冷凍干燥備綜述

1、制藥工藝學(xué)題目：冷凍干燥設(shè)備綜述X 學(xué)院XX專業(yè)學(xué) 號學(xué)生姓名指導(dǎo)教師二0一年 月目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark19 o Current Document 基本原理2 HYPERLINK l bookmark23 o Current Document 凍干設(shè)備分類3 HYPERLINK l bookmark27 o Current Document 凍干基本過程4 HYPERLINK l bookmark31 o Current Document 3.1前處理4 HYPERLINK l bookmark37 o Current Document 3.

2、2預(yù)凍4 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 3.3干燥5 HYPERLINK l bookmark43 o Current Document 3.4后處理5 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 發(fā)展歷史5 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 冷凍干燥機結(jié)構(gòu)7 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 凍干設(shè)備醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用7 HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 主

3、要廠商8 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 7.1國內(nèi)主要廠商及產(chǎn)品8 HYPERLINK l bookmark65 o Current Document 7.2國外主要廠商及產(chǎn)品9 HYPERLINK l bookmark68 o Current Document 發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢9 HYPERLINK l bookmark72 o Current Document 8.1制冷系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢10 HYPERLINK l bookmark75 o Current Document 8.2控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢10 HYPERLINK l

4、bookmark78 o Current Document 8.3整合的凍干生產(chǎn)線11 HYPERLINK l bookmark81 o Current Document 8.4結(jié)論11 HYPERLINK l bookmark84 o Current Document 參考文獻11基本原理真空冷凍干燥技術(shù)，也可稱之為冷凍升華干燥，它是將經(jīng)過一定處理的新 鮮物料或者濕物料的溫度降低到物料共晶點溫度以下，使物料內(nèi)部的水分完 全凍結(jié)，形成固態(tài)的冰，然后適當(dāng)抽取干燥倉內(nèi)的空氣，使其達到一定的真 空度，之后對加熱板進行加熱達到適當(dāng)?shù)臏囟认?，使冰直接升華為水蒸氣， 再利用真空系統(tǒng)的捕水器或者制冷系統(tǒng)的水

5、氣凝結(jié)器將水蒸氣冷凝，從而得 到干制品物料的一種技術(shù)。真空冷凍干燥技術(shù)其干燥過程是物料內(nèi)部水分的物理狀態(tài)變化并且逐漸 移動的過程，由于這種變化和移動是發(fā)生在低溫低壓條件下的，因此，真空 冷凍干燥技術(shù)的基本原理就是低溫低壓下傳熱傳質(zhì)的機理。在低壓下水的相變過程和常壓下大體相似，但相變時的具體溫度不同。例 如在103 Pa壓力下，固態(tài)冰轉(zhuǎn)化為液態(tài)水的溫度略高于0C，而液態(tài)水轉(zhuǎn)化 為蒸汽的溫度為6.3C，可見降低壓力后冰點變化不大，而沸點卻大大降低了。 可以想象，當(dāng)壓力降低到某一值時，沸點即與冰點相重合，固態(tài)冰就可以不 經(jīng)液態(tài)而直接變?yōu)闅鈶B(tài)，這時的壓力稱為三相點壓力，相應(yīng)的溫度稱為三相 點溫度。水的

6、三種聚集態(tài)隨溫度和壓強不同而變化，以壓強為縱坐標(biāo)，溫度為橫 坐標(biāo)表示水的聚集態(tài)，稱為水的相平衡圖。由圖可以看出，OS,OL，OK三條 曲線把相圖分成三個區(qū)域，即氣相、液相、固相。OS曲線為氣固兩相平衡共 存的狀態(tài)，這時的水蒸氣壓強為水的飽和蒸汽壓，OL曲線為液固兩相平衡共 存的狀態(tài)，OK曲線為氣液兩相平衡共存的狀態(tài)，K為水的臨界點，K點溫度 為374C，壓強為2.11x107Pa，在此點液態(tài)水不存在。O點為三條曲線的交點， 即三相點，三相點溫度為0.01 C，三相點壓力為610.5Pa，是水的三相平衡共 存的狀態(tài)。真空冷凍干燥是在三相點以下進行的。凍干設(shè)備分類凍干機按照不同用途可劃分為實驗用凍

7、干機和生產(chǎn)用凍干機；按照干燥擱板面積大小劃分為小、中、大3種類型（凍干面積在1 m 以下的為小型；110 m為中型；1050 m為大型）；按凍結(jié)方式劃分為凍干合一型和凍十分離型；按作業(yè)方式劃分為間歇 式、半連續(xù)式和連續(xù)式；按干燥倉形狀劃分為方形、圓型和隧道式；按自動化程度劃分為手動型、 半自動型和全自動型。凍干基本過程真空冷凍干燥流程圖真空冷凍干燥過程一般可以分為四個主要的階段：前處理、預(yù)凍、干燥 和后處理3.1前處理對于不同的待十物料，前處理的方法是不同的。有的工序比較復(fù)雜，有的 工序則相對比較簡單。但是通常為了獲得安全衛(wèi)生的產(chǎn)品，對冷凍干燥設(shè)備 進行消毒是必不可少的工序。常用的消毒方法有：

8、（1）氣體殺菌消毒法該消毒法是利用氣態(tài)的或汽化的化學(xué)物質(zhì)來處理設(shè)備 或材料，常用消毒劑有：環(huán)氧乙烷、甲醛、環(huán)氧丙烷、漠代甲烷及B丙醇酸 內(nèi)脂。（2）加熱殺菌法十加熱：利用氧化方法殺死細菌，實際上大部分是焚化了； 直接蒸汽加熱：采用專門的低壓蒸汽消毒蒸鍋，要求蒸汽溫度保持在120C 左右，持續(xù)時間至少30分鐘。為了防止蒸汽加熱不到死角現(xiàn)象的出現(xiàn)，在 通入蒸汽前應(yīng)將整個系統(tǒng)抽真空至100Pa。用70%的酒精在箱內(nèi)噴霧，經(jīng)過 24小時后用消毒布擦干；負壓蒸汽加熱殺菌劑：將凍十箱和整個系統(tǒng)抽真空 至10Pa以下，通入7090C的蒸汽加福爾馬林溶劑，使容器保持在熱狀態(tài) 下2小時。（3）輻射殺菌法紫外線輻

9、射：采用低壓汞放電燈作為輻射源，產(chǎn)生波長為 2.537 Xl0-3m的紫外線進行輻射殺菌，這些紫外線對人體的皮膚、眼睛是有 損害的，使用時要特別注意防護；X射線：高壓下產(chǎn)生的X射線具有很強的 滲透力，可用來消毒食品和藥品，它對各種微生物都具有殺傷作用，但若要 殺死全部細菌則需要相當(dāng)長的輻射時間；陰極射線：陰極射線具有快速殺菌 作用。3.2預(yù)凍預(yù)凍就是將物料中的自由水固化，從而確保干燥后的產(chǎn)品與干燥前有相 同的形態(tài)，防止真空干燥時起泡、抽縮、濃縮和溶質(zhì)移動等不可逆變化的發(fā) 生，減少因真空干燥后溫度下降引起物質(zhì)的可溶性降低和物質(zhì)生命特性的變 化。預(yù)凍對凍十產(chǎn)品的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用，因此必須滿足

10、以下兩項基 本要求：適當(dāng)?shù)慕禍厮俾省＝禍厮俾蔬^快，細胞外溶液開始結(jié)冰時，細胞內(nèi) 部的水分來不及通過細胞膜滲透到細胞外面，從而使細胞內(nèi)部溶液過冷，形 成胞內(nèi)冰；降溫速率過慢，使細胞過度脫水，嚴重皺縮，細胞在不太低的溫 度下，在高濃度的溶液中經(jīng)歷的時間過長，從而導(dǎo)致細胞損傷，甚至死亡。 降溫速率取決于冷源的溫度、樣品數(shù)量、容器體積和表面積、樣品容器和冷 環(huán)境之間的傳熱等。人們經(jīng)過多年的探索，發(fā)現(xiàn)針對不同的細胞和不同的保護劑，存在著各不相同的最佳冷3.3干燥物料的干燥階段一般分為兩個階段，升華干燥階段和解析干燥階段。（1）升華干燥階段 升華干燥階段也稱第一階段干燥，將凍結(jié)后的產(chǎn)品置 于密閉的真空容器

11、中加熱，使冰品升華成水蒸汽逸出，從而使產(chǎn)品脫水干燥。 干燥是由外表面逐步向內(nèi)推移的，冰品升華后殘留下的空隙就變成爾后升華 水蒸汽的逸出通道。已干層和凍結(jié)部分的分界面稱為升華界面。當(dāng)全部冰品 除去時，第一階段的干燥就完成了，此時約除去全部水分的90%左右。但在 干燥過程中，應(yīng)該始終保持物料中的未干燥部分為凍結(jié)狀態(tài)。若溫度過高則 會引起冰晶融化，所以應(yīng)使物料的凍結(jié)層溫度低于其共晶點溫度。另外，也不能加熱過快使已干層溫度超過其崩解溫度，所謂崩解溫度就是 某些已干的產(chǎn)品當(dāng)溫度達到某一數(shù)值時會失去剛性發(fā)生類似崩潰的現(xiàn)象，失 去疏松多孔的性質(zhì)而使干制品發(fā)粘、比重增加、顏色加深等。干制品發(fā)生崩 解以后影響凍

12、干層中出來的水蒸汽的通過，導(dǎo)致產(chǎn)部分融化。為了提高凍干 層的導(dǎo)熱系數(shù)，干燥室內(nèi)壓力越高越好，但干燥室內(nèi)壓力過高又會使水蒸汽 很難從升華界面逸出，造成升華界面溫度過高，凍結(jié)層融化和干燥層崩解。 綜合考慮，一般將干燥室內(nèi)壓力控制在13150Pa之間。（2）解吸干燥階段 解吸干燥階段也稱為第二階段干燥。在第一階段干燥 結(jié)束之后，在干燥物料的毛細管壁和極性基團上還吸附有一部分水，這些水 是未被凍結(jié)的。當(dāng)它們達到一定含量，就為微生物的生長繁殖和某些化學(xué)反 應(yīng)提供了條件。實驗證明，即使是分子層以下的低含水量，也可以成為某些 化合物的溶液，產(chǎn)生與水溶液相同的推移性和反應(yīng)性。因此，為了改善產(chǎn)品 的貯存穩(wěn)定性，

13、延長其保存期，需要除去這些水分。3.4后處理凍干后的產(chǎn)品不僅含水量低，而且疏松多孔，因而吸濕性強，再加上物 料表面積相對增大，易受氧化影響，為便于保存，后處理不容忽視。后處理 容為封裝和儲藏。產(chǎn)品不同，包裝方法也不同。對于生物制品，凍干結(jié)束后 要向箱內(nèi)充入無菌的干燥空氣，然后在無菌室內(nèi)將容器封口，或在凍干結(jié)束 后在凍干箱內(nèi)真空加塞或包裝。發(fā)展歷史真空冷凍干燥技術(shù)的用途是非常廣泛，而且干燥后的產(chǎn)品品質(zhì)較高，其發(fā) 展史可以從以下兩個方面分別來進行闡述。3.1食品的凍干很早以前人們就知道凍干能夠長時間保存食物。古代北歐的海盜利用干寒 空氣的自然條件來干燥和保存食物，就是其中一例。而真正的食品凍干技術(shù)

14、 起源于20世紀30年代。1930年，F(xiàn)losdorf進行了食品凍干的試驗，他在 1949年的著作中展望了凍干在食品和其他疏松材料方面應(yīng)用的前景。1941 年，英國的Kidd利用熱泵原理凍干食品。食品凍干的系統(tǒng)研究始于20世紀50年代。其中規(guī)模最大的是英國食品 部在Aberdeen試驗工廠進行的研究。他們在綜合了當(dāng)時一些研究成果的基礎(chǔ) 上，于1961年公布了試驗成果，證明用凍干法加工食品是一種能獲得優(yōu)質(zhì) 食品的方法。在20世紀50年代后期，歐美國家相繼建立了一批凍干食品 廠，開始了食品凍干的工業(yè)生產(chǎn)。到60年代初，美國農(nóng)業(yè)部的“Bird”報告預(yù)測食品凍干將有很大發(fā)展， 在此推動下，許多制造商參

15、與了食品凍干機的開發(fā)制造。但到20世紀60年 代后半期發(fā)現(xiàn)，實際與預(yù)測的差距很大。除凍干咖啡有較大增長外，各種固 態(tài)食品（蔬菜、肉類、海產(chǎn)品）的凍干未見多大發(fā)展，導(dǎo)致食品凍十設(shè)備幾乎 沒有什么改進。此后產(chǎn)生了第一代食品凍十機，它主要用加熱隔板、托盤與 食品材料間的接觸傳熱來提供升華熱。直到20世紀60年代后期和70年代初期，相繼開發(fā)了非托盤連續(xù)凍十 機。后來又開發(fā)了與連續(xù)型凍干方法相似的批次式凍十機。這種將制品置于 托盤中在干燥室內(nèi)輸送的方式，避免了制品微粉的飛散，這就是沿用至今的 第二代食品凍十機。它的成功開發(fā)，縮短了食品凍干周期，降低了生產(chǎn)成本， 對食品凍十的發(fā)展是一個有力的推動。隨著日本

16、的民族飲食文化的發(fā)展，凍 十蔥、蒜、豆醬、方便面湯料等的需要量很大，日本的食品凍十業(yè)迅速發(fā)展 起來。食品凍十設(shè)備的制造業(yè)也跟著興起。3.2標(biāo)本、醫(yī)藥品的凍十1890年，Altmann在制作標(biāo)本時，為了防止標(biāo)本中的物質(zhì)在有機溶劑中 溶解造成不可逆損失，改變過去用有機溶劑脫水的方法，而采用冷凍干燥法 干燥了多種器官和組織。他的工作確立了生物標(biāo)本系統(tǒng)的凍干程序，這是凍 十在制作生物標(biāo)本中的最早應(yīng)用。1909年，Shackell將凍十引入細菌學(xué)和血 清學(xué)領(lǐng)域。采用鹽冰預(yù)凍，在真空狀態(tài)下用硫酸作吸水劑，對補體、抗毒素、 狂犬病毒、免疫血清、肉和血液等進行凍干，其設(shè)備雖十分簡陋，但卻是后 世先進凍干機的雛

17、形。他在研究與開發(fā)生物制品、蛋白質(zhì)的冷凍干燥技術(shù)方 面開創(chuàng)了一個新紀元。1912年，Carrel首先提出用凍干技術(shù)為外科移植保存組織。此后，許多 學(xué)者為發(fā)展冷凍干燥技術(shù)進行了大量的研究和試驗，但由于未能很好地掌握 低溫同真空度以及有效地控制加熱等的相互關(guān)系，凍十技術(shù)沒有長足地進步， 仍然停留在實驗研究階段。直到19351936年間，F(xiàn)losdorf和Greaves等分別研制了比較完善的凍 干儀器和設(shè)備，使凍干生物制品技術(shù)由實驗室走向工業(yè)化大生產(chǎn)。當(dāng)時，正 值第二次世界大戰(zhàn)，需要制備大量十的人血漿和青霉素，因而，凍干生產(chǎn)得 到迅速發(fā)展。到20世紀70年代，凍十理論和設(shè)備的研究已逐步趨于完善。當(dāng)時

18、先進的 凍十機已能滿足正常醫(yī)藥凍十所需的各項功能和進行自動程序生產(chǎn)。20世紀80年代初，各國醫(yī)藥行業(yè)紛紛貫徹GMP （醫(yī)藥制造管理和品質(zhì) 管理規(guī)則），將“過程檢驗”引入凍十生產(chǎn)，各廠商競爭的焦點變?yōu)楫a(chǎn)品的安 全性、生產(chǎn)的可靠性、生產(chǎn)過程的重復(fù)再現(xiàn)性，從而推動醫(yī)藥凍十技術(shù)的進 一步發(fā)展。3.3當(dāng)今情況我國于50年代開始引進真空冷凍干燥技術(shù)，當(dāng)時主要應(yīng)用于醫(yī)藥及生物 制品方面，60年代末期，開始在食品工業(yè)中應(yīng)用。廣東、上海、北京、大連 等地建立了凍十食品生產(chǎn)基地，當(dāng)時主要用于軍需供給和戰(zhàn)略儲備，不過后 來由于形勢原因以及當(dāng)時的凍干食品成本高、缺乏市場，這些基地不斷相繼 拆除。直到80年代后期，一些

19、外商看中了中國豐富的原料市場，開始在大陸 投資建廠，生產(chǎn)凍十食品，產(chǎn)品主要是外銷。90年代以后，我國脫水蔬菜口 量約占世界總產(chǎn)量的2/3,每年出口量以30%的速度增加。隨著我國經(jīng)濟的增長和生活節(jié)奏的加快，方便食品越來越受到歡迎，特別 是高質(zhì)量的嬰兒食品和保健食品的需求量急劇增加，高檔餐飲業(yè)也在各地應(yīng) 運而生。這些都給凍干食品的推廣提供了 廣闊的市場，凍十人參、蜂王漿、鱉粉、中草藥、珍貴的動植物等，在國內(nèi)外得到相當(dāng)?shù)目隙??？傮w看來，真空冷凍干燥技術(shù)在我國的發(fā)展現(xiàn)狀是：凍干技術(shù)與設(shè)備穩(wěn)步 提高，凍十食品企業(yè)快步發(fā)展，凍十產(chǎn)品市場緩步前進。冷凍干燥機結(jié)構(gòu)圖8-1真空冷凍干燥流程1冷凍干燥箱；2擱板溫

20、度計；3真空度傳感器；4主真空閥；5度調(diào)節(jié)器;6真空冷凝器；7熱風(fēng)風(fēng)機；8羅茨泵；9油回轉(zhuǎn)真空泵；10主冷凍機；11控 制冷凍機；12導(dǎo)熱液泵；13液壓泵；14控制屏；15空氣或氮氣凍干設(shè)備醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用近年來，將凍干技術(shù)應(yīng)用于藥品制備變得日益廣泛，而且嘗試將其用于 血液制品和生物制品的凍干保存也正在成為新的研究熱點。在中藥制備方面， 凍十技術(shù)可最大限度地保存藥用有效成分的活性，較好地保持藥材的外觀品 質(zhì)、顏色、氣味，脫水徹底，保存性好，擁有其他干燥技術(shù)無可比擬的優(yōu)越 性，代表產(chǎn)品有人參、冬蟲夏草、山藥等。隨著中藥現(xiàn)代化技術(shù)和凍干技術(shù)的發(fā)展，冷凍干燥制劑的應(yīng)用也越來越 廣泛，不僅可應(yīng)用于多膚蛋白

21、類藥物的臨床開發(fā)，還廣泛應(yīng)用于植物藥現(xiàn)代 化劑型的研究和開發(fā)。在西藥制備方面，用這種方法制造出的藥品的特征是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定， 生物活性基本不變；藥物中的易揮發(fā)性成分和受熱易變性成分損失 很少；呈多孔狀，藥效好；排除了 95%99%的水分，能在室溫下長期 保存，如阿莫西林鈉。在生物制品的保存方面，經(jīng)過數(shù)十年的研究，人們已經(jīng)實現(xiàn)了許多重要 細胞和組織的低溫保存，如在皮膚、血管、角膜、骨骼等的保存方面獲得了 重要的應(yīng)用。自20世紀60年代起，就有科學(xué)家研究紅細胞的凍干保存，在經(jīng)歷無數(shù) 次的失敗后取得了初步成功。但到目前為止，冷凍干燥紅細胞的恢復(fù)率仍然 低于50 %，說明了血液細胞凍十的復(fù)雜和困難。由于組織

22、和器官的極度復(fù) 雜性，該技術(shù)目前處于探索階段，尚未取得臨床應(yīng)用。西藥、血液制品和生物制品的凍干工藝比較難，工藝成熟與否關(guān)系重大，產(chǎn)品質(zhì)量將直接關(guān)系到人的生命安全，所以從事該研究的人員比較少，研究 成果有一定時間的保密性。西藥凍干的關(guān)鍵是避免染菌，一旦染菌就會造成 重大事故。生物制品要求則更加嚴格，除避免染菌外，還要防止菌種變異，保持活 菌活毒的活性，在凍干過程中要加入添加劑和保護劑，這是技術(shù)水平很高的 工作，必須對藥品在凍十過程中的損傷和保護機理進行進一步的研究，同 時利用先進的制冷和真空設(shè)備及控制手段開發(fā)價格低、性能好的冷凍干燥機， 繼續(xù)完善低溫低壓下的傳熱傳質(zhì)理論，優(yōu)化凍十工藝主要廠商7.

23、1國內(nèi)主要廠商及產(chǎn)品上海東富龍高標(biāo)準(zhǔn)凍十機北京天利生產(chǎn)型凍十機7.2國外主要廠商及產(chǎn)品有愛德華公司有愛德華公司STERIS 等發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢一種好的凍干工藝應(yīng)是個性化的，具有產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、時間短、能耗低、 凍十周期可控、可驗證的特征。決定凍干工藝的因素主要有2個：處方和凍 干工藝曲線。處方包括活性成分、賦形劑、保護劑、工藝用水等。一個優(yōu)良的處方可以減少凍十過程對制品活性的影響，增加制品的儲存 周期，保證凍十的順利進行。但是不同產(chǎn)品，如生物制品和藥品的凍干工藝 比較復(fù)雜，而且對于處方的研究各國之間、各公司之間都是相互保密的，公 布出來的往往是些常識性的配方。凍干工藝曲線參數(shù)包括擱板的溫度、冷凝

24、器的溫度、凍十箱的真空度、制品過冷的程度、結(jié)品的程度、崩解溫度、溶 液的共晶點、共熔點等，優(yōu)化凍十工藝曲線就是找到最佳的參數(shù)組合。目前國內(nèi)外對凍干工藝的研究主要集中于在凍十過程中對晶核形成和品 體成長進行控制，使整個凍十過程置于嚴格控制之下，用科學(xué)的、可量化的、 準(zhǔn)確的方式和標(biāo)準(zhǔn)來確定凍干終點判定兩方面的研究。例如找到冷凍干燥過程中的物料預(yù)凍速率，通過對預(yù)凍速率的控制，可 以在所有樣品范圍內(nèi)對晶體的形成進行控制，而良好的晶體結(jié)構(gòu)可以使得凍 干過程尤其是第一階段升華的時間大大縮短，從而提高凍干效率。凍干終點 的判定對于產(chǎn)品的質(zhì)量（尤其是制品殘余水分）有著很大的影響，目前國內(nèi) 大部分廠家還是依靠經(jīng)

25、驗或者手動方法（如壓力升法）來判斷凍十是否結(jié)束， 這將帶來很大的風(fēng)險。而國外出現(xiàn)了專業(yè)化的公司專門從事不同產(chǎn)品凍干曲線的研究，一些大 的藥廠和專業(yè)公司在凍十過程中引入PAT （過程分析控制）技術(shù)，采用相關(guān) 儀器，如低溫生物顯微鏡和掃描電鏡來檢測可被量化的參數(shù)，以幫助操作人 員來判斷凍十是否結(jié)束，這樣做可以提高凍干質(zhì)量，增強對凍干過程的可控 性，縮短凍十時間。冷凍干燥機主要由控制系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)組成；藥用 冷凍干燥機除以上組成部分外，還有隔離系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、在位清洗系統(tǒng)CIP （clean in place， CIP）和在位滅菌系統(tǒng) SIP （sterilization in

26、place， SIP）等。下面主要介紹制冷系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和凍十生產(chǎn)線的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢。8.1制冷系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢制冷系統(tǒng)是提供制品預(yù)凍、捕獲水蒸氣所需冷源的重要部件，且 運行時間貫穿于凍十全過程，按照制冷方式和達到冷阱溫度的不同 劃分為單機單級、雙機雙級、雙機復(fù)疊和液氮制冷系統(tǒng)。雙級壓縮機 可以通過產(chǎn)品溫度的需求自動調(diào)整運行狀況，從而達到最佳工況，在 更好地保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時也可節(jié)約能源。液氮制冷系統(tǒng)不僅降低 了電能的需求，同時也節(jié)省了設(shè)備維護費用，可以暫時應(yīng)付停電等突 發(fā)情況，且噪聲小、占地面積小、溫度可控制。制冷系統(tǒng)發(fā)展：近幾年國產(chǎn)凍十機的制冷壓縮機基本是從國外采購，一般采用德國、意大

27、利品牌，其性能良好，但是通過國際采購得到的制冷壓縮 機最小功率為5匹（535匹），并不適合生產(chǎn)以下實驗型凍干 機，所以國內(nèi)實驗型冷凍干燥機生產(chǎn)廠家一般采用國產(chǎn)制冷機組，存 在著能耗大、匹配不良的問題。目前，部分廠家采用復(fù)疊式低溫制冷 系統(tǒng)，利用兩臺單級壓縮機組成復(fù)疊制冷方式，具有更高的穩(wěn)定性和 性能。液氮制冷系統(tǒng)（liquid nitrogen system， LN2）是利用液氮作為冷源 對系統(tǒng)進行制冷的一種制冷系統(tǒng)?？諝庵泻?8%的氮氣，其制取較 為方便，是取之不盡的一種環(huán)保能源，在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣 泛，目前國內(nèi)將液氮制冷系統(tǒng)應(yīng)用于生產(chǎn)的廠家有上海東富龍。LN2 制冷的優(yōu)點有：（1

28、）制冷系統(tǒng)可靠性高、穩(wěn)定性好、噪音低。（2）極限溫 度低，制冷量大，特別適用含有機溶媒的產(chǎn)品凍干。（3）制冷速度快， 冷卻能力高。（4）凍十曲線可重演性高。（5）耗電省，維修簡單，經(jīng)濟性 好。（6）回收的氮氣可以再利用，不污染空氣。但有一些不足之處制約著LN2 的大規(guī)模應(yīng)用，例如液氮的填充網(wǎng)點少，目前來說成本也較高。但是隨著 相關(guān)技術(shù)的進一步發(fā)展和不斷改進，這種高效環(huán)保制冷方式的應(yīng)用將會越來 越廣泛。8.2控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢凍十過程的控制是實現(xiàn)GMP標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵指標(biāo)，全自動控制系 統(tǒng)的實現(xiàn)可以使凍干機產(chǎn)品具有很好的重演性，提高凍十機的穩(wěn)定 性和產(chǎn)品的質(zhì)量。目前控制系統(tǒng)的發(fā)展主要在以下幾個方

29、面：（1）提 供多級操作權(quán)限。（2）提供完整的自動或手動控制。（3）提供SIP、CIP、 除霜等自動控制。（4）提供完善的自動周期編輯及調(diào)用。（5）提供多種 實時及歷史數(shù)據(jù)查詢，提供批次記錄及查詢。（6）提供多用戶操作記 錄及查詢。（7）提供多種報警及事件記錄。（8）滿足FDA 21CFR Partll 的要求，具有電子簽名等。目前，丹麥Atlas公司、日本共和真空株式會社和東京理化器械 株式會社都是全球較具影響力的凍十設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)。丹麥?zhǔn)莾鍪O(shè) 備出口量最多的國家，其中Atlas公司生產(chǎn)的凍干機類型齊全、結(jié)構(gòu) 合理、自動化程度高、能源消耗低，主要技術(shù)指標(biāo)均居全球領(lǐng)先地位。 東京理化器械株式會社的產(chǎn)品安全功能強，具有漏電、電流過高保護 器、冷凍機保護回路、控制面板自我診斷功能；自動化程度高，帶有計 時功能，可顯示真空泵累計運轉(zhuǎn)時間、冷凍干燥時間，便于確認真空