冷冻干燥(SFD)技术结合了上述两种干燥方法的优点，又克服了二者的不足。近几年在食品、医药、材料等领域都有了广泛的应用。
喷雾冷冻干燥
喷雾冷冻干燥过程示意图
喷雾冷冻干燥分为三个阶段：物料雾化阶段、物料的低温冻结阶段、以及干燥阶段。在这三个阶段中，物料颗粒的尺寸大小和形状主要是由第一和第二两个阶段决定，可以通过不同的雾化器和不同的喷头尺寸改变雾化后液滴的形状和大小。尤其是在冻结时，冻结速率会直接影响冷冻干燥后的物料的物理化学性质。
食品领域应用现状
食品领域是SFD技术最早的探索场景，1970年该技术首次应用于食品干燥，成功制备出苹果汁与蛋清蛋白粉末，此后在多品类食品加工中逐步落地。
在果蔬加工领域，SFD有效解决传统干燥在果蔬加工方面导致的活性成分流失、复水性差等问题，已应用于草莓、苹果、柑橘等产品。2019年，Martínez-Navarrete等在柑橘汁干燥中，结合SFD工艺，使维生素C保留率较传统SD提升40%以上，加工时间缩短30%，且产品冲调后复现柑橘天然风味。
乳制品是SFD应用最成熟的领域之一，核心优化奶粉溶解性与活性成分保护，覆盖全脂/脱脂奶粉、益生菌制品等。2022年，Baldelli等对比SFD与传统SD乳粉，发现SFD乳粉20s搅拌后再分散率提升15%，且冲调无沉淀结块；同时指出脂肪含量每增加6%，再分散率下降30%，麦芽糊精每增加5%，再分散率下降5%，为配方优化提供参考。
速溶咖啡是SFD在食品领域的标志性应用场景，解决传统SD风味流失、普通冻干结块等问题。2020年，Deotale等研究显示，SFD速溶咖啡低沸点挥发性成分保留率达93%，较FD提升16%、较SD提升36%；稳定性较FD咖啡提升40%，放置30min无明显消泡，且具备瞬时溶解、流动性好等优势。
医药领域应用现状
医药领域是SFD技术实现高价值应用的核心场景之一。
SFD技术因能精准调控颗粒尺寸与多孔结构，成为肺部给药制剂的核心制备手段。可吸入药物制剂是SFD核心应用方向，有效解决传统制剂肺部沉积效率低、活性易损失的痛点，已应用于哮喘、肺曲霉病、肺癌等疾病治疗。2025年，Li等借助SFD技术将肺癌靶向药物转化为可吸入干粉，保留脂质纳米颗粒结构与siRNA生物活性，优化空气动力学特性（MMAD=2.61±0.32μm，FPF=57.8±1.6%），确保药物深层肺沉积，实现肿瘤抑制与正常细胞保护双重目标，凸显SFD核心应用价值。
生物制剂干燥是SFD技术在医药领域落地较成熟的场景，技术应用聚焦于热敏成分保护与储存稳定性提升等需求，覆盖疫苗、抗体药物等品类。2025年，Kožák等借助SFD技术制备水溶性差的阿瑞匹坦粉体，实现了快速溶解，粒径中位数300-500μm，25°C储存12个月仍保持无定形，大鼠体内生物利用度更高且过饱和状态可持续数小时。
难溶性药物与特殊制剂优化是SFD技术在医药领域的重要应用场景，该技术通过低温瞬冻-多孔构建工艺，精确解决难溶性药物溶出慢、生物利用度低、特殊制剂活性保留难的行业难题。2022年，Szentmihályi等将甲硝唑经SFD制备粒径平均为2.8μm微米级粉末，用于红斑痤疮软膏。由于SFD粉末的高比表面积提升了药物皮肤渗透率，其抑制水肿与红斑的有效浓度分别仅为对照霜的1/5和1/2。
材料领域应用现状
材料领域是SFD技术近年来快速发展的新兴方向，其早期研究聚焦于功能性材料的制备—1994年，研究人员通过超声喷雾冷冻干燥(USFD)技术制备含3.0mol%氧化钇的四方氧化锆多晶。该粉体为尺寸小于0.05μm的超细颗粒，压块烧制后相对密度最高达97.3%。这一研究首次证实SFD在调控材料微观结构、提升材料性能中的独特优势，为后续材料领域的应用打开思路。如今，SFD在材料领域的应用已覆盖多个方向。
能源材料是SFD技术重要探索方向，核心聚焦高活性能源转化催化剂与高稳定性储能材料制备，解决传统工艺中材料活性位点团聚、结构易破坏问题，覆盖燃料电池催化剂、高能量密度材料等。2025年，Zhu等借助改进型SFD技术构建多维碳纳米结构，使SSC-5M复合材料电化学性能大幅提升，0.2C循环100次可逆容量达1279mAh g-1，1C循环400次容量保持677.1mAh g-1，循环稳定性与倍率性能远超传统硅基材料，具备极强实际储能应用潜力。
SFD技术为减摩抗磨材料提供解决方案，可改善传统材料分散差、耐磨寿命短的问题，研究集中于耐磨陶瓷颗粒及固体润滑剂载体方向。2024年Pratik等借SFD制备石墨烯-二氧化钛纳米卷构建固体润滑涂层，其“鲨鱼皮”骨架使摩擦系数最低0.02、磨损率下降1-2个数量级，无需后处理即可规模化应用，实现优异润滑效果。
小结：
目前SFD技术理论研究已积累丰富成果，该技术已在食品、医药与材料领域展现出卓越价值——在食品加工中实现活性成分的高效保留，在医药领域赋能精准给药与生物制剂保护，在材料科学中助力高性能催化与润滑材料的开发，凭借成熟的理论支撑、多元的应用落地及持续的技术优化，SFD技术在多行业的价值潜力持续释放，发展前景十分广阔。
参考来源：
1、王珏，朱壮志等.喷雾冷冻干燥技术及其在吸入制剂中的应用
2、王浩宇.喷雾冷冻干燥制备固体麦精的特性研究
3、高展.滚筒式喷雾冷冻干燥过程的模拟及其优化
（中国粉体网编辑整理/青黎）
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