一种瞬时降压装置及带有该装置的冻干设备的制造方法

一种瞬时降压装置及带有该装置的冻干设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及压力控制技术领域，特别涉及一种瞬时降压装置及带有该瞬时降 压装置的冷冻干燥设备。
【背景技术】
[0002] 现有的工业化冷冻干燥装置通常利用制冷和循环系统驱动冷冻硅油对板层上装 置在西林瓶中的药物溶液进行冷冻，由于西林瓶在板层和冻干箱中的二维和三维位置不 同，其传热影响不同，导致不同瓶中药物溶液的温度不同，发生过冷现象的时间和程度不 同，影响后续冷冻干燥的结晶和干燥过程，增加干燥时间，降低成品的均一性和质量。
[0003] 低于热力学凝固点的溶液处于亚稳态，在受到一定的外界刺激时瞬间结晶，采用 瞬时降压的方法可以控制冻干前箱中不同位置的亚稳态药物溶液同时结晶，且晶体形状和 尺寸一致，可以达到控制整箱药物溶液同时结晶的目的，保证成品的均一性和质量。
[0004] 中国专利CN200780004913. 9提供了用于冷冻干燥或冻干的系统和方法，其中的 方法包括如下步骤：
[0005] 以规定的冷却速率将加压的冷冻干燥室中的所述材料冷却到亚稳态，其中所述室 被加压到环境压力和高于环境压力25psi之间；
[0006] 降低所述室中的压力以在所述材料中诱导冷冻形核，其中所述冷冻干燥室中的压 力在降压之后保持在环境压力或高于环境压力；
[0007] 进一步冷却所述形核的材料到最终温度或低于最终温度以冷冻所述材料；
[0008] 干燥所述冷冻的材料以制备具有降低的水分或溶剂的干燥制品。
[0009] 其中的冷冻干燥系统，包括：
[0010] 室，具有受控的气氛和一个或多个用于夹持一个或多个材料容器或小瓶的架子； 用于控制所述室内的所述架子的温度以便控制所述材料温度的机构；
[0011] 冷凝器，连接到所述室并用于从所述室去除任何溶剂或水分；
[0012] 和用于控制所述室的压力以使所述室快速降压从而使所述材料在冷冻过程中形 核并在干燥过程中保持低压的机构。
[0013] 上述专利所发明的装置是重新构建冻干系统，且其中于控制所述室的压力以使所 述室快速降压从而使所述材料在冷冻过程中形核并在干燥过程中保持低压的机构并没有 具体揭露该机构结构和具体技术方案。没有针对性地指出适用于成品冻干装置的方案，对 于工业化冻干机来说不现实。
[0014] 因此，需要一种瞬时降压装置，用以瞬时减低冻干产品所在空间的压力，使得亚稳 态药物溶液同时结晶，克服原有设备和工艺所得产品晶体形状和尺寸一致的缺陷，保证成 品的均一性和质量。 【实用新型内容】
[0015] 本实用新型的目的在于提供一种瞬时降压装置，可以瞬时改变冻干产品所在空间 的压力，克服原有设备和工艺所得产品晶体形状和尺寸一致的缺陷，保证成品的均一性和 质量。所述瞬时降压装置可用于冻干设备。
[0016] 为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：一种瞬时降压装置，包括用于 对接预降压空间的安装接口，设置于所述安装接口处的第一阀门，与所述安装接口连通的 抽真空室，与抽真空室连接的第二阀门，与所述第二阀门连接的泄压室，与所述泄压室连接 的第三阀门。
[0017] 操作过程为，安装接口安装在冻干设备的冻干前箱上，冻干前箱进行预冻同时或 者在预冻前向冻干前箱通入洁净气体使得冻干前箱形成相对高压差，当预冻达到设定温度 后，打开第一阀门，和第三阀门，再打开第二阀门，使得冻干前箱的压力瞬时降低，使得亚稳 态药物溶液同时结晶，关闭第一阀门，关闭第二阀门，关闭第三阀门，完成整个冻干过程，得 到均一性好、复溶性好的高质量成品。
[0018] 优选地本实用新型所述的抽真空室上设有抽真空接口。该接口可以连接抽真空设 备，这样抽真空室形成一定的负压，进一步扩大与冻干前箱压力差，可以达到更好的瞬时降 压效果。
[0019] 优选地本实用新型所述的抽真空室上设有清洗灭菌介质进入接口，所述的泄压室 设有清洗灭菌介质排出接口；所述的抽真空室上设有干燥气体进入接口。在完成对冻干前 箱的瞬时降压后，关闭第一阀门，关闭第三阀门，往清洗灭菌介质进入接口通入清洗灭菌介 质比如说蒸馏热水、热水蒸汽对瞬时降压装置进行在线清洗、在线灭菌，清洗灭菌介质从泄 压室设有的清洗灭菌介质排出接口排出；往干燥气体进入接口通入洁净的干燥热气体可以 对瞬时降压装置进行在线干燥。这样减短了冻干生产的循环周期，提高整个冻干生产的效 率。
[0020] 优选地本实用新型所述的泄压室上设有气源进入接口。气源进入接口通入洁净气 体，洁净气体在降压过程中从泄压室的第三阀门处排出，可以防止外部空气倒灌，最大程度 的减低环境空气对瞬时降压装置的污染。
[0021] 优选地本实用新型所述的第一阀门为蘑菇阀，与第一气缸连接。第一气缸控制第 一阀门的开合，第一气缸连接气动控制器，可以实现自动化控制。
[0022] 优选地本实用新型所述的第二阀门为蝶阀，与气动控制器连接。第二阀门为蝶阀 其可以快速开合得到瞬时降压的效果，与气动控制器连接可以实现自动化控制。
[0023] 优选地本实用新型所述的第三阀门为蘑菇阀，与第三气缸连接。第三气缸控制第 三阀门的开合，气缸连接气动控制器，可以实现自动化控制。
[0024] 优选地本实用新型所述的抽真空室上设有验证口、压力变送器接口。验证口可以 检验瞬时降压装置在线灭菌、在线清洗、是否达到要求；压力变送器接口可以采集数据至控 制中心，控制中心连接气动控制器控制各个阀门的开合实现自动化控制。
[0025] 优选地本实用新型所述的泄压室上设有清洗口。泄压室在阀门三打开时与外界连 通，增设清洗口对泄压室进行清洗可以保证泄压室的无菌要求符合相关标准。
[0026] 本实用新型的另外一个目的是提供一种带有瞬时降压装置的冻干设备，该冻干设 备为包含上述的瞬时降压装置。具体的该冻干设备的冻干前箱上设置有上述的瞬时降压装 置，即安装接口安装在冻干前箱上，与冻干前箱连通或关闭第一阀门的开合状态；冻干前箱 上还设有由于通入洁净气体的增压气体接口，还可以有冻干前箱验证口。
[0027] 本实用新型技术方案通过安装接口的第一阀门，抽真空室的第二阀门，泄压室的 第三阀门的打开可以瞬时减低冻干设备前箱中的压力，使得亚稳态药物溶液同时结晶，得 到均一性好、复溶性好的高质量成品；可以在线清洗、在线灭菌、在线干燥缩短工艺周期提 高生产效率；可以自动化控制减低人工成品；该瞬时降压装置可以对现有设备进行改造升 级降低企业的投资成本。本实用新型技术方案所述的一种带有瞬时降压装置的冻干设备克 服原有设备和工艺所得产品晶体形状和尺寸一致的缺陷，得到均一性好、复溶性好的高质 量成品。
【附图说明】
[0028] 图1为本实用新型技术方案中瞬时降压装置的结构示意图
[0029] 图2为本实用新型技术方案中带有瞬时降压装置的冻干设备的结构示意图
[0030] 图3为瞬时降压操作过程样品成核温度和时间的关系图
[0031] 图4为瞬时降压成核样品的扫描电镜显微图
[0032] 图5为自然结晶过程中样品成核温度和时间关系图
[0033] 图6为自然结晶样品扫描电镜显微图
【具体实施方式】
[0034] 以下结合说明书附图对本实用新型做出具体的阐述：
[0035] 如图1所示：一种瞬时降压装置，包括用于对预降压空间的安装接口 1，设置于所 述安装接口 1处的第一阀门2,与所述安装接口 1连通的抽真空室3,与抽真空室3连接的 第二阀门4,与所述第二阀门4连接的泄压室5,与所述泄压室5连接的第三阀门6。
[0036] 操作过程为，安装接口 1安装在冻干设备的冻干前箱上，冻干前箱进行预冻同时 或者在预冻前向冻干前箱通入洁净气体使得冻干前箱形成相对高压差，当预冻达到设定温 度后，打开第一阀门2,和第三阀门6,再打开第二阀门4,使得冻干前箱的压力瞬时降低，使 得亚稳态药物溶液同时结晶，关闭第一阀门2,关闭第二阀门4,关闭第三阀门6,完成整个 冻干过程，得到均一性好、复溶性好的高质量成品。
[0037] 优选地本实用新型所述的抽真空室3上设有抽真空接口 31。该接口可以连接抽真 空设备，这样抽真空室3形成一定的负压，进一步扩大与冻干前箱压力差，可以达到更好的 瞬时降压效果。
[003 8] 优选地本实用新型所述的抽真空室3上设有清洗灭菌介质进入接口 32,所述的泄 压室5设有清洗灭菌介质排出接口 53 ;所述的抽真空室3上设有干燥气体进入接口 33。在 完成对冻干前箱的瞬时降压后，关闭第一阀门2,关闭第三阀门6,往清洗灭菌介质进入接 口 33通入清洗灭菌介质比如说蒸馏热水、热水蒸气对瞬时降压装置进行在线清洗、在线灭 菌，清洗灭菌介质从泄压室设有的清洗灭菌介质排出接口 53排出；往干燥气体进入接口 33 通入洁净的干燥热气体可以对瞬时降压装置进行在线干燥。这样减短了冻干生产的循环周 期，提高整个冻干生产的效率。
[0039] 优选地本实用新型所述的泄压室5上设有气源进入接口 51。气源进入接口 51通 入洁净气体，洁净气体在降压过程中从泄压室的第三阀门6处排出，可以防止外部空气倒 灌，最大程度的减低环境空气对瞬时降压装置的污染。
[0040] 优选地本实用新型所述的第一阀门2为蘑菇阀，与第一气缸7连接。第一气缸7 控制第一阀门2的开合，第一气缸连接气动控制器72,可以实现自动化控制。第一气缸还设 有气缸保护罩71。
[0041] 优选地本实用新型所述的第二阀门4为蝶阀，与气动控制器连接（在附图中省略， 未画出）。第二阀门4为蝶阀其可以快速开合得到瞬时降压的效果，与气动控制器连接可以 实现自动化控制。
[0042] 优选地本实用新型所述的第三阀门6为蘑菇阀，与第三气缸8连接。第三气缸8 控制第三阀门6的开合，第三气缸8连接气动控制器81，可以实现自动化控制。
[0043] 优选地本实用新型所述的抽真空室3上设有验证口 34、压力变送器接口 35。验证 口 34可以检验瞬时降压装置在线灭菌、在线清洗、是否达到要求；压力变送器接口 35可以 采集数据至控制中心，控制中心连接气动控制器控制各个阀门的开合实现自动化控制。
[0044] 优选地本实用新型所述的泄压室5上设有清洗口 52。泄压室5在第三阀门6打开 时与外界连通，增设清洗口 52对泄压室5进行清洗可以保证泄压室5的无菌要求符合相关 标准。
[0045] 如图2所示：一种带有瞬时降压装置的冻干设备，该冻干设备为包含上述的瞬时 降压装置。具体的该冻干设备的冻干前箱9上设置有上述的瞬时降压装置，即安装接口 1 安装在冻干前箱9上，与冻干前箱连通或关闭第一阀门2的开合状态；冻干前箱上还设有用 于通入洁净气体的增压气体接口 91，还可以有冻干前箱验证口 92。
[0046] 本实用新型通过安装接口 1的第一阀门2,抽真空室3的第二阀门4,泄压室5的 第三阀门6的打开可以瞬时减低冻干设备前箱中的压力，使得亚稳态药物溶液同时结晶， 得到均一性好、复溶性好的高质量成品；可以在线清洗、在线灭菌、在线干燥缩短工艺周期 提高生产效率；可以自动化控制减低人工成品；该瞬时降压装置可以对现有设备进行改造 升级降低企业的投资成本。本实用新型技术方案所述的一种带有瞬时降压装置的冻干设备 克服原有设备和工艺所得产品晶体形状和尺寸一致的缺陷，得到均一性好、复溶性好的高 质量成品。
[0047] 实施例：
[0048] 利用螺栓将本实用新型装置第一阀门2连接在冻干前箱的安装接口 1上，关闭本 实用新型装置各个阀门。冻干前箱中装有40瓶装有2mL 30%的某样品溶液。使用冻干机 自带的6个热电阻探头连续检测位于不同位置的6个瓶中溶液的温度。从冻干前箱增压气 体接口 91通入洁净空气对冻干前箱增压至0. 12MPa，同时开启真空泵通过本实用新型装置 抽真空口 31将抽真空室3抽至极限真空，泄压室5为常压。然后启动冻干机，冷却瓶中大 部分样品温度至-l〇°C左右，打开第一阀门2,和第三阀门6,再打开第二阀门4,使得冻干前 箱内气体经过本实用新型装置抽真空室3和泄压室5排出，抽真空室原来处于极限真空状 态且真空泵一直开启，加快冻干前箱的降压速度，使冻干前箱的压力瞬时从0. 12MPa左右 降至常压，关闭本实用新型装置的所有阀门，观察到所有瓶中溶液均在降压后开始成核并 开始冻结，完全冻结时间约为3s。瞬时降压操作结束后，冻干前箱按照设定曲线进行冷冻干 燥直至结束。
[0049] 6个被检测溶液中的热电偶数据证实成核结果，见表1，降压成核过程温度与时间 曲线见图3,从图中可以看出，6个样品初始溶液温度不同，瞬时降压操作后，样品同时结 晶，证明了瞬时降压的过程。对样品冻干完成后的扫描电镜图见图4,经过瞬时降压操作的 冻干样品，内部孔洞较大，孔径差异较小，更均一。
[0050] 表1实施例瞬时降压成核结果
[0052] 对比实施例：在没有安装本实用新型装置的冻干前箱放置40瓶装有2mL 30%的 某样品溶液。使用冻干机自带的6个热电阻探头连续检测位于不同位置的6个瓶中溶液的 温度。按照设定曲线进行冷冻干燥直至结束。
[0053] 通过6个被检测溶液中的热电偶数据汇总自然成核结果，见表2。
[0054] 表2 :对比实施例自然成核结果
[0056]自然结晶过程中样品成核的温度与时间曲线见图5,从图5可以看出，自然结晶的 初始温度不同，成核时间也不同，最多相差43min，证实了自然结晶各样品结晶时间不同。对 样品冻干完成后的扫描电镜图见图6,自然结晶的冻干样品较经过瞬时降压操作的冻干样 品，内部孔洞大小不一，排列密集，差异较大。
【主权项】
1. 一种瞬时降压装置，其特征在于包括用于对接预降压空间的安装接口（I)，设置于 所述安装接口处的第一阀门（2)，与所述安装接口连通的抽真空室（3)，与抽真空室连接的 第二阀门（4)，与所述第二阀门连接的泄压室（5)，与所述泄压室连接的第三阀门（6)。2. 如权利要求1所述的瞬时降压装置，其特征在于，所述的抽真空室（3)上设有抽真空 接口（31)。3. 如权利要求1或2所述的瞬时降压装置，其特征在于，所述的抽真空室（3)上设有清 洗灭菌介质进入接口（32)，所述的泄压室（5)设有清洗灭菌介质排出接口（53);所述的抽 真空室（3)上设有干燥气体进入接口（33)。4. 如权利要求1-3中任一项所述的瞬时降压装置，其特征在于，所述的泄压室（5)上设 有气源进入接口（51)。5. 如权利要求1-4中任一项所述的瞬时降压装置，其特征在于，所述的第一阀门⑵为 蘑菇阀，与第一气缸（7)连接。6. 如权利要求1-5中任一项所述的瞬时降压装置，其特征在于，所述的第二阀门⑷为 蝶阀，与气动控制器连接。7. 如权利要求1-6中任一项所述的瞬时降压装置，其特征在于，所述的第三阀门（6)为 蘑菇阀，与第三气缸（8)连接。8. 如权利要求1-7中任一项所述的瞬时降压装置，其特征在于，所述的抽真空室（3)上 设有验证口（34)、压力变送器接口（35)。9. 如权利要求1-8中任一项所述的瞬时降压装置，其特征在于，所述的泄压室（5)上设 有清洗口（52)。10. -种具有瞬时降压装置的冻干设备，其特征在于，该冻干设备包含如权利要求1-9 任一项所述的瞬时降压装置。11. 如权利要求10所述的冻干设备，其特征在于：所述冻干设备包含冻干前箱（9)，冻 干前箱上有用于连接所述瞬时降压装置的安装接口（1)。12. 如权利要求11所述的冻干设备，其特征在于：所述冻干前箱上还设有增压气体接 口（91)〇13. 如权利要求12所述的冻干设备，其特征在于：所述冻干前箱上还设有冻干前箱验 证口（92)。
【专利摘要】本实用新型涉及一种瞬时降压装置及带有该装置的冻干设备。一种瞬时降压装置，包括用于对接预降压空间的安装接口，设置于所述安装接口处的第一阀门，与所述安装接口连通的抽真空室，与抽真空室连接的第二阀门，与所述第二阀门连接的泄压室，与所述泄压室连接的第三阀门；所述瞬时降压装置可用于冻干设备。本实用新型还公开了一种带有瞬时降压装置的冻干设备，该冻干设备为包含上述的瞬时降压装置。本实用新型的瞬时降压装置可以即时减低冻干设备前箱中的压力，使得亚稳态药物溶液同时结晶，得到均一性好、复溶性好的高质量成品；可以在线清洗、在线灭菌、在线干燥，实现自动化控制。
【IPC分类】F26B5/06, F26B25/00
【公开号】CN204694033
【申请号】CN201520105120
【发明人】黄少峰, 张莹, 田建民, 单天炎, 徐全华, 吴蒙恩, 张帝
【申请人】黄少峰
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年2月13日