一种冻干方法及冻干系统与流程

本技术涉及冻干，且特别涉及一种冻干方法及冻干系统。

背景技术：

1、冻干技术用于制备各种药品，包括抗生素、疫苗、生物制品、血浆等。冻干的药品具有更长的保存期限，更便于运输和存储，同时许多疫苗通过冻干技术制备，以确保其在运输和存储过程中不会失效。

2、目前用于大型生产的冻干设备多为托盘式冻干机，将物料放置在托盘上进行冻干的设备。目前现有托盘式冻干机的工艺有以下缺点：1.冻干前期需要将物料在较低温度下冷冻形成冰块，冷冻时间较长且能耗较高；2.冻干过程中换热效率随着冻干工艺进行，效率下降；3.冻干后的产品还需要再次处理才能获得需求的粉末状产品；4.工艺流程多，产品易损失和污染；5.在针对堆密度较低的物质进行冻干时，需要采用一次性冻干托盘，提高了冻干成本。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本技术实施例的目的，以改善目前托盘式冻干工艺的冷冻时间长、冻干效率低、成本高、无法直接得到需求的粉末状产品、产品易损失和污染等问题。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种冻干方法，冻干系统包括冻干容器和搅拌装置，冻干容器的外壁设置有夹套，冻干容器内设置搅拌装置，冻干方法包括：

3、(1)将料液注入冻干容器中，使用搅拌装置于不低于60r/min搅拌料液，向夹套内通入-3℃～-8℃的换热媒介，使料液预冷至-3℃～-5℃；

4、(2)对冻干容器内抽真空，并持续使用搅拌装置于不低于60r/min搅拌料液，向夹套内通入-15℃～-30℃的换热媒介，使料液降温至-12℃～-20℃；

5、(3)继续搅拌至冻干容器内的真空度降至8-12pa，再升温干燥。

6、本技术通过将料液直接注入冻干容器中，向夹套内通入-3℃～-8℃的换热媒介，在适宜搅拌速度下使料液预先降温至-3℃～-5℃，再抽真空，向夹套内通入-15℃～-30℃的换热媒介，继续在适宜搅拌速度下使料液降温至-12℃～-20℃，采用负压挥发吸热预冷冻的方式，可以一边冷冻一边预先挥发掉料液中的大部分水分，减少冷冻的时间和后续的干燥时间，并配合搅拌使料液直接经历冰水混合物、冰沙态、大颗粒冰沙、小颗粒冰沙进行冻干，保证料液在整个冻干过程中形成的是较小的冰沙颗粒，可以直接冻干形成粒径较小的粉末状产品；工艺流程较少，冻干效率较高，产品的损失和污染较少，成本低。

7、在本技术的部分实施例中，步骤(3)包括：搅拌至料液形成细末形态，控制搅拌速率为10-20r/min搅拌至冻干容器内的真空度降至8-12pa。

8、本技术搅拌至料液形成细末形态，则物料中的自由水挥发大部分，此时物料的密度较低，降低搅拌速率以避免物料飞扬、逸散流失，继续搅拌使物料中的自由水尽可能的挥发，直到冻干容器内的真空度降至8-12pa，则物料中的自由水几乎挥发完全。

9、在本技术的部分实施例中，升温干燥包括：升温至-8℃～-10℃，并维持4-8h；每次冻干容器内的真空度降至8-12pa时，则升温8℃-12℃，并维持4-8h，直至温度升至25-35℃，并维持4-8h。

10、本技术在将物料中的自由水几乎挥发完全后，继续通过阶段性升温对物料进行干燥，以继续高效挥发去除物料中的结合水，同时避免产品的品质受损。

11、在本技术的部分实施例中，冻干系统还包括控温装置，控温装置位于换热媒介的循环回路，冻干方法还包括：当料液预冷至-3℃～-5℃后，一部分-3℃～-8℃的换热媒介位于夹套内对料液进行预冷，此时，另一部分-3℃～-8℃的换热媒介在控温装置的控制下循环持续降温至-15℃～-30℃，向夹套内通入经过控制装置循环降温至-15℃～-30℃的换热媒介。

12、本技术通过当料液预冷至-3℃～-5℃后，将一部分-3℃～-8℃的换热媒介在控温装置的控制下持续降温至-15℃～-30℃，向夹套内通入经过控制装置降温至-15℃～-30℃的换热媒介，使预冷至-3℃～-5℃的料液快速降温至-12℃～-20℃，使料液中的原料溶液和水达到相同的共晶点，从而便于后续高效的挥发冻干。

13、第二方面，本技术实施例提供了一种冻干系统，适用于第一方面提供的冻干方法，包括：冻干容器、控温装置和搅拌装置，冻干容器外壁设置有夹套，夹套内注有换热媒介；控温装置包括换热装置和箱体，换热装置的一端通过第一管路与夹套的进口连通连接，换热装置的另一端通过第二管路与夹套的出口连通连接，第一管路上设置有泵体；箱体设置于第一管路并与夹套的进口和换热装置连通；第二管路与箱体和夹套的进口之间的第一管路连通连接有第三管路，第一管路上设置有第一阀体且第一阀体位于第三管路与第一管路的连接处与夹套的进口之间，第二管路上设置有第二阀体且第二阀体位于第三管路与第二管路的连接处与夹套的出口之间，第三管路上设置有循环阀体；搅拌装置设置于冻干容器内，用于对注入冻干容器中的料液进行搅拌。

14、本技术通过在换热装置的一端通过第一管路与夹套的进口连通连接，换热装置的另一端通过第二管路与夹套的出口连通连接，第一管路上设置泵体，可以对夹套内的换热媒介降温，从而对冻干容器中的料液预冷至-3℃～-5℃；通过将箱体设置于第一管路并与夹套的进口和换热装置连通，在第二管路与箱体和夹套的进口之间的第一管路连通连接第三管路，第一管路上设置第一阀体且第一阀体位于第三管路与第一管路的连接处与夹套的进口之间，第二管路上设置第二阀体且第二阀体位于第三管路与第二管路的连接处与夹套的出口之间，第三管路上设置循环阀体，以便于对夹套内的换热媒介循环降温至需要的较低温度，从而实现对冻干容器中预冷至-3℃～-5℃的料液快速降温至-12℃～-20℃；并配合搅拌装置使料液直接经历冰水混合物、冰沙态、大颗粒冰沙、小颗粒冰沙进行冻干，保证料液在整个冻干过程中形成的是较小的冰沙颗粒，可以直接冻干形成粒径较小的粉末状产品；工艺流程较少，冻干效率较高，产品的损失和污染较少，成本低。

15、在本技术的部分实施例中，搅拌装置包括驱动件和搅拌件，驱动件用于驱动搅拌件转动，搅拌件从冻干容器的顶部伸入冻干容器，并向冻干容器的底部延伸；搅拌件包括搅拌轴和多个搅拌叶，多个搅拌叶沿搅拌轴的轴向和周向间隔分布。

16、本技术通过设置搅拌件从冻干容器的顶部伸入冻干容器，即冻干容器为立式，适用于对料液进行冻干；通过在搅拌轴的轴向和周向间隔分布设置多个搅拌叶，便于对冻干容器内的料液进行充分搅拌冻干。

17、在本技术的部分实施例中，搅拌叶靠近冻干容器内壁的边缘与冻干容器内壁之间的距离小于3mm。

18、本技术通过设置搅拌叶靠近冻干容器内壁的边缘与冻干容器内壁之间的距离小于3mm，以保证对冻干容器内的物料可以充分搅拌，在物料冷冻形成冰沙及颗粒冰沙状态时，一些冰沙及颗粒冰沙可能会贴附在冻干容器内壁，搅拌叶的上述设置可以对贴附在冻干容器内壁的冰沙及颗粒冰沙状态物料也充分搅拌，以保证物料在整个冻干过程中形成的是较小的冰沙颗粒，且充分均匀的进行冻干。

19、在本技术的部分实施例中，冻干容器内壁和搅拌件外壁的抛光清洁度均小于4μm。

20、本技术通过采用冻干容器内壁和搅拌件外壁的抛光清洁度均小于4μm，利于对料液进行高效的搅拌冻干。

21、在本技术的部分实施例中，冻干容器连通连接有真空泵。

22、本技术通过在冻干容器连通连接真空泵，以便于在冻干过程中对冻干容器内进行抽真空，以对冻干容器内的料液高效的进行负压挥发吸热预冷冻并干燥。

23、在本技术的部分实施例中，冻干容器连通连接有氮气储罐。

24、本技术通过在冻干容器连通连接氮气储罐，以便于验证冻干容器的密闭性，保证抽真空时运作良好；同时，冻干容器放料后，若冻干容器内残留有物料，可以通过氮气对冻干容器内进行吹扫。