咖啡因在医药、功能性食品、运动营养补剂行业应用广泛，主要用于制作提神含片、运动能量粉、减肥类功能性食品以及中枢兴奋类药物制剂。近年来随着国内运动健身产业快速发展，以及功能性食品市场扩容，高纯度速溶咖啡因粉的需求持续增长，对产品的纯度、流动性、溶解性都提出了更高要求。
咖啡因本身易溶于热水，溶解度随温度变化明显，常温下溶解度只有2%左右，高温溶解后冷却容易结晶析出，而且纯咖啡因粉末吸湿性很强，开口放置几个小时就会结块成团，难以保持松散的流动态。如果是做微胶囊包埋的产品，还需要保证包埋率和活性保留率，普通烘干、真空干燥要么容易让成分降解，要么做出来的颗粒不均匀，无法直接分装使用，工艺难度不小。
案例1：实验室小试开发高纯度速溶咖啡因粉
某医药研究院需要开发一款供下游制剂使用的高纯度速溶咖啡因粉，前期用烘箱干燥试了好几次，要么结块严重磨粉后粒度不均，要么加热时间太长有少量杂质生成，收率还不到70%，于是改用喷雾干燥工艺做小试，用的是那艾实验室小型喷雾干燥机NAI-LSD，二流体雾化。我们拿到料液的时候，咖啡因已经完全溶解在80℃热水里，调整固含量到12%，没有添加任何壁材，溶剂就是纯水，调试工艺的时候一开始把进风温度设到180℃，出风温度到了95℃，结果出来的粉太干，细粉太多，收率只有62%，而且有轻微的焦味，后来我们逐步降低进风温度，调整进料速度，最终把参数定成进风温度160℃，出风温度78℃，进料速度12mL/min，雾化压力0.15MPa，做出来的产品松散呈白色结晶性粉末，流动性很好，冲冷水都能快速溶解，测出来纯度99.2%，收率82%，完全符合下游制剂的要求，比之前烘箱干燥提升了12个百分点。
案例2：运动营养补剂咖啡因微胶囊开发
某运动营养补剂企业要做一款缓释型咖啡因微胶囊，添加到氮泵粉里面，解决普通咖啡因吸收太快、提神时间短、容易心悸的问题，需要做小试验证壁材和工艺参数，这次用的还是那艾实验室小型喷雾干燥机NAI-LSD，二流体雾化。物料是10%固含量的咖啡因水悬浮液，壁材组合用的是辛烯基琥珀酸淀粉钠+麦芽糊精，芯壁比1:3，溶剂是纯水。一开始我们进风温度设到170℃，出来的粉粘壁很严重，收率才不到60%，后来分析是因为辛烯基琥珀酸淀粉钠的玻璃化转变温度不高，进风温度太高让壁材软化粘在干燥塔内壁，于是我们把进风温度降到150℃，调整进料速度到10mL/min，最终出风温度稳定在72℃，雾化压力0.2MPa，做出来的微胶囊颗粒均匀，平均粒径在80μm左右，检测下来咖啡因包埋率达到91.3%，活性保留率98.2%，收率86.5%，而且缓释效果达标，在肠胃里面2小时释放30%，8小时完全释放，完全符合客户的产品设计要求。
案例3：有机溶剂提取咖啡因的中试干燥生产
某精细化工企业用有机溶剂从茶叶废渣里面提取天然咖啡因，提取完成后需要快速干燥得到成品，有机溶剂需要回收，而且天然咖啡因对温度比较敏感，不能高温加热导致成分变色，所以用的是那艾有机溶剂喷雾干燥机NAI-CLSD，气流式雾化，整个系统充氮气保护，防止有机溶剂燃爆。物料是固含量18%的咖啡因乙醇溶液，没有添加壁材，溶剂是无水乙醇，我们设定的工艺参数是进风温度120℃，出风温度55℃，进料速度80L/h，雾化压力0.2MPa，系统氧含量控制在5%以下，一开始调试的时候因为乙醇挥发性太强，出风温度一直上不去，我们调整了进风量，降低了10%的进料速度，最终出风温度稳定在53-57℃之间，整个干燥过程安全稳定，有机溶剂回收率达到96%，得到的天然咖啡因纯度98.7%，活性保留率97.5%，收率88%，成品颜色浅黄，没有变色降解的情况，完全符合客户的品质要求，比原来的旋转蒸发干燥效率提升了不止一倍，还解决了旋转蒸发容易结块需要二次粉碎的问题。
三个不同场景的咖啡因喷雾干燥案例，分别对应了高纯度纯粉制备、微胶囊包埋、有机溶剂体系干燥三种常见需求，其实咖啡因干燥的核心难点就是温度控制和吸湿性控制，只要选对合适的那艾喷雾干燥设备，调整好进风出风温度和固含量，不管是小试开发还是中试生产都能得到稳定合格的产品。针对纯咖啡因要注意控制温度不要过高避免焦糊，也不要温度太低干不透导致吸潮结块，做微胶囊包埋的时候要结合壁材的特性调整温度，避免粘壁，有机溶剂体系一定要选防爆的专用设备做好氧含量控制，这套经过验证的工艺参数，也可以给同行业做开发的时候直接参考，少走不少弯路。