[发明专利]一种真空冷冻干燥机及真空冷冻干燥方法

说明书

技术领域

本发明涉及药品的冷冻干燥技术领域，具体的涉及一种真空冷冻干燥机及真空冷冻干燥方法。

背景技术

生产药品冻干剂时，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。

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。

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。

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。

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。快速冻干机在冻干时，物料瓶中的物料是从下往上一层层进行冻干的，得到的晶粒较大，导致冻干效果较差。如何在实现温度控制的基础上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。

发明内容

为了克服上述提供的现有的冷冻干燥机存在的冷冻效率差且得到的晶粒质量较差的缺点，提出一种在实现温度控制的基础上提高冻干效率并且保证冻干质量的真空冷冻干燥方法及实现该方法的真空冷冻干燥装置。

具体地，本发明提供一种真空冷冻干燥机，其包括物料箱、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，所述物料架和物料箱内壁上分别设置有第一温度传感器和第二温度传感器，分别对物料架和物料箱进行温度监控，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，所述制冷机组先后对物料进行预冷冻和快速冷冻；

在控制装置控制制冷机组进行预冷冻期间，当第一温度传感器检测到物料架温度比物料共熔点高于5℃时控制装置控制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℃时，控制装置控制制冷机组恢复制冷工作。

优选地，所述物料箱内同时设置有制冷管和加热管，分别用于对物料进行冷冻和干燥。

优选地，在控制装置控制制冷机组进行快速冷冻期间，当第二温度传感器检测到物料箱内温度达到-45℃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℃时，制冷机组恢复制冷工作。

优选地，所述预冷冻的时间为10-20分钟。

优选地，所述控制装置包括单片机、电源模块、制冷机组驱动电路以及加热器驱动电路，所述单片机的一个输出端连接制冷机组驱动电路的输入端，所述单片机的另一个输出端连接加热器驱动电路的输入端。

优选地，所述制冷机组以及加热器分别设置有电磁阀，所述电磁阀的输入端分别连接所述制冷机组驱动电路或加热器驱动电路的输出端。

优选地，所述捕水仓内设置制冷管。

本发明还提供一种利用所述的真空冷冻干燥机进行真空冷冻干燥的方法，用于对物料进行冷冻干燥，包括以下步骤：

a、预冷冻步骤:将物料预冷冻到物料共熔点温度之上1-10℃；

b、第一保温步骤:使物料在物料共熔点温度之上1-10℃保持10-20分钟；

c、快速冷冻步骤：在5-10分钟内将物料温度降低到-30℃—-45℃之间；

d、第二保温步骤：使物料在-30℃—-45℃之间保持1-2小时；

e、干燥步骤：使物料升温至25-40℃，并保持3-4小时；

其中，所述物料共熔点温度是真空状态下的物料共熔点温度。