5 凍干機(jī)介紹
技術(shù)要求:
板層降溫速率(20±2℃在60min內(nèi)降至-40℃)
板層升溫速率(-40℃升溫至20℃在1h內(nèi)完成)
板層低溫度(小于-60℃)
板層zui高溫度(一般大于60℃)
冷凝器降溫速度(20±2℃在30min內(nèi)降至-40℃)
冷凝器低溫度(一般小于-75℃)
真空速率(從大氣壓降至10Pa在30min內(nèi)完成)
凍干箱極限真空(<0.5Pa)
負(fù)載運(yùn)行時(shí)凍干箱真空度(不大于10Pa)
板層溫差和板內(nèi)溫差(板層±1.5℃,板內(nèi)±1℃)
5.1 冷凍干燥機(jī)的基本組成
冷凍干燥機(jī)分類
按系統(tǒng)分類,由制冷系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、加蓋系統(tǒng)和控制系統(tǒng)幾部分組成。此外,大中型冷凍干燥機(jī)還常有蒸汽滅菌系統(tǒng)和在位清洗系統(tǒng)。
5.1.1 制冷系統(tǒng)
制冷系統(tǒng)由制冷壓縮機(jī)及凍干箱、冷凝器內(nèi)部管道等其輔助設(shè)施構(gòu)成,為冷凍干燥箱和冷阱提供冷源,以產(chǎn)生和維持它們工作時(shí)所需的低溫。
凍干機(jī)常用制冷形式有:
直接膨脹式制冷的真空冷凝器
載冷劑間接冷卻單一制冷方式的真空冷凝器
三重?zé)峤粨Q系統(tǒng)制冷的凍干機(jī)
5.1.2 真空系統(tǒng)
真空系統(tǒng)由凍干箱、冷凝器、真空管道和閥門、真空泵構(gòu)成。
凍干箱
凍干箱是凍干機(jī)的主要部分,是產(chǎn)品冷凍及干燥的場(chǎng)所。一般小型凍干設(shè)備使用圓筒形箱體,大中型設(shè)備多采用方形箱體,并在箱外采用加強(qiáng)筋以解決承壓能力問題。
干燥箱體的主要作用是形成一個(gè)密封的空間,制品在干燥室中,在一定的溫度、壓力等條件下完成冷凍、真空干燥、全壓塞等操作。
冷凝器
冷凝器又稱水汽凝結(jié)器或捕水器,其內(nèi)部有一個(gè)較大表面積的金屬吸附面,吸附面溫度能降到-40℃以下,并且能恒定維持這個(gè)低溫。
凍干機(jī)常用的冷凝器可分為管式換熱和板式換熱兩種,前者主要用于小型凍干機(jī),后者主要用于大型凍干機(jī)。
目前真空冷凝器多采用垂直和水平臥式兩種方式,一般小型凍干機(jī)多采用垂直式冷凝器,大型凍干機(jī)多采用臥式
真空泵
真空泵是真空系統(tǒng)建立真空的重要部件,其作用是用來減少產(chǎn)品表面上的壓力,保證水蒸氣順利到達(dá)冷凝器。常用真空泵主要有液體泵、油封機(jī)械真空泵、無油機(jī)械真空泵。
5.1.3 加熱系統(tǒng)
加熱系統(tǒng)是提供制品水分兩次升華干燥所需熱能的裝置,其作用是對(duì)凍干箱內(nèi)的產(chǎn)品進(jìn)行加熱,以使產(chǎn)品內(nèi)的水分不斷升華,并達(dá)到規(guī)定的殘余水分要求。冷凍干燥中采用的傳熱方式主要有熱傳導(dǎo)和輻射,近年來也有在干燥箱內(nèi)采用循環(huán)壓力法來實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制對(duì)流加熱,可極大地提高干燥的效率。
5.1.4 控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)由各種控制開關(guān),指示調(diào)節(jié)儀表及一些自動(dòng)裝置等組成。根據(jù)自動(dòng)化程度的不同,可分為手動(dòng)控制、半自動(dòng)控制、全自動(dòng)控制及微電腦控制等幾大類。
冷凍干燥機(jī)的控制主要是對(duì)制冷機(jī)、真空機(jī)組、加熱系統(tǒng)的起停及溫度的控制,對(duì)真空度、溫度的測(cè)定、監(jiān)控,以及自動(dòng)保護(hù)、報(bào)警裝置等。
5.1.5 在線自動(dòng)清洗裝置
在箱體和冷阱、捕水器內(nèi)配置的機(jī)械清洗裝置,主要用于洗滌箱體和真空冷凝器內(nèi)表面殘留物。整個(gè)CIP系統(tǒng)一般分為機(jī)內(nèi)和機(jī)外兩部分,機(jī)外部分由清洗用水貯罐、多級(jí)泵及一套自動(dòng)控制閥組成。機(jī)內(nèi)部分由冷凝器和箱內(nèi)的噴嘴及噴淋球組成。
5.1.6 在線蒸汽滅菌
制藥過程中的滅菌方法主要有加熱滅菌、氣體殺菌及輻射滅菌等三類。其中真空冷凍干燥機(jī)優(yōu)先選擇加熱滅菌中的蒸汽滅菌法。
蒸汽滅菌系統(tǒng)包括:(1)蒸汽進(jìn)氣閥和排氣閥,多用球閥;(2)擱板升降系統(tǒng)液壓或氣動(dòng)桿有保護(hù)套;(3)安全閥;(4)蒸汽疏水閥;(5)水環(huán)式真空泵。
5.1.7 安全保障系統(tǒng)
真空故障:壓力超過設(shè)定警戒線,機(jī)器應(yīng)自動(dòng)停止加熱和進(jìn)氣,并自動(dòng)恢復(fù)到冷凍制品的狀態(tài),保證制品不受破壞。
凍干周期內(nèi)停電對(duì)策:設(shè)有USP不間斷電源保證控制系統(tǒng)在一定時(shí)間內(nèi)保持運(yùn)行過程信息;自動(dòng)關(guān)閉真空隔離閥和箱體與冷凝器之間的隔離閥;自動(dòng)關(guān)閉空氣或氮?dú)鈱?dǎo)入閥。
制冷壓縮機(jī)保護(hù)措施:設(shè)壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)、油壓過高自動(dòng)保護(hù)、缺油保護(hù)、人工復(fù)位、電機(jī)設(shè)定溫度和過載保護(hù)等。
5.1.8 加蓋系統(tǒng)
制藥用冷凍干燥機(jī)還具有自動(dòng)加壓瓶蓋功能,即在干燥箱上裝置有液壓油缸,使擱板能上下移動(dòng),用擱板實(shí)現(xiàn)加壓瓶蓋。
5.2 冷凍干燥中存在的問題及處理辦法
含水量偏高
裝入容器的藥液太厚,升華干燥過程中供熱不足,冷凝器溫度偏高或真空度不夠,均可能導(dǎo)致含水量偏高。
噴瓶
如果供熱太快,受熱不均勻或預(yù)凍不*,則易在升華過程中使得制品部分液化,在真空減壓條件下產(chǎn)生噴瓶。為防止噴瓶,必須控制預(yù)凍溫度在共熔點(diǎn)以下10~20℃同時(shí)加熱升華,溫度不宜超過共熔點(diǎn)。
產(chǎn)品外形不飽滿或者萎縮
一些粘稠的藥液由于結(jié)構(gòu)過于致密,在凍干過程中內(nèi)部水蒸氣逸出不*,凍干結(jié)束后,制品會(huì)因潮解而萎縮,遇見這種情況可在處方中加入適量的甘露醇、氯化鈉等填充劑,并采取反復(fù)預(yù)凍法,以改善制品的通透性,產(chǎn)品外觀即可得到改善。
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