一种带温度控制的真空冷冻干燥机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及药品的冷冻干燥技术领域。
【背景技术】
[0002]生产药品冻干剂时，例如左西孟旦冻干粉，需要将药品调整为液态进行冷冻，在真空下供给升华热，让材料内的水分升华，从而进行干燥。这一过程在真空冷冻干燥机中进行。妨碍冻干技术更为广泛应用的最大障碍是生产成本高。
[0003]一般的真空冷冻干燥机包括冷冻腔、干燥腔、冷凝腔、制冷系统、加热系统和控制装置。这种冷冻干燥机需要在药品冷冻完成后输送到干燥腔内，因此工艺操作复杂，效率较低，而且设备部件数目多，占地面积大。
[0004]还有一种真空冷冻干燥机，冷冻腔和干燥腔处于一个腔室，免去了冷冻完成后将药品输送到干燥腔内的步骤，但是制冷排管设置在冷冻干燥腔的底部，在冷冻过程中容易出现制冷不均匀，药品结晶定向性差，从而造成了升华时间的延长。而且冷凝腔布置在冷冻干燥腔的旁边，卧式布置占地面积大。
[0005]冷冻真空干燥设备运行时，冻结环节是整个冻干过程中非常关键的一环，冻结的效果直接关系到制品的品质和制品干燥后的外形。冻结阶段的主要问题是避免形成大的晶粒。晶粒过大不但影响制品的外观，更严重的是过大的晶粒可能会导致药物失效例如疫苗死亡，或影响冻干粉剂的形态。因此冻干过程中必须避免形成大的晶粒。
[0006]人们普遍认为要减小晶粒大小，就要做到冻结过程中尽可能地缩短晶粒形成的时间，也就是说缓慢冻结形成的晶粒大，快速冻结形成的晶粒小。但在实践中发现，一些先进的快速冻干机中形成的晶粒反而比一些老旧的冷冻速度慢的冻干机形成的晶粒更粗大。但是老旧的机器冷冻效率低，导致整个冻干工序效率低。如何既能保证冻干效率高又能获得细腻的晶粒是本领域技术人员面临的一项重要技术问题。
【实用新型内容】
[0007]为了克服上述缺陷，提出一种冻干效率高同时晶粒细小均匀的冻干机，并且冷冻腔和干燥腔集中一室，占地面积小的真空冷冻干燥机。
[0008]具体地，本实用新型提供一种带温度控制的真空冷冻干燥机，包括物料箱、捕水仓、制冷机组、加热器、真空泵和控制装置，所述物料箱内设置有用于放置冷冻干燥瓶的物料架，所述物料箱和所述捕水仓相通，所述捕水仓连接有真空泵，制冷机组和加热器设置在物料箱外部，所述控制装置对所述制冷机组、所述加热器和所述真空泵进行控制，其特征在于，所述物料箱同时设置制冷管和加热管，使得物料箱兼作物料的冷冻腔和干燥腔，物料架和物料箱内壁上分别设置有温度传感器，控制装置根据温度传感器采集到的温度值控制制冷机组开始或停止制冷。
[0009]通过这样的设置，物料穿过共熔点所需要的时间得以大大缩短，从而有效地缩小了结晶晶体的粒径。
[0010]优选地，所述物料架上设置第一温度传感器，在预冷冻期间，当第一温度传感器检测到物料架温度比物料共熔点高5°c时制冷机组停止制冷工作，当第一温度传感器检测到物料架温度高于物料共熔点10°C时，制冷机组恢复制冷工作。
[0011]优选地，所述物料箱内壁上设置第二温度传感器，在快速冷冻期间，当第二温度传感器检测到物料箱内温度达到-45°c时制冷机组停止制冷工作，当第二温度传感器检测到物料架温度高于_30°C时，制冷机组恢复制冷工作。
[0012]优选地，所述制冷管设置在物料箱内顶部，所述加热管设置在物料箱内底部。
[0013]优选地，所述捕水仓内设置制冷管。
[0014]优选地，所述捕水仓与所述真空泵之间通过管路连接有汽水分离器。
[0015]优选地，所述捕水仓口与物料箱底部对接，二者连通的接口面积不小于物料箱底部总面积的1/3。
[0016]优选地，所述控制装置为开关控制或程序控制。
[0017]本实用新型的真空冷冻干燥机冷冻干燥效率高同时形成的晶粒细小均匀，并且将冷冻腔和干燥腔集中一室，缩短工艺步骤、占地面积小、制冷和加热均匀。
【附图说明】
[0018]本实用新型的【具体实施方式】将结合以下附图进行详细说明:
[0019]图1为本实用新型的真空冷冻干燥机的结构示意图；
[0020]图2为本实用新型的控制关系图。
【具体实施方式】
[0021 ] 如图1所示，冷冻干燥机100包括冷冻干燥物料箱I，在所述物料箱I内的底部设有导热油加热管2，在所述物料箱I内的顶部设置有制冷管3，在所述物料箱I的顶部外壁设有麦氏真空表5，在所述物料箱的顶部设有排气阀6，在所述物料箱里设置着多个物料架7。物料架7采用高热容材料制成，能够快速升温或降温，并能够利用传导、辐射快速进行热量传递，物料架自上而下分层设置，其结构制成利于上下层空间的空气对流，例如物料架7在放置冻干瓶的位置之间设置通孔。
[0022]物料箱I内设置有第一温度传感器21和第二温度传感器22。第一温度传感器21设置在接近制冷管3的物料架7上，用于检测物料架7的温度。第二温度传感器22设置在物料箱内壁上，大致位于物料箱I高度方向上的中间位置，用于检测物料箱I内部温度。
[0023]所述物料箱底部连接有相通的捕水仓8，所述捕水仓口与物料箱底壁对接，二者连通的接口面积不小于物料箱底部总面积的1/3。所述捕水仓8连接有真空泵9，所述捕水仓8与所述真空泵9之间通过管路连接有汽水分离器23。所述捕水仓8内设置有制冷管11，所述捕水仓8的底部设置有出水阀10。所述物料箱的底部设置支架，使得捕水仓8能够以悬挂或支撑的方式布置在物料箱底部。
[0024]制冷管3和制冷管11通过制冷回路连接于制冷机组16，从而在控制装置4的控制之下实现对物料箱I和捕水仓8制冷。制冷机组包括制冷机14、冷凝器13和用于回收冷却液的储液罐12，所述冷凝器13分别与储液罐12和制冷机14连接。在制冷管3与制冷机组16相连的管路上设置有可分别单独控制的阀门，分别是与制冷机14相连的主控阀17和与储液罐12相连的回流阀19 ;在制冷管11与制冷机组16相连的管路上设置有可分别单独控制的阀门，分别是与制冷机14相连的主控阀18和与储液罐12相连的回流阀20。
[0025]制冷机组16在控制装置4的控制之下能够分别对制冷管3和制冷管11进行制冷控制。当需要对物料箱I中的物料进行冷冻时，打开主控阀17和回流阀19，同时关闭主控阀18和回流阀20，仅启动制冷管3进行制冷。当对物料箱I中的物料进行加热干燥时，关闭主控阀17和回流阀19，同时打开主控阀18和回流阀20，仅启动制冷管11对捕水仓8进行制冷。制冷机组中的制冷介质为常用的制冷介质，例如液氮。制冷管3优选设置在物料箱I的顶部，这样在物料箱中能够讯速通过对流在整个箱体内充分制冷。由于制冷管设置在物料箱I的顶部，制冷管首先在物料箱顶部产生低温，并且自上而下通过传导、辐射或对流使物料箱整个发生低温，在此过程中温度梯度在高度方向上分布均匀，因此晶体生长方向得到适当控制。
[0026]导热油加热管2通过管路连接于导热油加热器15，导热油加热器15在控制装置4的控制下对物料箱I进行加热。导热油加热器15设置在物料箱I外部。导热油加热管2优选设置在物料箱下部，这样在物料箱中能够迅速地通过对流在整个箱体内充分加热，可有效避免局部过热或过凉。由于加热管设置在物料箱I的下部，加热管产生的热量通过传导、辐射或对流最初出现在物料箱底部，并且自下而上传递，温度梯度在高度方向上相对分布均匀。而且由于制冷时晶体生长方向得到了适当控制，在加热时晶体