冷凍干燥(凍干機(jī))綜述

冷凍干燥設(shè)備綜述藥廠車間設(shè)計(jì)與設(shè)備題目：冷凍干燥設(shè)備綜述學(xué)院專業(yè)學(xué)號(hào)學(xué)生姓名指導(dǎo)教師二〇一年月目錄TOC\o"1-3"\h\u271871.凍干技術(shù)原理 211142.凍干設(shè)備分類 396362.1.干燥擱板面積 3273172.2.凍結(jié)方式 3307552.3.干燥倉形狀 3296013.冷凍干燥機(jī)結(jié)構(gòu) 4104314.凍干基本過程 466064.1前處理 4163474.2預(yù)凍 588894.3干燥 5309723.4后處理 6163355.凍干技術(shù)發(fā)展歷史 6317285.1食品的凍干 634395.2標(biāo)本、醫(yī)藥品的凍干 7246375.3當(dāng)今情況 718266.凍干設(shè)備醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用 8217546.1中藥現(xiàn)代化 86506.2西藥制備 8226576.3生物制品的保存 837987.凍干設(shè)備主要廠商 816907.1國內(nèi)主要廠商及產(chǎn)品 8175937.2國外主要廠商及產(chǎn)品 10309878.凍干發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì) 11131118.1制冷系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì) 12219478.2控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì) 12142818.3整合的凍干生產(chǎn)線 13160658.4結(jié)論 13175709.參考文獻(xiàn) 131.凍干技術(shù)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(diǎn)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(dá)到一定的真空度，之后對(duì)加熱板進(jìn)行加熱達(dá)到適當(dāng)?shù)臏囟认拢贡苯由A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(dòng)的過程，由于這種變化和移動(dòng)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(jī)理。在低壓下水的相變過程和常壓下大體相似，但相變時(shí)的具體溫度不同。例如在103Pa壓力下，固態(tài)冰轉(zhuǎn)化為液態(tài)水的溫度略高于0℃，而液態(tài)水轉(zhuǎn)化為蒸汽的溫度為6.3℃，可見降低壓力后冰點(diǎn)變化不大，而沸點(diǎn)卻大大降低了?？梢韵胂?，當(dāng)壓力降低到某一值時(shí)，沸點(diǎn)即與冰點(diǎn)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(shí)的壓力稱為三相點(diǎn)壓力，相應(yīng)的溫度稱為三相點(diǎn)溫度。水的三種聚集態(tài)隨溫度和壓強(qiáng)不同而變化，以壓強(qiáng)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(gè)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(shí)的水蒸氣壓強(qiáng)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(diǎn)，K點(diǎn)溫度為374℃，壓強(qiáng)為2.11×107Pa，在此點(diǎn)液態(tài)水不存在。O點(diǎn)為三條曲線的交點(diǎn)，即三相點(diǎn)，三相點(diǎn)溫度為0.01℃，三相點(diǎn)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(diǎn)以下進(jìn)行的。2.凍干設(shè)備分類凍干機(jī)按照不同用途可劃分為實(shí)驗(yàn)用凍干機(jī)和生產(chǎn)用凍干機(jī)；2.1.干燥擱板面積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1m以下的為小型；1~10m為中型；10~50m為大型）；2.2.凍結(jié)方式按凍結(jié)方式劃分為凍干合一型和凍干分離型；按作業(yè)方式劃分為間歇式、半連續(xù)式和連續(xù)式；2.3.干燥倉形狀按干燥倉形狀劃分為方形、圓型和隧道式；按自動(dòng)化程度劃分為手動(dòng)型、半自動(dòng)型和全自動(dòng)型。3.冷凍干燥機(jī)結(jié)構(gòu)圖8-1真空冷凍干燥流程1冷凍干燥箱；2擱板溫度計(jì)；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(jī)；8羅茨泵；9油回轉(zhuǎn)真空泵；10主冷凍機(jī)；11控制冷凍機(jī)；12導(dǎo)熱液泵；13液壓泵；14控制屏；15空氣或氮?dú)?.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(gè)主要的階段：前處理、預(yù)凍、干燥和后處理4.1前處理對(duì)于不同的待干物料，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(duì)比較簡單。但是通常為了獲得安全衛(wèi)生的產(chǎn)品，對(duì)冷凍干燥設(shè)備進(jìn)行消毒是必不可少的工序。常用的消毒方法有：（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、溴代甲烷及?丙醇酸內(nèi)脂。（2）加熱殺菌法干加熱：利用氧化方法殺死細(xì)菌，實(shí)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120℃左右，持續(xù)時(shí)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(gè)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(shí)后用消毒布擦干；負(fù)壓蒸汽加熱殺菌劑：將凍干箱和整個(gè)系統(tǒng)抽真空至10Pa以下，通入70～90℃的蒸汽加福爾馬林溶劑，使容器保持在熱狀態(tài)下2小時(shí)。（3）輻射殺菌法紫外線輻射：采用低壓汞放電燈作為輻射源，產(chǎn)生波長為2.537×l0-3m的紫外線進(jìn)行輻射殺菌，這些紫外線對(duì)人體的皮膚、眼睛是有損害的，使用時(shí)要特別注意防護(hù)；X射線：高壓下產(chǎn)生的X射線具有很強(qiáng)的滲透力，可用來消毒食品和藥品，它對(duì)各種微生物都具有殺傷作用，但若要?dú)⑺廊考?xì)菌則需要相當(dāng)長的輻射時(shí)間；陰極射線：陰極射線具有快速殺菌作用。4.2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(shí)起泡、抽縮、濃縮和溶質(zhì)移動(dòng)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(duì)凍干產(chǎn)品的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用，因此必須滿足以下兩項(xiàng)基本要求：適當(dāng)?shù)慕禍厮俾?。降溫速率過快，細(xì)胞外溶液開始結(jié)冰時(shí)，細(xì)胞內(nèi)部的水分來不及通過細(xì)胞膜滲透到細(xì)胞外面，從而使細(xì)胞內(nèi)部溶液過冷，形成胞內(nèi)冰；降溫速率過慢，使細(xì)胞過度脫水，嚴(yán)重皺縮，細(xì)胞在不太低的溫度下，在高濃度的溶液中經(jīng)歷的時(shí)間過長，從而導(dǎo)致細(xì)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(duì)不同的細(xì)胞和不同的保護(hù)劑，存在著各不相同的最佳冷。4.3干燥物料的干燥階段一般分為兩個(gè)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中加熱，使冰晶升華成水蒸汽逸出，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，冰晶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)全部冰晶除去時(shí)，第一階段的干燥就完成了，此時(shí)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(huì)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(diǎn)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(dá)到某一數(shù)值時(shí)會(huì)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(huì)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13~150Pa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(xì)管壁和極性基團(tuán)上還吸附有一部分水，這些水是未被凍結(jié)的。當(dāng)它們達(dá)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(shí)驗(yàn)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，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(qiáng)，再加上物料表面積相對(duì)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(chǔ)藏。產(chǎn)品不同，包裝方法也不同。對(duì)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。5.凍干技術(shù)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(gè)方面分別來進(jìn)行闡述。5.1食品的凍干很早以前人們就知道凍干能夠長時(shí)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)起源于20世紀(jì)30年代。1930年,Flosdorf進(jìn)行了食品凍干的試驗(yàn)，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20世紀(jì)50年代。其中規(guī)模最大的是英國食品部在Aberdeen試驗(yàn)工廠進(jìn)行的研究。他們?cè)诰C合了當(dāng)時(shí)一些研究成果的基礎(chǔ)上,于1961年公布了試驗(yàn)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(jì)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(bào)告預(yù)測(cè)食品凍干將有很大發(fā)展，在此推動(dòng)下，許多制造商參與了食品凍干機(jī)的開發(fā)制造。但到20世紀(jì)60年代后半期發(fā)現(xiàn)，實(shí)際與預(yù)測(cè)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)致食品凍干設(shè)備幾乎沒有什么改進(jìn)。此后產(chǎn)生了第一代食品凍干機(jī)，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(jì)60年代后期和70年代初期，相繼開發(fā)了非托盤連續(xù)凍干機(jī)。后來又開發(fā)了與連續(xù)型凍干方法相似的批次式凍干機(jī)。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干機(jī)。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(duì)食品凍干的發(fā)展是一個(gè)有力的推動(dòng)。隨著日本的民族飲食文化的發(fā)展，凍干蔥、蒜、豆醬、方便面湯料等的需要量很大，日本的食品凍干業(yè)迅速發(fā)展起來。食品凍干設(shè)備的制造業(yè)也跟著興起。5.2標(biāo)本、醫(yī)藥品的凍干1890年，Altmann在制作標(biāo)本時(shí)，為了防止標(biāo)本中的物質(zhì)在有機(jī)溶劑中溶解造成不可逆損失，改變過去用有機(jī)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，這是凍干在制作生物標(biāo)本中的最早應(yīng)用。1909年，Shackell將凍干引入細(xì)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(duì)補(bǔ)體、抗毒素、狂犬病毒、免疫血清、肉和血液等進(jìn)行凍干，其設(shè)備雖十分簡陋，但卻是后世先進(jìn)凍干機(jī)的雛形。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(gè)新紀(jì)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(jìn)行了大量的研究和試驗(yàn)，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，凍干技術(shù)沒有長足地進(jìn)步，仍然停留在實(shí)驗(yàn)研究階段。直到1935~1936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(shí)驗(yàn)室走向工業(yè)化大生產(chǎn)。當(dāng)時(shí)，正值第二次世界大戰(zhàn)，需要制備大量干的人血漿和青霉素，因而，凍干生產(chǎn)得到迅速發(fā)展。到20世紀(jì)70年代，凍干理論和設(shè)備的研究已逐步趨于完善。當(dāng)時(shí)先進(jìn)的凍干機(jī)已能滿足正常醫(yī)藥凍干所需的各項(xiàng)功能和進(jìn)行自動(dòng)程序生產(chǎn)。20世紀(jì)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(yàn)”引入凍干生產(chǎn)，各廠商競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)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(dòng)醫(yī)藥凍干技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。5.3當(dāng)今情況我國于50年代開始引進(jìn)真空冷凍干燥技術(shù)，當(dāng)時(shí)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、大連等地建立了凍干食品生產(chǎn)基地，當(dāng)時(shí)主要用于軍需供給和戰(zhàn)略儲(chǔ)備，不過后來由于形勢(shì)原因以及當(dāng)時(shí)的凍干食品成本高、缺乏市場(chǎng)，這些基地不斷相繼拆除。直到80年代后期，一些外商看中了中國豐富的原料市場(chǎng)，開始在大陸投資建廠，生產(chǎn)凍干食品，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(jì)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(yùn)而生。這些都給凍干食品的推廣提供了廣闊的市場(chǎng)，凍干人參、蜂王漿、鱉粉、中草藥、珍貴的動(dòng)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，凍干食品企業(yè)快步發(fā)展，凍干產(chǎn)品市場(chǎng)緩步前進(jìn)。6.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(diǎn)。在中藥制備方面，凍干技術(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。6.1中藥現(xiàn)代化隨著中藥現(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)。6.2西藥制備在西藥制備方面，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。6.3生物制品的保存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(shí)現(xiàn)了許多重要細(xì)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(jì)60年代起，就有科學(xué)家研究紅細(xì)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(xì)胞的恢復(fù)率仍然低于50%，說明了血液細(xì)胞凍干的復(fù)雜和困難。由于組織和器官的極度復(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(shí)間的保密性。西藥凍干的關(guān)鍵是避免染菌，一旦染菌就會(huì)造成重大事故。生物制品要求則更加嚴(yán)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(hù)劑，這是技術(shù)水平很高的工作，必須對(duì)藥品在凍干過程中的損傷和保護(hù)機(jī)理進(jìn)行進(jìn)一步的研究，同時(shí)利用先進(jìn)的制冷和真空設(shè)備及控制手段開發(fā)價(jià)格低、性能好的冷凍干燥機(jī)，繼續(xù)完善低溫低壓下的傳熱傳質(zhì)理論，優(yōu)化凍干工藝。7.凍干設(shè)備主要廠商7.1國內(nèi)主要廠商及產(chǎn)品十幾年前，我國從事冷凍干燥設(shè)備生產(chǎn)制造的廠家僅有上海醫(yī)分、上海鴻寶醫(yī)械、浙江真空等幾家，經(jīng)過這十多年的發(fā)展及市場(chǎng)整合，目前國內(nèi)已擁有十幾家各具特色和優(yōu)勢(shì)的制造廠商，如：北京天利、上海東富龍、北京中天速原、上海華東泰事達(dá)、北京航天620所、上海浦東凍干、上海遠(yuǎn)東、中牧南京等。他們的產(chǎn)品廣泛分布在國內(nèi)近百個(gè)與凍干有關(guān)的生產(chǎn)企業(yè)，占據(jù)了較大的市場(chǎng)份額。他們生產(chǎn)的凍干機(jī)產(chǎn)品也日漸成熟，其中部分廠家生產(chǎn)的醫(yī)藥用凍干機(jī)由于技術(shù)領(lǐng)先，在國內(nèi)的應(yīng)用口碑頗佳，某種意義上已經(jīng)完全可替代進(jìn)口同類產(chǎn)品，并已經(jīng)開始跨出國門走向國際市場(chǎng)。東富龍是一家專注于制藥用真空冷凍干燥設(shè)備（簡稱凍干機(jī)）銷售、研發(fā)、設(shè)計(jì)、采購、制造、服務(wù)于一體的規(guī)模型生產(chǎn)企業(yè)，現(xiàn)已成為中國制藥工業(yè)市場(chǎng)中粉針凍干品的凍干機(jī)重要供應(yīng)商之一，國內(nèi)市場(chǎng)占有率達(dá)70%。2004年來，東富龍又開始進(jìn)軍國際市場(chǎng)，將Tofflon品牌的凍干機(jī)推向國際市場(chǎng)。短短幾年已經(jīng)成功出口到歐洲、南亞、東南亞、拉丁美洲，非洲等多個(gè)國家和地區(qū)。東富龍凍干機(jī)產(chǎn)品主要有：；大規(guī)模生產(chǎn)型（LY-O-25—40M2）：大規(guī)模生產(chǎn)型主要用于大規(guī)模產(chǎn)品的生產(chǎn)，例如抗生素、抗菌素、疫苗、生物產(chǎn)品、保健品、精細(xì)化工等行業(yè)。板層最低溫度可達(dá)-55℃，冷阱最低溫度可達(dá)-70℃，捕冰量為500～800kg。工業(yè)生產(chǎn)型（LYO-7.5—20M2）工業(yè)生產(chǎn)型主要用于疫苗、生物產(chǎn)品、血漿、抗生素和保健品。板層最低溫度可達(dá)-55℃，冷阱最低溫度可達(dá)-70℃，捕冰量為150～400kg。中小型（LYO2.0—5.0M2）：中小型主要用于細(xì)菌，病毒，疫苗，生物產(chǎn)品和進(jìn)入工業(yè)和大規(guī)模生產(chǎn)。板層最低溫度可達(dá)-55℃，冷阱最低溫度可達(dá)-70℃，捕冰量為40～100kg。中式生產(chǎn)型、工業(yè)生產(chǎn)型、大規(guī)模生產(chǎn)型(LYO-2m2~LYO-50m2)實(shí)驗(yàn)/放大型（LYO-0.2—1.0M2）：實(shí)驗(yàn)/放大型主要用于工藝曲線摸索和為工業(yè)生產(chǎn)或大規(guī)模生產(chǎn)提供實(shí)際數(shù)據(jù)。最低板層溫度可達(dá)-45℃，最低冷阱溫度可達(dá)-60℃，捕冰量為4～20kg。（依據(jù)需要可使板層最低溫度達(dá)-60℃，冷阱最低溫度達(dá)-80℃）。實(shí)驗(yàn)機(jī)放大型(LYO-0.5m2~LYO-1m2)東富龍今后的（技術(shù)）研發(fā)方向：1）從無菌性角度，與凍干機(jī)定高加料用小門及小瓶灌裝線出口對(duì)應(yīng)的小瓶自動(dòng)輸出、輸入裝置的開發(fā)；2）生物制品快速欲凍、及對(duì)應(yīng)10%以上有機(jī)溶劑的液氮冷凍系統(tǒng)的開發(fā)；3)為大大降低特大型凍干機(jī)原料凍干的單位成本，TWIN冷凝器系統(tǒng)的開發(fā)；4）開發(fā)試驗(yàn)用連續(xù)監(jiān)測(cè)藥品結(jié)構(gòu)凍結(jié)過程和干燥過程的低溫顯微鏡系統(tǒng)，制定出最加凍干工藝曲線，完善凍干產(chǎn)品質(zhì)量檢查的標(biāo)準(zhǔn)、降低凍干產(chǎn)品的價(jià)格；5）開發(fā)藥品干燥過程中的動(dòng)態(tài)參數(shù)連續(xù)監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以準(zhǔn)確判斷干燥終點(diǎn)；6）利用溫濕度技術(shù)測(cè)定凍干系統(tǒng)內(nèi)部的水氣分壓來直接監(jiān)視和分析藥品的凍干過程；7）開發(fā)干燥箱內(nèi)制品防輻射熱裝置，使凍干制品再現(xiàn)性一致；8)開發(fā)原料藥自動(dòng)計(jì)量灌裝、自動(dòng)取料裝置；開發(fā)主冷凝器內(nèi)置輔助小冷阱，以對(duì)應(yīng)短時(shí)停電時(shí)啟動(dòng)供冷，使得凍干過程得以持續(xù)保持。7.2國外主要廠商及產(chǎn)品愛德華公司STERIS等8.凍干發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)一種好的凍干工藝應(yīng)是個(gè)性化的，具有產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、時(shí)間短、能耗低、凍干周期可控、可驗(yàn)證的特征。決定凍干工藝的因素主要有2個(gè)：處方和凍干工藝曲線。處方包括活性成分、賦形劑、保護(hù)劑、工藝用水等。一個(gè)優(yōu)良的處方可以減少凍干過程對(duì)制品活性的影響，增加制品的儲(chǔ)存周期，保證凍干的順利進(jìn)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(duì)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(shí)性的配方。凍干工藝曲線參數(shù)包括擱板的溫度、冷凝器的溫度、凍干箱的真空度、制品過冷的程度、結(jié)晶的程度、崩解溫度、溶液的共晶點(diǎn)、共熔點(diǎn)等，優(yōu)化凍干工藝曲線就是找到最佳的參數(shù)組合。目前國內(nèi)外對(duì)凍干工藝的研究主要集中于在凍干過程中對(duì)晶核形成和晶體成長進(jìn)行控制，使整個(gè)凍干過程置于嚴(yán)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(diǎn)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(duì)預(yù)凍速率的控制，可以在所有樣品范圍內(nèi)對(duì)晶體的形成進(jìn)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(shí)間大大縮短，從而提高凍干效率。凍干終點(diǎn)的判定對(duì)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)驗(yàn)或者手動(dòng)方法（如壓力升法）來判斷凍干是否結(jié)束，這將帶來很大的風(fēng)險(xiǎn)。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)公司在凍干過程中引入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(cè)可被量化的參數(shù)，以幫助操作人員來判斷凍干是否結(jié)束，這樣做可以提高凍干質(zhì)量，增強(qiáng)對(duì)凍干過程的可控性，縮短凍干時(shí)間。冷凍干燥機(jī)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(jī)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（cleaninplace，CIP）和在位滅菌系統(tǒng)SIP（sterilizationinplace，SIP）等。下面主要介紹制冷系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和凍干生產(chǎn)線的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)。8.1制冷系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)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(yùn)行時(shí)間貫穿于凍干全過程，按照制冷方式和達(dá)到冷阱溫度的不同劃分為單機(jī)單級(jí)、雙機(jī)雙級(jí)、雙機(jī)復(fù)疊和液氮制冷系統(tǒng)。雙級(jí)壓縮機(jī)可以通過產(chǎn)品溫度的需求自動(dòng)調(diào)整運(yùn)行狀況，從而達(dá)到最佳工況，在更好地保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)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(shí)也節(jié)省了設(shè)備維護(hù)費(fèi)用，可以暫時(shí)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)凍干機(jī)的制冷壓縮機(jī)基本是從國外采購，一般采用德國、意大利品牌，其性能良好，但是通過國際采購得到的制冷壓縮機(jī)最小功率為5匹（5~35匹），并不適合生產(chǎn)以下實(shí)驗(yàn)型凍干機(jī)，所以國內(nèi)實(shí)驗(yàn)型冷凍干燥機(jī)生產(chǎn)廠家一般采用國產(chǎn)制冷機(jī)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(tái)單級(jí)壓縮機(jī)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)（liquidnitrogensystem，LN2）是利用液氮作為冷源對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行制冷的一種制冷系統(tǒng)?？諝庵泻?8%的氮?dú)?，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(diǎn)有：（1）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(jī)溶媒的產(chǎn)品凍干。（3）制冷速度快，冷卻能力高。（4）凍干曲線可重演性高。（5）耗電省，維修簡單，經(jīng)濟(jì)性好。（6）回收的氮?dú)饪梢栽倮茫晃廴究諝?。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(diǎn)少，目前來說成本也較高。但是隨著相關(guān)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和不斷改進(jìn)，這種高效環(huán)保制冷方式的應(yīng)用將會(huì)越來越廣泛。8.2控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)凍干過程的控制是實(shí)現(xiàn)《GMP》標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵指標(biāo)，全自動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)可以使凍干機(jī)產(chǎn)品具有很好的重演性，提高凍干機(jī)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(gè)方面：（1）提供多級(jí)操作權(quán)限。（2）提供完整的自動(dòng)或手動(dòng)控制。（3）提供SIP、CIP、除霜等自動(dòng)控制。（4）提供完善的自動(dòng)周期編輯及調(diào)用。（5）提供多種實(shí)時(shí)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(bào)警及事件記錄。（8）滿足FDA21CFRPart11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(huì)社和東京理化器械株式會(huì)社都是全球較具影響力的凍干設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)。丹麥?zhǔn)莾龈稍O(shè)備出口量最多的國家，其中Atlas公司生產(chǎn)的凍干機(jī)類型齊全、結(jié)構(gòu)合理、自動(dòng)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(huì)社的產(chǎn)品安全功能強(qiáng)，具有漏電、電流過高保護(hù)器、冷凍機(jī)保護(hù)回路、控制面板自我診斷功能；自動(dòng)化程度高，帶有計(jì)時(shí)功能，可顯示真空泵累計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間、冷凍干燥時(shí)間，便于確認(rèn)真空泵油的更換時(shí)間；細(xì)節(jié)考慮周到，具有真空解除功能，運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)束后可自動(dòng)釋放真空，進(jìn)氣口帶有0.2μm過濾裝