冻干机的结构与配置

冻干机的结构与配置

第一节冻干机在冻干药品生产过程中的关系

冻干机在冻干药品生产过程中的关系如下：

主要物料灭菌。

将药品主药和辅料溶解在适当的溶剂中（注射用水）。

用不同孔径的滤器对药液分级过滤，最后用μm的过滤器除菌过滤。

将已除去的药液灌注到容器中，并在容器端口半上胶塞。

在无菌环境中把半上胶塞的药液或开口托盘（冻干原粉）移至冻干机的干燥箱内搁板上，有的工艺的这一步也可能采用另一腔室先进行预冻结。通过冻干机的运行，对搁板冻结、抽真空和对搁板加热供能，使药品在固态下，通过升华除去大部分的水分。然后加热蒸发解吸附去除残余水分。

通过安装在干燥腔室内的液压或螺杆式升降装置全压塞（小瓶冻干）。

对托盘中块状粉进行粉碎、过筛、装桶、加内塞（托盘冻干）。

由此可见，冻干机是冻干生产过程中的主要工艺装备，制品中的水分由它来去除。制品在冻干腔室内的无菌状态下完成干燥、解吸附除去水分和全压塞等操作。本文章资料来自欣谕仪器网

第二节冻干设备的系统组成

产品的冷冻干燥需要在一定装置中进行，这个装置叫做真空冷冻干燥机，简称冻干机。冻干机主要由制冷系统、真空系统、循环系统、液压系统、控制系统、CIP/SIP系统及箱体等组成。

一、制冷系统

制冷系统在冻干设备中最为重要，被称为“冻干机的心脏”。制冷系统由制冷压缩机、冷凝器、蒸发器和热力膨胀阀所构成，主要是为干燥箱内制品前期预冻供给冷量；以及为后期冷阱盘管捕集升华水汽供给冷量。

冷冻干燥过程中常常要求温度达到-50℃以下，因此在中、大型冷冻干燥机中常采用

两级压缩进行制冷。主机选用活塞式单机双级制冷系统本文章资料来自欣谕仪器网压缩机，每套压缩机都有独立的制冷循环系统，通过板式交换器或冷凝盘管，分别服务于板层和冷凝器。根据控制系统的运行逻辑，压缩机可以独立制冷板层或制冷冷凝器。

制冷机组应有足够大的制冷量储备，能应付绝大多数制冷异常的情况，即使满负荷工作时，也不至于达到系统极限。

在制冷系统中，除装有显示的高、中、低压、油压力表外，还装有各种压力控制器。当压力出现时，相应压力继电器及时动作，保护压缩机；当控制电源接通后，低压压力超过低压压力控制器的设定值时，压缩机自动收液。电磁阀是用作在压缩机停车时切断高压液体之用，以免压缩机停车后大量液体进入蒸发器，当压缩机再次启动时避免液击，起到压缩机的保护作用。

冷凝器冷却靠制冷剂直接膨胀获得，每组冷凝器盘管配备一台独立的压缩机制冷系统，一个测温探头分别对一组盘管进行测试。

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1.制冷剂、载冷剂

制冷系统中的工作介质称为制冷剂，它是一种特殊液体，其沸点低，在低温下极易蒸发，当它在蒸发时吸收了周围的热量，使周围物体的温度降低；然后这种液体的蒸汽经压缩成为高温、高压汽体，在冷凝器中冷却变成液体，再将该液体降压节流到蒸发器中吸热，如此循环不断，便能使蒸发部位的温度不断降低，这样制冷剂就把热量从一个物体移到另一个物体上，实现了制冷的过程。

制冷剂的性质直接关系到制冷装置的制冷效果、经济性、安全性及运行管理，因而对制冷剂性质要求的了解是不容忽视的。为了制冷系统的正常运行和提高效率，对制冷剂有如下的要求：（1）??有高的临界温度和低的冷凝压力；

（2）??液体的汽化潜热和导热系数要大，蒸汽的比容要小

（3）??沸点和凝固点要低

（4）??密度和粘度、绝热指数要小。

（5）??化学稳定性强，不与润滑剂起化学反应，对机械无腐蚀作用。

（6）??对人体无害，不易燃易爆

（7）??价格便宜

通常用的制冷剂有：氨（R717）、氟利昂12（R12）、氟利昂13（R13）、氟利昂22（R22）、共沸混合制冷剂R500、共沸制冷剂R502、共沸制冷剂R503等。

载冷剂在冻干机中是一种中间介质，亦称第二制冷剂，主要用于箱体内搁板的冷却和加热，它将所吸收的热量传给制冷剂或吸收加热热源的热量传给搁板，提供产品冻结时所需的冷量及产品干燥的升华热。使用载冷剂的目的是使搁板温度均匀。

对载冷剂有如下要求：

1.）在要求的工作温度范围内应是液态，凝固点要低，而沸点又要高；

2.）比热要大，导热系数要高，使在一定制冷量时流量少，功率消耗低；

3.）粘度小，密度小，可以减少在管道中的流动阻力和泵功率的消耗；

4.）化学稳定性好，在所要求的工作范围内不分解，不氧化；

5.）不腐蚀管道与设备；

6.）载冷剂应不燃烧，不爆炸，对人体无害；

7.）价格低廉，便于获得。

常用的载冷剂有：低粘度硅油、三氯乙烯、三元混合溶液（）、8号仪表油、丁基二乙二醇等。

2.制冷系统的保护

制冷系统在真空冷冻干燥中是必不可少的组成部件，冻干设备要求制冷系统长期稳定地工作。但是冻干机的制冷系统的运行条件却十分恶劣。它既要在“满负荷”下运行，又要在几乎没有负荷（解析干燥期）的“零负荷”下运行，且需要十几个小时以上连续运行。“零负荷”下运行时，制冷剂蒸发量小，压缩机吸气压力低，比容大，加之压比大，输气系数小，使制冷剂循环量很小。给系统运行带来诸多不利。因此，冻干机的制冷系统应有“零负荷”运行的保护。目前，国内、外厂商解决这一问题的办法有如下几种：

1）??将压缩机的高温排气旁通一部份到水汽凝结器凝结盘管的进口，以增加蒸发器的热负荷和循环量；

2）??将压缩机的高温排气旁通一部份到凝结盘管的出口，以增加流过压缩机的流量；

3）??共和真空采用“三重热交换器”作凝结盘管。在“零负荷”运行期，自动将加热搁板的载冷剂旁通一部份到“三重热交换器”的载冷剂中，以增加其热负荷。这种方式运行最平稳。

二、箱体

1、干燥箱

干燥箱是冻干机中的重要部件之一，它的性能好坏直接影响到整个冻干机的性能。冻干箱是一个矩形或圆桶型的，既能够制冷到-40℃左右，又可以加热到+50℃左右的真空密闭的高、低温箱箱体。冻干箱用不锈钢制成，箱内表面粗糙度Ra≤μm,箱体内角均为满足GMP条件的大圆角（R ≥50mm）。箱体底面略向后方倾斜，排水口设计在最低点，以利于排水。制品的冷冻干燥是在干燥箱中进行，在其内部主要有搁置制品的搁板。搁板采用不锈钢制成，内有媒体导管分布其中，可对制品进行冷却或加热。板层组件通过支架安装在冻干箱内，由液压活塞杆带动可上下运动，便于进出料和清洗。最上层的一块板层为温度补偿加强板，它保证箱内所有制品的热环境相同。

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