医药冷冻干燥设备包括洗瓶、灌装、半加塞、冷冻干燥和铝盖封口等工序中所使用的设备、装置。这里只介绍其核心设备冻干机。
冻干是先将需要冻干的含水制品冻结成固态,然后将其置于真空环境下加热,使其中的固态水升华成水蒸气排除掉。根据这一工作原理设计、制造出来,用于冻干含水物质的机器称为冻干机。图6-1示出了现代医药冻干机典型的整体结构,图6-2示出了组成冻干机的各主要部件、配套设备及其相互关系。由图6-2可知,医药冻干机是由冻干箱1,介质循环系统2,制冷系统3、4,真空系统5,气动系统6,冷阱7,CIP系统8,SIP系统9,液压系统10和对整台机器的工作进行监测和控制的控制系统所组成的。
冻干箱1是作装载被冻干的制品并传递升华热用的,生产用医药冻干机的冻干箱还能预冻制品。冷阱7用来排除制品干燥时所产生的水蒸气。介质循环系统2通过冻干箱给制品提供升华
热。冻干箱的制冷系统3通过搁板使制品冻结。冷阱制冷系统4用于将制品冻干时产生的水蒸气冻结。真空系统5是使冻干箱、冷阱维持真空状态的系统。气动系统6给气动阀门和箱门的锁紧机构提供压缩空气。液压系统10用于将已冻干的制品瓶的瓶塞压人瓶内。在位清洗(CP)系统用于冻干机使用前清洗冻干箱和冷阱。
在位蒸气灭菌(SP)系统用于冻干机使用前冻干箱、冷阱的灭菌。
按所冻干的物质不同,冻干机可分为医药冻干机、食品冻干机、标本冻干机、超微细粉材料冻干机等。按生产运行的方式冻干机可分为批次式(或间歇式)和连续式冻干机。按机器的容量和运行的目的冻干机可分为生产用和试验用冻干机。
冻干机结构形式也是多种多样的,按照冻干箱、冷阱布置的不同,有冷阱内置式和外置式两种。所谓内置式,是将冷阱置于冻干箱内搁板组的下面或两侧(图6-3(b)):外置式是冷阱和冻干箱各为独自的容器(图6-3(a)),外置式又分为后置式(冷阱在冻干箱后面)、下置式(怜阱在冻干箱下面)、侧置式(冷阱在冻干箱侧面)等。
内置式结构简单,干燥时产生的水蒸气流动阻力小,制冷机的蒸发温度可以提高,因此制冷机的制冷量大,功耗少。但热的搁板和冷的冷阱同置于一室,会产生冷热抵消,又使能耗增加,而且冷阱冷面对搁板和制品热面之间的辐射、对流会使搁板间的温度场不均匀,造成制品干燥速率不相等。从而降低了冻干效率,延长了冻干周期。产品干燥程度不一,也降低了药品的质量。同时冷阱的化霜和制品在搁板上的装卸不能同进进行,延长了冻干辅助时间。外置式则与内置式相反。所以现代医药冻干机多数采用外置式结构,现代食品冻干机中仍有将搁板与冷阱的冷凝管一道置于同一简体内的,但实际上有的是用隔板将它们分隔成两室,中间只留水蒸气通道,这种结构仍应属外置式。