制藥冷凍干燥機系統中必要的主體設備通常由干燥腔室器及壓力控制和保護裝置、真空系統、制冷系統、液壓系統、循環系統、導熱擱板、加熱裝置、導熱媒體換熱器、有機溶媒回收裝置(選配)、在位清洗系統、在位蒸汽消毒滅菌系統及計算機控制系統等組成 。
制藥冷凍干燥機主要部件的基本功能介紹:
1.1干燥腔室
干燥腔室的主要功能是形成一個密封的空間,凍干制品在腔室中,在一定的溫度和壓力等條件下完成冷凍、干燥和全壓塞等操作。
1.2真空系統
真空系統在干燥腔室和真空冷凝器內部形成真空,它主要由凍干箱、冷凝器、真空閥門、真空泵、真空管路和真空測量等部分組成。采用真空泵組形成強大的抽吸能力,一方面該真空系統在真空冷凝器和干燥腔室之間形成一個真空度梯度(壓力差),這個壓力差將干燥腔室內蒸發的水蒸汽推向真空冷凝器(捕水器),并將真空冷凝器的冰面捕集。
由于真空冷凍干燥的過程產生于干燥腔室和真空冷凝器之間的水蒸汽壓力差,只有在真空冷凝器的溫度低于干燥腔室內的溫度條件下,才能形成干燥腔室與真空冷凝器的壓力差。因此,如果真空冷凝器的性能不佳,前述干燥腔室與真空冷凝器之間對水蒸汽的推動力將減小,真空系統將不可能有效地排除水蒸汽,影響凍干制品的質量和真空泵的壽命。
1.3制冷系統
制冷系統由制冷壓縮機及其輔助設施構成,為干燥箱和真空冷凝器(冷阱、捕水器)提供冷源。系統的主機采用單機雙級壓縮機,其制冷工藝先進,能確保長時間動作*。每套壓縮機都有獨立的制冷循環系統,通過板式交換器或冷凝盤管,分別服務于板層和冷凝器。根據控制系統的運行邏輯,壓縮機可以獨立制冷板層或制冷冷凝器。在制冷系統中,除裝有顯示的高、中、低壓和油壓力表外還裝有壓力控制器。當高壓壓力過高時高壓繼電器動作,壓縮機停車;當控制電源接通后,低壓壓力超過低壓壓力控制器的設定值時,壓縮機自動收液。冷凝器是一個真空密閉容器,在它內部有一個較大表面積的金屬吸附面,吸附面的溫度能降到-700以下,并且能恒定地維持這個低溫。冷凝器的作用是把凍干箱內產品升華出來的水蒸汽凍結吸附在其金屬表面上。冷凝器冷卻靠制冷劑直接膨脹獲得,每組冷凝器盤管配備壓縮機制冷系統,一個測溫探頭分別對組盤管測試。
1.4液壓系統
主要用在冷凍干燥結束時將瓶塞壓入瓶口的系統,該系統具有壓制力穩定、均勻,操作簡便、控制靈活、方便進出料等特點。壓塞裝置的壓板由設在箱體頂部或底部的液壓缸或氣缸驅動,隨著壓板的下降或上升,擱板沿著滑桿一層接著一層向下或向上移動將膠塞壓進瓶口,完成壓塞工作。擱板升降系統還可以方便裝料和卸料,即裝料時將所有擱板降到箱體底部,*層擱板升到裝料高度,迸料后升到第二層擱板留下位置,這樣依次裝料直到完成裝料。卸料過程與裝料過程相反。擱板液壓裝置位置靠近干燥箱,主要部件還包括電磁閥、控壓閥、壓力開關、安全閥、單向閥和壓力表等。
1.5循環系統
真空冷凍干燥本質上是依靠溫差引起物質傳遞的一種工藝技術。物品首先在板層上凍結,凍干過程開始后,水蒸汽從凍結狀態的制品中升華出來,到冷凝器捕捉面上重新凝結為冰。為獲得穩定的升華和凝結,由板層向制品提供熱量,并從冷凝器的捕捉表面去除,冷凝器的捕捉面須保持比制品更低的溫度。板層的加熱和冷卻溫度取決于工作周期和工藝要求。擱板的制冷和加熱都是通過導熱油的傳熱來進行,為了使導熱油不斷地在整個系統中循環,需要在管路中加了一個屏蔽式雙體泵,使得導熱流體強制循環。循環泵為一個泵體兩個電機,平時工作時,只有一臺電機運轉,假使有一臺電機工作不正常時,另外一臺會及時切換上去。該系統有良好的備份功能,適用性寬,在泵的出口處,安裝了一個反映出口壓力的壓力表和一只壓力繼電器,同時在電加熱管上面加配一只超溫報警繼電器。循環泵壓力繼電器作用是:當泵起動時,PLC自動采集泵出口壓力,若沒有壓力,則說明此電機或者繼電器有問題,此時程序中自動打開另外一只備用電機,確保系統的正常運行。超溫報警繼電器的作用是:在升華階段,當“加熱控制”這個功能失效時,導熱油溫度達到設定值,而電加熱不會自行切斷,繼續加熱,溫度不斷升高。當該溫度達到超溫報警繼電器的設定值上*(一般設定為70譬),繼電器會強行切斷電加熱。否則電加熱管的保溫材料會因溫度過熱而燃燒。超溫報警繼電器在此起到了雙重保護的作用。
1.6在位清洗系統
該系統是配置于干燥腔室和真空冷凝器(冷阱、捕水器)內的機械清洗裝置,用于洗滌干燥腔室和真空冷凝器內表面殘留物。在凍干箱內裝有廣角式和旋轉式噴頭,當清洗管道內通入>0.3Mpa蒸餾水或清洗水,通過噴頭作霧狀噴射時,同時板層作上下運行,這樣能消除箱內和板層未清洗到的殘留物質,達到清洗目的。整個在線自動清洗系統一般分為機內和機外兩個部分,機外部分由清洗用水貯罐、多級泵及一套自動控制閥組成。機內部分主要由分布在真空冷凝器及干燥箱內的噴嘴及噴球組成。清洗過程應全自動控制,整個控制過程由可編程邏輯控制器PLC來實現.
1.7在位蒸汽消毒滅菌系統
該系統為制藥冷凍干燥機干燥腔室和真空冷凝器內表面滅菌,創造一個適于藥品生產的無菌環境,凍干機采用的氣動插銷門裝置,121℃純蒸汽直接消毒,消毒安全可靠,從根本上避免了無菌室的二次污染問題。同時干燥箱內液壓系統利用可消毒的波紋管套,有效地防止了液壓油的污染。