雨生紅球藻噴霧干燥工藝的建立與放大

費忠南，萬民熙，樊 飛，白文敏，李元廣,

（1.華東理工大學生物反應器國家重點實驗室，上海 200237；2.云南保山澤元藻業健康科技有限公司，云南保山 678208）

蝦青素具有極強的抗氧化性，被廣泛應用于食品、保健品、化妝品行業，具有廣闊的市場前景[1?3]。因雨生紅球藻在脅迫條件下可積累氧化性最強的左旋蝦青素（含量可達干重的5%以上），所以雨生紅球藻被認為是天然蝦青素的最佳來源[4?6]。雨生紅球藻在戶外培養結束時干重為1~2 g·L?1，通過沉降、離心等方式，采收后藻泥的含水率為60%~80%，不利于保存。因此需要對其進一步的干燥，獲得藻粉，以便儲存、運輸。

噴霧干燥是一個相對成熟的干燥方式，在食品和藥品生產中被廣泛應用[7?10]。其具體流程如下：首先將料液霧化為液滴；然后將液滴暴露在熱空氣中，在此過程中液滴中水迅速蒸發，變為固體顆粒；最后通過旋風分離，最終得到粉狀的產品[11?12]。噴霧干燥較熱風干燥可以保存更多的活性物質[13?15]，較真空冷凍干燥更容易放大，且干燥的成本相對較低[16]。但是，噴霧干燥時過高的溫度有可能會加快色素和蛋白的降解，影響干燥產品的理化指標[17?18]。據袁超等[19]的報道，蝦青素在有氧條件下降解的溫度為245 ℃左右，已經接近噴霧干燥塔的工作溫度。

迄今為止，僅有少量關于雨生紅球藻噴霧干燥工藝的文獻報道。Raposo等[20]僅比較了進出風溫度對雨生紅球藻粉水分含量的影響；Ahmed等[16]比較了冷凍干燥和噴霧干燥對于雨生紅球藻粉的影響。他們研究中使用的噴霧干燥塔每小時僅可獲得數克藻粉，均是小試規模，也未報道藻粉得率的數據，對于雨生紅球藻粉規模化生產參考價值有限。

噴霧干燥規模放大后，噴霧干燥塔參數發生諸多的改變，相同工藝條件下不同規模的噴霧干燥塔獲得產品的理化指標也存在差異。但影響噴霧干燥產品理化指標的關鍵性參數在不同產品中并不一致，這一直是噴霧干燥規模放大過程中的難點[21?23]。此外，企業產品開發需要考慮工藝的能耗、噴霧干燥的效率、產品得率等。這些數據需要在中試或生產規模下通過實驗獲得，但是由于知識產權保護以及生產規模實驗成本高昂的原因，未見雨生紅球藻噴霧干燥中試或生產規模的研究報道。

鑒于上述情況，本文通過中試規模（理論蒸發能力25 kg·h?1）雨生紅球藻不同進風溫度、出風溫度、進料總固形物質量分數的噴霧干燥實驗，進行基本的噴霧干燥工藝參數優化；通過相關性分析確定影響藻粉理化指標的關鍵性參數；進而根據噴霧干燥塔放大后關鍵參數的變化，預測并解決噴霧干燥工藝放大后存在的問題，通過工藝參數調整改善放大后藻粉的理化指標；最終在生產規模噴霧干燥塔（理論蒸發能力250 kg·h?1）中進行噴霧干燥工藝的驗證與放大，建立具有商業應用價值的雨生紅球藻粉噴霧干燥生產工藝。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

雨生紅球藻藻泥 云南保山澤元藻業健康科技有限公司，總固形物質量分數為20%~40%；膽固醇酯酶（RS-Sigam C9281-100UN） 西格瑪奧德里奇（上海）貿易有限公司；所有的檢測試劑 除液相色譜流動相的正己烷和丙酮為色譜純外，其余均為國產分析純。

SD-25型中試噴霧干燥機 無錫市禾明干燥設備有限公司，進風流量1000 m3·h?1，理論蒸發能力25 kg·h?1，采用離心式霧化器，霧化盤直徑18 mm，轉速為300 r·s?1；SD-45型生產規模噴霧干燥機 無錫市前洲干燥機成套設備廠，進風流量10000 m3·h?1，理論蒸發能力250 kg·h?1，采用離心式霧化器，霧化盤直徑22 mm，轉速為250 r·s?1；Waters 1525高壓液相色譜系統（配有Waters 2487紫外檢測器） 沃特世科技（上海）有限公司。

1.2 實驗設計

1.2.1 進風溫度對中試規模噴霧干燥的影響 將待干燥的雨生紅球藻藻泥用水稀釋成14.60%總固形物質量分數的料液，使用SD-25型噴霧干燥塔（蒸發能力25 kg·h?1）進行干燥；進風溫度分別設定為130、150、160、170、180、200 ℃，進風流量為1000 m3·h?1，通過噴塔自帶的PLC自動調節進料速度，使出風溫度維持在60 ℃，噴霧干燥后在旋風分離處收集藻粉，測定蝦青素含量、水分含量、蛋白含量。

1.2.2 出風溫度對中試規模噴霧干燥的影響 將待干燥的雨生紅球藻藻泥用水稀釋成14.60%總固形物質量分數的料液，使用SD-25型噴霧干燥塔進行干燥；設定進風溫度為180 ℃，進風流量為1000 m3·h?1，通過噴塔自帶的PLC自動調節進料速度，使得出風溫度分別為55、60、65、70、75 ℃，在旋風分離處收集藻粉，測定蝦青素含量、水分含量、蛋白含量。

1.2.3 進料總固形物質量分數對中試規模噴霧干燥的影響 將待干燥的雨生紅球藻藻泥分別用水稀釋成7.01%、9.90%、12.60%、14.60%、16.12%、18.00%、20.03%、21.31%總固形物質量分數的料液，使用SD-25型噴霧干燥塔進行干燥；設定進風溫度為180 ℃，進風流量為1000 m3·h?1，通過噴塔自帶的PLC自動調節進料速度，使得出風溫度為55 ℃，旋風分離處收集藻粉，統計各個固含量梯度旋風分離處收集到的藻粉的重量、通過電表記錄消耗的電能、消耗的藻泥的重量；據此計算單位質量藻粉的能耗、藻粉得率、單位時間生產的藻粉的質量（生產效率）。

1.2.4 噴霧干燥參數對藻粉理化指標影響 按照1.2.1~1.2.2設置的工藝條件通過公式（5）~（9）分別計算噴霧干燥的各項基本參數（出風溫度、液滴大小、液滴蒸發速率、液滴干燥所需時間、質量交換的佩克萊數（Peclet number mass）、熱量交換的佩克萊數（Peclet number heat）），將獲得的數據Z分數標準化后，使用Origin 2021進行相關性分析。

1.2.5 出風溫度對生產規模藻粉水分的影響 將待干燥的雨生紅球藻藻泥用水稀釋成14.60%總固形物質量分數的料液，使用SD-45型噴霧干燥塔（蒸發能力250 kg·h?1）進行干燥；設定進風溫度為180 ℃，進風流量為10000 m3·h?1，通過噴塔自帶的PLC自動調節進料速度，使得出風溫度分別為60、70、80、85、90 ℃，噴霧干燥后旋風分離處收集藻粉，測定藻粉的水分含量。

1.2.6 噴霧干燥工藝的放大與驗證 將待干燥的雨生紅球藻藻泥稀釋成14.60%總固形物質量分數的料液，分別使用SD-25型和SD-45型噴霧干燥塔進行干燥。SD-25型噴霧干燥塔設定進風溫度為180 ℃，進風流量為1000 m3·h?1，通過噴塔自帶的PLC自動調節進料速度，使得出風溫度為55 ℃；SD-45型噴霧干燥塔設定進風溫度為180 ℃，進風流量為10000 m3·h?1，通過PLC自動調節進料速度，使得出風溫度為82 ℃。在旋風分離處收集藻粉，測定藻粉的蝦青素含量、水分含量、蛋白含量；統計旋風分離處收集到的藻粉的重量、消耗的藻泥的重量；據此計算單位質量藻粉的能耗、藻粉得率、生產效率。

1.3 指標檢測與計算方法

1.3.1 蝦青素檢測方法 雨生紅球藻蝦青素的測定采用改進后的Boussiba法[24]。稱取質量W的藻粉，置于15 mL離心管，加入4~6粒磁珠和1 mL二甲基亞砜，漩渦振蕩30 s，45 ℃水浴15 min，2683×g離心5 min，取上層提取液置于棕色容量瓶中；沉淀加入1.5 mL丙酮，漩渦振蕩、離心（條件同上），收集提取液至棕色容量瓶；反復進行二甲基椏楓的破壁和丙酮的提取，并收集提取液，直至提取液變得透明、沉淀變白。定容后測定提取液在474 nm處的吸光度。蝦青素含量按照以下公式計算：

式中，C為藻粉蝦青素含量，單位為%；OD474為提取液在474 nm波長的吸光度；V為提取液的體積，單位為mL；W為稱取藻粉的質量，單位為mg。

反式蝦青素檢測方法參照Zhang等[25]的方法進行。取3 mL上述定容后的提取液，加入2 mL Tris緩沖液（pH7.00）和0.6 mL膽固醇酯酶溶液（3 U·mL?1），36 ℃水浴45 min，加0.5 g無水硫酸鈉吸水，使用3 mL石油醚萃取蝦青素，轉移有色相至棕色瓶，氮氣吹干石油醚，加入3 mL流動性（正己烷:丙酮=82:18）溶解有色物質，通過液相檢測反式蝦青素比例（液相條件：分析柱Luna 3u Silica （2） 100A，（150 mm×4.6 mm）；柱溫25 ℃；進料量為20 μL；以正己烷與丙酮混合液（體積比82:18）為流動項，流速1.0 mL·min?1，檢測波長474 nm），反式蝦青素的峰面積占比即為反式蝦青素比例。

1.3.2 水分含量檢測方法 采用GB 5009.3-2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》中的直接干燥法測定。

1.3.3 蛋白質含量檢測方法 采用GB 5009.5-2016《食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定》中第一法-凱氏定氮法進行測定。

1.3.4 能耗的計算 按照以下公式進行計算：

1.3.5 生產效率的計算 按照以下公式進行計算：

式中，P為生產效率（單位時間內生產的藻粉的重量），單位為kg·h?1；m為旋風分離器中收集到的藻粉，單位為kg；t為生產耗時，單位為h。

1.3.6 藻粉得率的計算 參照Liu等[26]的方法，按照以下公式進行計算：

式中，Y為藻粉的得率，單位為%；m為旋風分離器中收集到的藻粉，單位為kg；M為料液中含有的藻的干細胞重量，通過總固形物質量分數與消耗料液的重量相乘獲得，單位為kg。

1.3.7 液滴直徑計算 藻泥霧化后的液滴直徑（Estimated droplet size）決定了噴霧干燥塔內液滴的比表面積，影響液滴蒸發的速度，根據閻紅等[27]給出的以下公式計算：

式中，dD為霧化器液滴的直徑，單位為m；K'為實驗常數，參照閻紅等[27]近似取0.4；r為霧化輪的半徑，單位為m，本研究中試規模為0.09 m，生產規模為0.11 m；Mp為單位每個葉片單位面積質量流量kg·m?1·s?1，此處進料孔面積為1×10?6·m2；ρL為料液的密度，單位為kg·m?3，通過比重法獲得，本文料液密度為1035 kg·m?3；Ns為霧化器的轉速，單位為r·s?1，本研究中試規模為300 r·s?1，生產規模為250 r·s?1；μL為料液的粘度，單位為Pa·s，通過ueff=u0×（1+2.5φ）求得（u0為水25 ℃的粘度8.949 mPa·s；φ為細胞體積分數，與藻泥總固形物質量分數相同）；g為重力加速度，為9.81 m·s?2；σ為料液表面張力，單位為N·m?1，此處取水25 ℃的表面張力0.07179 N·m?1；n為霧化輪葉片數，此處為12；h為霧化器高度，此處為0.01 m。

1.3.8 單個液滴的蒸發速度（Evaporation rate）計算根據Vicente等[28]的公式計算：

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式中，△Hvap為水的蒸發熱2250 kJ·kg?1；kgas為空氣傳導率，通過在線焓濕圖計算器（https://www.buildenvi.com/gongju/psychrometrics）獲得，單位為J·m?1·K?1·s?1；dD為液滴直徑，通過公式（5）計算獲得，單位為m；Tout為出風溫度，通過噴霧干燥塔自帶的Pt 100溫度電極測定，單位為℃；Twb為濕球溫度，通過在線焓濕圖計算器獲得，單位為℃。

1.3.9 液滴蒸發所需的時間計算 單個液滴的蒸發時間為根據熱量守恒計算的液滴蒸發所需的時間，通過Lisboa等[29]的以下公式計算：

式中，ρL為料液的密度，通過比重法獲得，為1035 kg·m?3；ddroplet為是液滴的直徑，單位為m；dparticl為干燥后粉末的直徑，按照液滴直徑的60%計算。

1.3.10 佩克萊數計算 一般認為，液滴表面由于水的蒸發吸熱，局部溫度會低于環境的溫度，這種微環境的低溫會對產品有保護作用。液滴表面熱量與質量的擴散與對流速率影響這種保護的效果。通常使用佩克萊數（Peclet number，對流速率與擴散速率之比）代表液滴內對流與擴散的情況。本文參照Tsapis等[30]的以下公式分別計算質量傳遞和熱量傳遞的佩克萊數：

式中，Pemass為質量傳遞的佩克萊數，Peheat為熱量傳遞的佩克萊數；R為液滴半徑，通過公式（5）計算，單位為m；D和α是物料在水中的擴散系數，單位為m2·s?1，通過以下Einstein-Stokes方程估算：式中，KB為波爾曼常數1.380649×10?23J·K?1；T為絕對溫度，單位為K；kL為料液的導熱率0.54 W·m K?1；Cp為料液的比熱3930 J·kg?1。

1.4 數據處理

采用Origin 2021軟件進行繪圖和擬合。每組實驗測定3次取平均值。

2 結果與分析

2.1 進風溫度對中試規模噴霧干燥的影響

進風溫度為噴霧干燥過程中，物料接觸的最高溫度，直接影響噴霧干燥產品的理化指標。在中試規模的噴霧干燥塔中，不同進風溫度下藻粉的蝦青素含量、水分含量、蛋白含量的變化情況如圖1所示。進風溫度為130~200 ℃時，藻粉蝦青素含量在2.98%~3.06%之間，反式蝦青素比例在89.27%~91.15%之間，蛋白含量在19.05%~19.78%之間，水分含量在2.71%~3.61%之間。不同進風溫度下獲得藻粉的蝦青素含量、反式蝦青素比例、蛋白含量、水分含量差異不顯著（P>0.05）。因此，在130~200 ℃范圍內進風溫度對雨生紅球藻的理化指標沒有明顯的影響。

圖1 不同進風溫度對藻粉理化指標的影響Fig.1 Effects of inlet temperature on physicochemical indexes of algal powder

雨生紅球藻粉的國家標準（GB/T 30893-2014）規定優級的雨生紅球藻粉的理化指標為：蝦青素含量大于1.5%，蛋白含量大于15%，水分含量小于7%。在進風溫度130~200 ℃范圍內，獲得的藻粉均符合產品的國家標準。當出風溫度不變時，進風溫度的提高有利于加快進料的速度，提高藻粉的生產效率。但是，在實驗中發現，進風溫度200 ℃時得到的藻粉有輕微的焦糊味。因此，可使用180 ℃作為雨生紅球藻粉噴霧干燥的進風溫度。

2.2 出風溫度對中試規模噴霧干燥的影響

出風溫度是影響噴霧干燥產品理化指標的另一個因素[31?32]。出風溫度對藻粉蝦青素含量、水分含量、蛋白含量的影響如圖2所示。當出風溫度為55~75 ℃時，噴霧干燥獲得藻粉蝦青素含量在2.94%~3.06%之間，反式蝦青素比例在89.40%~90.80%之間，蛋白含量在18.92%~19.61%之間，不同出風溫度下藻粉蝦青素含量和蛋白含量沒有明顯的差異（P>0.05）。而獲得的藻粉水分在2.63%~3.39%之間，差異顯著（P<0.05），隨著出風溫度的升高，雨生紅球藻藻粉的水分含量逐漸降低。出風溫度55~75 ℃范圍內獲得的藻粉都是符合國家標準的。出風溫度的降低有利于提高噴霧干燥熱量的利用效率。因此，選擇55 ℃作為中試規模噴霧干燥塔的出風溫度進行下一步的實驗。

圖2 不同出風溫度對藻粉理化指標的影響Fig.2 Effects of outlet temperature on physicochemical indexes of algal powder

2.3 進料總固形物質量分數對中試規模噴霧干燥的影響

對于企業來說，能耗、生產效率與藻粉得率是影響其經濟效益的重要指標。進料總固形物質量分數對于噴霧干燥能耗、生產效率、藻粉得率的影響如圖3所示。進料總固形物質量分數越大，單位藻粉能耗越低，生產效率越高。當進料總固形物質量分數從7.01%增加到20.03%后，噴霧干燥的能耗從圖 3 總固形物質量分數對能耗、生產效率、藻粉得率的影響

Fig.3 Effects of total solid mass fraction on energy consumption, production efficiency and algal powder yield 20.22 kW·h·kg?1減少到7.07 kW·h·kg?1；生產效率從2.65 kg·h?1增加到7.07 kg·h?1。進料總固形物質量分數在7.01%~14.60%之間時，藻粉得率變化不明顯，約為95%。但是，當進料總固形物質量分數大于14.60%后，藻粉得率明顯下降。當進料總固形物質量分數增加到21.31%后，藻粉得率僅有70.02%。

隨著進料總固形物質量分數增加，料液中的含水率下降，生產同等質量的藻粉需要蒸發的水分減少，干燥所需的熱能減少。在噴霧干燥塔的進風量和進出風溫度不變的條件下，進料的總固形物質量分數越高，單位藻粉的能耗越低，生產的效率越高。而隨著進料的總固形物質量分數的增加，塔內粉末顆粒增多，單位時間需要分離的粉末質量增加，旋風分離不能及時將藻粉從塔內分離出來[32]。因此，當進料總固形物質量分數大于14.60%后藻粉得率明顯降低。雨生紅球藻是一種高附加值的產品，藻粉價格昂貴（每公斤500~1000元），藻粉的生產要求盡可能高的藻粉得率。因此，選擇14.60%作為雨生紅球藻噴霧干燥生產的進料總固形物質量分數。在此條件下，每生產一公斤藻粉需要消耗10.24 kW·h電能，每小時可生產4.78 kg藻粉，藻粉得率為95.61%。

2.4 噴霧干燥參數對雨生紅球藻粉理化指標的影響

工廠一般使用大型的噴霧干燥塔進行規模化生產。為了明確噴霧干燥參數對于雨生紅球藻粉理化指標的影響，確定噴霧干燥放大的關鍵參數，本文對中試規模工藝條件下的噴霧干燥參數與藻粉理化指標進行相關性分析，結果如圖4所示。藻粉的蝦青素含量、反式蝦青素比例、蛋白含量與噴霧干燥基本參數之間沒有顯著的相關性（P>0.05）。藻粉的水分含量與干燥的出風溫度、液滴干燥所需時間、熱量交換的佩克萊數有顯著相關性（P<0.05），皮爾遜相關系數分別為?0.60、0.56、?0.63。這表明隨著出風溫度升高、液滴干燥時間變少、熱量交換的佩克萊數變大，噴霧干燥獲得藻粉的水分含量變低。Oliveira等[33]在噴霧干燥山羊奶過程中也發現出風溫度和液滴干燥時間顯著影響（P<0.05）水分含量，其爾遜相關系數分別為?0.66、0.65，相關性略優于本文，但是其未發現熱量交換的佩克萊數與水分含量的相關性。因此，噴霧干燥塔放大過程中需要關注液滴干燥所需時間、熱量交換的佩克萊數的變化。

圖4 噴霧干燥基本參數與藻粉理化指標皮爾遜相關系數熱圖Fig.4 Pearson r: Correlation heat map between spray drying fundamental parameters and physicochemical properties of products

2.5 噴霧干燥工藝的放大與驗證

從上文可知，噴霧干燥塔放大過程中需要關注液滴干燥所需時間、熱量交換的佩克萊數的變化。為了將噴霧干燥由中試規模（SD-25，蒸發能力25 kg·h?1）放 大 到 生 產 規 模（SD-45，蒸 發 能 力250 kg·h?1），通過公式（7）和公式（9）計算兩種不同規模的噴霧干燥塔在不同出風溫度下液滴干燥所需時間與熱量交換的佩克萊數，結果如圖5所示。

圖5 不同規模噴霧干燥塔的液滴干燥所需時間和熱量交換的佩克萊數Fig.5 Drying time and Peclet number heat in different spray drying towers

從圖中可知，不同規模的兩種噴霧干燥塔的熱量交換佩克萊數相同，均隨出風溫度的升高而變大。這表明，隨著溫度的升高，熱交換中的對流增加或擴散減弱。液滴干燥所需的時間隨著出風溫度的升高而減少，但是生產規模的噴霧干燥塔（SD-45）內液滴干燥所需時間明顯比中試規模的噴霧干燥塔（SD-25）高。液滴干燥時間與水分呈正相關（圖4），在相同的工藝條件下，生產規模的噴霧干燥塔獲得的藻粉水分含量會比中試規模的藻粉更高。

隨后，本文在生產規模的噴霧干燥塔中驗證上述推論。生產規模的噴霧干燥塔在出風溫度為70 ℃、進風溫度180 ℃的工藝條件下，藻粉水分含量為8.14%，遠超相同條件下中試規模噴霧干燥獲得藻粉，與預期結果一致。謝明等[34]在噴霧干燥小球藻時，將規模從實驗室規模（蒸發能力1.8 kg·h?1）放大到中試規模（蒸發能力5 kg·h?1），藻粉的水分含量也從4.76%上升到6.70%。由此可見，可以將液滴干燥所需時間作為噴霧干燥放大的關鍵參數。

噴霧干燥從中試規模放大到生產規模后，由于不同噴霧干燥塔液滴干燥所需時間的差異，相同工藝條件下藻粉水分含量差異明顯。而出風溫度可以顯著影響（P<0.05）液滴干燥所需時間、熱量交換的佩克萊數，因此可通過調整出風溫度調控液滴干燥所需時間、熱量交換的佩克萊數，進而調整藻粉的水分。若將生產規模的噴霧干燥塔液滴干燥所需時間降低到4 s（與中試規模出風溫度55 ℃時相近），需將出風溫度提高到90 ℃。出風溫度60~90 ℃范圍內，生產規模出風溫度對藻粉水分含量的影響如圖6所示。

圖6 生產規模噴霧干燥塔中出風溫度對藻粉水分含量的影響Fig.6 Effect of outlet temperature on water content in production scale

為了更準確地描述生產規模噴霧干燥塔出風溫度與藻粉水分含量之間的關系，對出風溫度和水分進行擬合。考慮到出風溫度與水分含量之間的皮爾遜相關系數僅有?0.60（圖4），線性相關度不佳，故選擇二次多項式進行擬合。擬合后的R2大于0.999，二次多項式可以較為準確地描述出風溫度與水分含量之間的關系。根據擬合后的公式，若藻粉的水分含量達到小于4%的企業內部標準，需要控制出風溫度大于82 ℃。最終，生產規模的噴霧干燥工藝條件為進風溫度180 ℃、出風溫度82 ℃、進料總固形物質量分數14.60%。

為了驗證雨生紅球藻噴霧干燥工藝在生產規模噴霧干燥塔中的效果。使用不同規模的噴霧干燥塔干燥相同的雨生紅球藻泥，并將不同規模干燥獲得藻粉以及原始藻泥的各項指標進行對比，結果如表1所示。生產規模和中試規模獲得的藻粉的蝦青素含量與蛋白含量相近，沒有顯著差異（P>0.05），水分含量也都在控制的目標范圍之內，生產效率從中試規模噴霧干燥塔的4.78 kg·h?1提高至37.04 kg·h?1，提高了6.75倍，單臺噴霧干燥塔每天可生產888.96 kg雨生紅球藻粉。在大型噴霧干燥塔中的藻粉得率已經達到98.57%，已經達到商業化生產的要求。因此，雨生紅球藻的干燥工藝在大型噴霧干燥塔中放大成功。

表1 噴霧干燥工藝的放大Table 1 Scale-up of spray drying process

3 結論

在中試規模的雨生紅球藻噴霧干燥過程中，進出風溫度對蝦青素含量和蛋白含量沒有顯著的影響（P>0.05），進風溫度對于水分含量無明顯影響（P>0.05），但出風溫度顯著影響（P<0.05）藻粉的水分含量；適合雨生紅球藻中試規模噴霧干燥的工藝條件為進風溫度180 ℃、出風溫度55 ℃、進料總固形物質量分數14.60%；雨生紅球藻粉的理化指標受到噴霧干燥塔的兩個噴霧干燥參數（液滴干燥所需時間和熱量的佩克萊數）的顯著（P<0.05）影響，其中液滴干燥所需時間可以作為雨生紅球藻噴霧干燥放大過程中的關鍵參數；據此，在生產規模的噴霧干燥塔中將出風溫度提高到82 ℃，獲得了與中試規模理化指標相近的藻粉。本文最終實現噴霧干燥工藝的放大，達到日產888.96 kg雨生紅球藻粉的規模，實現了雨生紅球藻泥商業化生產雨生紅球藻粉。