專利名稱：一體化噴霧冷凍干燥設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及噴霧冷凍干燥設(shè)備及方法，屬于新的固體分散體制備技 術(shù)，主要用于水難溶性藥品、生物技術(shù)制品等高附加值的的產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
目前，固體分散體制備技術(shù)被廣泛的應(yīng)用于藥物研究領(lǐng)域。這種技 術(shù)是通過改變物質(zhì)顆粒的晶形、粒徑、孔隙率和比表面積等來實現(xiàn)的。傳 統(tǒng)的固體分散體制備技術(shù)包括熔融法、溶劑法、研磨法、冷凍干燥法和噴 霧干燥法等。熔融法需要形成過飽和溶液，溶劑法需要溶劑大量快速的揮 發(fā)，而噴霧干燥法需要瞬間干燥載藥液滴，這三種方法都要求較高的溫 度，會加速藥物的降解，并且有機溶劑的揮發(fā)又會造成環(huán)境污染，所以不 適用于處理熱敏性的藥物。研磨法是普通的機械微粉化方法，研磨中的摩 擦產(chǎn)生的熱作用和機械作用也同樣會導致部分藥物有效成分的降解。冷凍 干燥法雖然排除了受熱和摩擦的問題，但是其制備是大量料液的緩慢冷凍 過程，形成的粉末顆粒的分狀狀態(tài)不夠理想并易結(jié)晶，影響處方效果。
一般噴霧冷凍技術(shù)的主要過程是高壓氣體將藥物溶液經(jīng)噴霧器噴 出、霧化成為非常小的液滴并迅速進入裝有冷凍劑(液氮)或者鹵化碳制 冷劑(含氯氟烴、碳氟化合物)的噴霧箱或容器內(nèi)。由于在低溫環(huán)境中的 傳熱速率非常高，使小液滴在瞬間(毫秒級)凝固，完成噴霧后，需要進 行真空冷凍干燥得到最終產(chǎn)物。在噴霧時噴霧器可位于冷凍液液面上方或 者浸于冷凍液中，浸于冷凍液中的噴霧器要加裝一個保溫裝置來防止流過 的溶液凝固而堵塞噴霧器。噴霧過程進行時，冷凍劑會不斷的揮發(fā)減少， 需要不斷補充，特別是在長時間的、大體積的噴霧過程中。在使用液體冷 凍劑中需要用磁力攪拌器來不斷地攪動，以防止新形成的凍結(jié)顆粒凝結(jié)成 大塊。由于噴霧冷凍干燥技術(shù)是在低溫環(huán)境中進行，冷凍時間非常短，所 以能最大限度的減小對生物制品，如蛋白質(zhì)等結(jié)構(gòu)的破壞，并能快速的形
成穩(wěn)定的固態(tài)結(jié)構(gòu)；另一方面，由于噴霧冷凍干燥技術(shù)的特性使得產(chǎn)物顆 粒具有多孔、粒徑小、比表面積大等特點，因此可以改善部分難溶藥物 (如BCSII類藥物)的溶出以及生物利用度。目前的噴霧冷凍干燥技術(shù)大體上可以分為三類常壓循環(huán)噴霧冷凍 干燥、卣化碳噴霧冷凍干燥和液氮噴霧冷凍干燥。常壓循環(huán)噴霧冷凍千燥 是比較適合工業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)，其過程是把載藥料液噴入含有干冰的流化床 迅速冷凍，下部的干燥冷空氣不斷吹入使凝固溶劑很快升華，并通過低溫 裝置回收升華氣體，通過不斷的重復(fù)循環(huán)吹入干燥冷空氣除去溶劑得到最 終干燥產(chǎn)物。Briggs和Maxwell等人發(fā)明了鹵化碳蒸汽噴霧冷凍干燥技 術(shù)，使用含氯氟烴(CFC)或者碳氟化合物作為冷卻劑，該方法的缺點是 使用CFC會對臭氧層造成破壞，使用HFA 134和HFA 227雖然不會造成環(huán) 境問題，但它們能溶解一部分藥物，影響處方的效果。由于使用卣化碳存 在許多問題，研究者改為使用液氮作為冷卻劑，取得了良好的效果。
關(guān)于噴霧冷凍千燥的相關(guān)專利已有一些，這些專利技術(shù)都分別設(shè)計 了不同的方法實現(xiàn)噴霧冷凍的過程。如美國專利US5475984，它將不同類 型的料液噴霧器設(shè)置在儀器的頂部，在其四周環(huán)繞四個液氮噴嘴用于噴出 液氮行程冷凍區(qū)域，最后將凍結(jié)顆粒收集到容器中進行凍干。美國專利 US5922253同樣使用了多個噴霧器用于料液和液氮的噴霧，不同的是該發(fā) 明者使用比較大量的液氮，在下部形成液氮的積聚，凍結(jié)顆?？梢院芎玫?保存在液氮中并有攪拌器攪拌防止凝聚成塊。美國專利US7007406，該發(fā) 明將冷凍室設(shè)置于外部，將整個噴霧室包圍，在冷凍室設(shè)置多個循環(huán)制冷 劑開口構(gòu)成制冷源。料液液滴在下落的過程中凝固并形成凍結(jié)顆粒，最后 收集顆粒并凍干。
通過查閱以往的專利和相關(guān)的研究，我們不難發(fā)現(xiàn)，它們的一個共 同缺點就是沒有設(shè)計和討論如何合理的實現(xiàn)噴霧冷凍干燥的第二個步驟一 —冷凍干燥。而在長期的噴霧冷凍干燥技術(shù)學習和使用中，我們認為該技 術(shù)難點不在于以何種形式實現(xiàn)噴霧冷凍的過程，這個過程可根據(jù)不同的需 求使用不同的噴霧冷凍技術(shù)。如以水為溶劑的料液很容易凍結(jié)，可以使用 環(huán)繞型的噴霧裝置，使用制冷效果不太好或廉價的制冷劑，以減少制冷劑 用量，節(jié)省成本；而以純的有機溶劑作為溶劑的料液，需要使用直接噴入 液氮中的裝置，達到迅速的凍結(jié)。
但是噴霧完成后，如何將收集到的還帶有殘留冷凍劑的顆粒安全的 轉(zhuǎn)移并凍千是一個值得思考的問題。以往使用者在完成噴霧冷凍后，還要收集凍結(jié)顆粒，揮干或去除冷凍液，并將收集到的顆粒送去冷凍干燥。這 個過程是非常繁瑣的，費時費力，并且不利于噴霧冷凍干燥技術(shù)應(yīng)用于大
規(guī)模工業(yè)化的生產(chǎn)；在處理和移動冷凍液，如液氮等，易對使用者造成身 體損傷，并且易發(fā)生意外事故。這就要求我們開發(fā)一種新的，整體的噴霧 冷凍干燥設(shè)備及工藝，將噴霧冷凍和冷凍干燥作為一個步驟整合，實現(xiàn)操 作的一體化、自動化，方便使用者的同時降低操作危險，加強了職業(yè)安全 防護，使應(yīng)用于工業(yè)自動化成為可能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個目的是為了解決目前噴霧冷凍干燥設(shè)備所存在的問 題，提供一種噴霧冷凍和冷凍干燥二合一型的一體化噴霧冷凍干燥設(shè)備， 可減少人工操作，加強職業(yè)安全防護并為工業(yè)化生產(chǎn)提供便利條件。
本發(fā)明的第二個目的在于提供一種將噴霧冷凍和冷凍干燥兩個步驟合 二為一的一體化噴霧冷凍干燥方法。
為了實現(xiàn)上述第一個目的，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案提供一 體化噴霧冷凍干燥設(shè)備，包括由冷凍裝置進行冷卻的冷凍干燥室，該冷凍 干燥室設(shè)有真空抽氣口、出液口、噴霧器和冷凍劑入口，該噴霧器與料液 源相連。
該噴霧器還可與高壓氣源相連以實現(xiàn)噴霧功能，高壓氣源可由高壓 氣瓶或空氣壓縮機等裝置提供。冷凍劑可以為液相、氣相或固相，對于液 相的冷凍劑而言，較好的選擇是采用液氮或液態(tài)二氧化碳等可揮發(fā)無污染 的液態(tài)氣體。該冷凍干燥室的冷凍劑入口可以是上層密封板上的開口或者 拆掉上層密封板后形成的開口，冷凍劑可從上述開口處手動地添加；也可 以是自動輸入冷凍劑的噴口 ，該噴口可通過冷凍劑泵與冷凍劑源相連，冷 凍劑泵可采用自身壓力型冷凍劑泵、往復(fù)式冷凍劑泵或著離心式冷凍劑泵 等。
所述冷凍干燥室由相互連通的凍結(jié)顆粒容納腔和冷凍腔構(gòu)成，所述 凍結(jié)顆粒容納腔可位于冷凍腔的上方或一側(cè)或者通過管道與冷凍腔連通。所述凍結(jié)顆粒容納腔內(nèi)還設(shè)有用于收集凍結(jié)顆粒的收集容器以及調(diào) 節(jié)冷凍劑表面與噴霧器之間距的調(diào)節(jié)裝置。所述凍結(jié)顆粒容納腔內(nèi)還可設(shè) 置攪拌器以防止噴霧過程中凍結(jié)顆粒發(fā)生凝聚，保證顆粒分散度良好。
所述噴霧器可通過兩個接口與諸如熱水循環(huán)裝置這樣的恒溫循環(huán)裝 置相連，以保持噴霧器的溫度，防止料液凝固堵塞噴霧器。
所述冷凍干燥室內(nèi)最好還設(shè)置有環(huán)境參數(shù)感應(yīng)器，該環(huán)境參數(shù)感應(yīng) 器將溫度、壓力、濕度等信號轉(zhuǎn)化為電信號輸入計算機，通過計算機軟件 生成環(huán)境參數(shù)-時間圖，用來觀測冷凍干燥的過程是否正常進行。
所述冷凍裝置可采用超低溫水箱，該超低溫水箱的可調(diào)最低溫度至
少應(yīng)達到-110 。c以確保能凍結(jié)大多數(shù)有機溶劑。
上述一體化噴霧冷凍干燥設(shè)備將噴霧冷凍裝置和冷凍干燥裝置進行 整合，使噴霧冷凍過程和冷凍干燥過程可以在同一套設(shè)備內(nèi)自動地進行， 噴霧冷凍過程結(jié)束后無需對凍結(jié)顆粒進行轉(zhuǎn)移即可進行冷凍干燥過程，實 現(xiàn)了操作的一體化和自動化，整個操作流程簡單易行，方便使用者的同時 降低操作危險，使工業(yè)自動化的成為可能。
為了實現(xiàn)上述第一個目的，本發(fā)明基于相同的發(fā)明構(gòu)思，還提供了 另外一種一體化噴霧冷凍干燥設(shè)備，包括了噴霧冷凍室和冷凍干燥室，所 述噴霧冷凍室設(shè)有噴霧器和冷凍劑入口，該噴霧器與料液源相連，所述冷
凍干燥室由冷凍裝置進行冷卻，并設(shè)有真空抽氣口和出液口，所述噴霧冷 凍室與冷凍干燥室可相互連通地設(shè)置，它們之間的連通口處設(shè)置有閥門裝
置；當閥門裝置打開時，經(jīng)噴霧冷凍后形成的凍結(jié)顆?？蓮乃鰢婌F冷凍 室通過該連通口自動進入到所述冷凍干燥室內(nèi)。
上述閥門裝置可以是設(shè)置在噴霧冷凍室較高位置的擋板，拉開擋板 時，可依靠重力的作用使凍結(jié)顆粒和殘留冷凍劑自動進入冷凍千燥室內(nèi)。
上述一體化噴霧冷凍千燥設(shè)備整合了噴霧冷凍室和冷凍干燥室，噴 霧冷凍室與冷凍干燥室可相互連通地設(shè)置，它們之間的連通口處設(shè)置有閥 門裝置；當噴霧冷凍過程完成后，將閥門裝置打開，經(jīng)噴霧冷凍后形成的 凍結(jié)顆?？蓮膰婌F冷凍室通過該連通口自動進入到冷凍干燥室內(nèi)，而無需 對凍結(jié)顆粒進行手動地轉(zhuǎn)移。待凍結(jié)顆粒全部進入到冷凍干燥室后，密封冷凍干燥室并開啟超低溫水箱和真空泵即可進行冷凍干燥過程，從而實現(xiàn) 了操作的一體化和自動化，整個操作流程簡單易行，方便使用者的同時降 低操作危險，加強了職業(yè)安全防護，使工業(yè)自動化的成為可能。
為了實現(xiàn)上述第二個目的，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案提供一 體化噴霧冷凍干燥方法，包括了噴霧冷凍過程和冷凍干燥過程，其特征在
于所述噴霧冷凍過程和冷凍干燥過程是在同一設(shè)備內(nèi)先后自動地進行。
所述噴霧冷凍過程和冷凍干燥過程可以包括以下步驟a)通過管道 將料液源連接至噴霧器；b)將料液輸送入所述噴霧器，利用該噴霧器將 料液霧化成樣史小液滴并噴入冷凍干燥室中，同時將冷凍液由冷凍液入口輸 入所述冷凍干燥室，使所述微小液滴迅速冷凍形成凍結(jié)顆粒；c)噴霧完 成后，密閉冷凍干燥室，利用真空抽氣裝置和冷凍裝置對冷凍干燥室內(nèi)的 凍結(jié)顆粒進行冷凍干燥，完成后收集干燥產(chǎn)品。
所述噴霧冷凍過程和冷凍干燥過程還可包括以下步驟a)通過管道 將料液源連接至噴霧器；b)將料液輸送入所述噴霧器，利用該噴霧器將 料液霧化成微小液滴并噴入噴霧冷凍室中，同時將冷凍液由冷凍液入口輸 入所述噴霧冷凍室，使所述微小液滴迅速冷凍形成凍結(jié)顆粒；c)噴霧完 成后，使凍結(jié)顆粒自動進入冷凍干燥室中，然后密閉冷凍干燥室，利用真 空抽氣裝置和冷凍裝置對冷凍干燥室內(nèi)的凍結(jié)顆粒進行冷凍干燥，完成后 收集干燥產(chǎn)品。
在所述噴霧冷凍過程中，采用冷凍液內(nèi)噴霧、冷凍液上方噴霧或者 環(huán)繞冷凍液噴霧的噴霧方式。
在所述冷凍干燥過程中，可利用環(huán)境參數(shù)感應(yīng)器對環(huán)境參數(shù)進行實 時監(jiān)測，該環(huán)境參數(shù)感應(yīng)器將溫度、壓力、濕度等信號轉(zhuǎn)化為電信號輸入 計算機，通過計算機軟件生成環(huán)境參數(shù)-時間圖，用來觀測冷凍干燥的過 程是否正常進行。
所述料液由藥物有效成分和混合溶劑構(gòu)成，并可加入各種藥物輔 料。藥物有效成分包括各種蛋白質(zhì)、肽類和化學合成藥物；混合溶劑可由 以下溶劑一種或幾種混合組成水、乙醇、曱苯、乙酸乙酯、DMSO、 DMF、曱醇、乙腈、正丁醇、^又丁醇或其他有才幾或無機溶劑；藥物輔料包括各種分子量的多糖、多肽、聚酯、聚酐、聚醚、聚乙醇酸交酯 (PLGA)、聚乳酸(PLA)、聚己酸內(nèi)酯(PCL)、聚乙二醇(PEG)、聚 乙烯吡咯烷酮(PVP)和殼聚糖等其它聚合物。
所述冷凍裝置可采用超低溫水箱，該超低溫冰箱的可調(diào)最低溫度至 少應(yīng)達到-11 (TC以確保能凍結(jié)大多數(shù)有機溶劑。
上述一體化噴霧冷凍干燥方法將噴霧冷凍過程和冷凍干燥過程進行 整合，實現(xiàn)操作的一體化和自動化，整個操作流程簡單易行，方便使用者 的同時降低操作危險，加強了職業(yè)安全防護，使工業(yè)自動化的成為可能。


圖l是本發(fā)明實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明實施例三的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4、圖5、圖6為本發(fā)明三種不同噴霧方法的示意圖。
具體實施方式
實施例一
圖1為本發(fā)明的實施例一結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例的冷凍干燥室由冷 凍裝置11進行冷卻，該冷凍干燥室由相互連通的凍結(jié)顆粒容納腔30和冷 凍腔40構(gòu)成，凍結(jié)顆粒容納腔30位于冷凍腔40的上方。凍結(jié)顆粒容納 腔30設(shè)有噴霧器1和冷凍劑入口 5。料液源15通過管道23與噴霧器1相 連，靠蠕動泵14將料液泵入噴霧器1,蠕動泵l4可采用Cole-Parmer Instrument 7〉司的MASTER flex L/S,該蠕動泵14可4吏用不同粗細的軟 管，可調(diào)流速范圍大，流動穩(wěn)定，脈沖不明顯；同時，高壓氣源18通過 高壓氣體輸送管道21連接噴霧器1并為其提供噴霧所需的高壓氣體，使 用限壓閥17來調(diào)節(jié)噴霧壓力大小，高壓氣體可以采用高壓氮氣瓶提供， 也可以使用空氣壓縮機。噴霧器1可采用類似Biichi公司的噴霧干燥儀 B-290上的二流體噴霧器，該噴霧器1有兩個特設(shè)的接口，通過管道24與 熱水循環(huán)器13相連，以保證噴霧器1在整個噴霧過程中保持較高的溫度而不被凍結(jié)堵塞。料液源15、高壓氣源18和熱水循環(huán)器13分別通過各自 管道與噴霧器l構(gòu)成一體。
凍結(jié)顆粒容納腔30由上層密封板3、下層密封板9和密封壁25構(gòu) 成，各部分由抗真空壓力的有機塑料制成，并均為可拆卸連接，上層密封 板3、下層密封板9與密封壁25的連接處使用橡膠等密封性能好的材料密 閉，可涂抹凡士林以加強密閉的效果。兩個螺旋攪拌器2安裝于上層密封 板3，不斷攪拌以阻止噴霧過程中顆粒的凝聚，螺旋攪拌器2可使用IKA Werke公司的OST 20 digital。環(huán)境參數(shù)感應(yīng)器4固定于上層密封板3的 下部，通過數(shù)據(jù)線與電腦連接，導出溫度、壓力、濕度等信號并生成環(huán)境 參數(shù)-時間圖。冷凍液泵19和冷凍液體罐20通過管道22和冷凍液進口 5 接入凍結(jié)顆粒容納腔30內(nèi)，冷凍液泵19和冷凍液體罐20可釆用Air Liquid TP35自壓力低溫儲存罐，通過增加壓力將冷凍液泵入收集容器6 中。收集容器6采用耐腐蝕的不銹鋼材料制成，其外壁連接一連通器7以 隨時觀察收集容器6內(nèi)冷凍液的多少，高度調(diào)節(jié)器8可以很方便地調(diào)節(jié)噴 霧器1與收集容器6內(nèi)的冷凍液表面之間的距離。
超低溫水箱11位于整套設(shè)備的下部，超低溫水箱11內(nèi)的冷凍腔40 用于噴霧完成后的冷凍干燥。在下層密封板9內(nèi)設(shè)有連通口 31和抽真空 口 10，連通口 31將凍結(jié)顆粒容納腔30與冷凍腔40連通，抽真空口 10的 一端向下位于冷凍腔40內(nèi)，防止吸入凍結(jié)顆粒容納腔30的一些粉末堵塞 真空泵16，另一端通過管道與真空泵16相連。冷凍腔40下部設(shè)有出液口 12，凍干完成后清洗掉冷凍于冷凍腔40內(nèi)的溶劑，并由出液口 12排出。 超低溫水箱11的設(shè)計溫度應(yīng)能達到-110。C，可以迅速冷凍大多數(shù)有機溶 劑，超低溫冰箱11和出液管道應(yīng)由耐有機溶劑腐蝕的金屬材料制成。
采用上述噴霧冷凍干燥設(shè)備的噴霧冷凍干燥方法如下
一、制備料液。料液由藥物有效成分和混合溶劑構(gòu)成，并可加入各 種藥物輔料。藥物有效成分包括各種蛋白質(zhì)、肽類和化學合成藥物；混合 溶劑可由以下溶劑一種或幾種混合組成水、乙醇、曱苯、乙酸乙酯、 DMSO、 DMF、甲醇、乙腈、正丁醇、叔丁醇或其他有沖幾或無才幾溶劑；藥物 輔料包括各種分子量的多糖、多肽、聚酯、聚酐、聚醚、聚乙醇酸交酯(PLGA)、聚乳酸(PLA)、聚己酸內(nèi)酯(PCL)、聚乙二醇(PEG)、聚 乙烯吡咯烷酮(PVP)和殼聚糖等其它聚合物。
首先應(yīng)根據(jù)所用化合物或者蛋白的性質(zhì)，尋找合適的溶劑或者混合 溶劑，如水-乙醇，水-乙醇-正丁醇或各種緩沖溶液等。制備濃度合適的 溶液是噴霧樣品準備的關(guān)鍵，濃度太大或溶液太粘稠，不利于噴霧冷凍， 易發(fā)生結(jié)塊現(xiàn)象；濃度太小又浪費溶劑，消耗冷凍液。 一般來說，溶液應(yīng) 當澄清，這樣才能保證噴霧冷凍得到的固體凍結(jié)顆粒均一穩(wěn)定，最終得到 分散狀態(tài)好的固體分散體。除非化合物或者蛋白很難溶或找不到合適的有 機溶劑， 一般不推薦使用懸浮液，配制懸浮液前，固體顆粒應(yīng)能過200目 篩。
二、噴霧冷凍干燥設(shè)備的操作步驟。
1. 連接好各個管道，接通儀器電源，先打開熱水循環(huán)器13對噴霧器 1進行預(yù)熱，溫度調(diào)至60°C， 一般5-10分鐘即可達到。在預(yù)熱的同時打 開冷凍液泵19,將冷凍液體罐20內(nèi)的冷凍液泵19入凍結(jié)顆粒容納腔30 的收集容器6內(nèi)，通過連通器7觀察液面，待冷凍液加到合適的高度關(guān)閉 冷凍液泵19。使用高度調(diào)節(jié)器8調(diào)節(jié)噴霧器1與冷凍液面之間的距離，一 般為10-15cm。
2. 開啟高壓氣源18,調(diào)整限壓閥17到合適的噴霧壓力，對于一般澄 清溶液，壓力0. 5-3bar之間即可。通入高壓氣體后，調(diào)節(jié)蠕動泵U和螺 旋攪拌器2至合適的速度并啟動，料液隨即從噴霧器1噴出到冷凍液中， 瞬間凝固成固體顆粒并處于不斷的攪拌中以防止凝聚。在噴霧的過程中， 注意觀察連通器7中液面的高低，如果液面低于刻度，則應(yīng)及時打開冷凍 液泵19添力。冷凍液。
3. 料液的噴霧冷凍完成后，關(guān)閉蠕動泵14、高壓氣源18和熱水循環(huán) 器13,拔出噴霧器1,關(guān)閉冷凍液進口 5的開關(guān)的同時開啟超低溫冰箱 11,調(diào)節(jié)溫度(應(yīng)低于所用溶劑熔點)。待大部分殘留冷凍液揮干后，用 膠塞塞緊插入噴霧器1的圓孔，開啟真空泵16抽氣。環(huán)境參數(shù)感應(yīng)器4 將測定的溫度、壓力、濕度等信號傳輸給電腦，觀察壓力顯示是否正常下 降，如不正常下降則應(yīng)停機檢查何處漏氣。正常情況下，壓力經(jīng)過一段時間(一般小于30分鐘)的下降，會穩(wěn)定于一較低數(shù)值(正常低于 100pa)。
4.經(jīng)過一段時間的冷凍干燥，凍結(jié)顆粒中的溶劑在真空低溫條件下 升華并在冷凍腔40下部重新冷凝成固體，收集容器6中剩下干燥好的粉 末顆粒，從而實現(xiàn)溶劑與有效成分之間的分離。關(guān)閉真空泵16和超低溫 冰箱11,緩慢打開抽真空口 10的開關(guān)放氣，取出收集容器6收集干燥粉 末，使冷凝成固體的溶劑融化為液體并由出液口 12排出，最后清洗冷凍 腔40。
實施例二
圖2為本發(fā)明的實施例二結(jié)構(gòu)示意圖，真空泵、高壓氣源、冷凍液 體罐、蠕動泵及熱水循環(huán)器等外接設(shè)備同實施例一，此處不再詳述。
如圖2所示，本實施例的冷凍干燥室由相互連通的凍結(jié)顆粒容納腔 50和冷凍腔60構(gòu)成，凍結(jié)顆粒容納腔50位于冷凍腔60的左側(cè)。噴霧器 1、螺旋攪拌器2、環(huán)境參數(shù)感應(yīng)器4和冷凍液進口 5位于凍結(jié)顆粒容納腔 50中，協(xié)同工作同實施例一實現(xiàn)料液的噴霧冷凍。而在凍結(jié)顆粒容納腔 50的右側(cè)-沒有連通冷凍腔60的連通口 51,冷凍腔60同樣由超低溫水箱 ll冷卻，并設(shè)有抽真空口 IO和出液口 12用于噴霧過后的冷凍干燥。
實施例三
圖3為本發(fā)明的實施例三結(jié)構(gòu)示意圖，真空泵、高壓氣源、冷凍液 體罐、蠕動泵及熱水循環(huán)器等外接設(shè)備同實施例一，此處不再詳述。
如圖3所示，本實施例跟實施例一、二的最大區(qū)別是將噴霧冷凍室 70與冷凍干燥室80分離開來，它們之間的連通口處設(shè)置有諸如擋板26等 閥門裝置，但仍然能使操作一步完成，簡單易行。噴霧器1、螺旋攪拌器 2和冷凍液進口 5位于噴霧冷凍室70中進行噴霧冷凍，環(huán)境參數(shù)感應(yīng)器4 安裝在冷凍干燥室80中，此時擋板26關(guān)閉。噴霧完成后，將兩塊擋板26 移開，凍結(jié)顆粒和殘留的少量液氮由于重力的作用自動流入冷凍干燥室80 中，待完全進入冷凍干燥室80后，關(guān)閉擋板26，打開超低溫冰箱11、抽 真空口 IO和出液口 12進行冷凍干燥，冷凍干燥過程中利用環(huán)境參數(shù)感應(yīng) 器4對溫度、壓力、濕度等環(huán)境參數(shù)進行實時監(jiān)測。
12圖4、圖5和圖6分別表示本發(fā)明的三種不同噴霧形式冷凍液內(nèi)噴 霧，冷凍液上方噴霧和環(huán)繞冷凍液噴霧。其中，圖4是通過調(diào)節(jié)高度調(diào)節(jié) 器、噴霧器高度或冷凍液的多少來使噴霧器1浸入冷凍液27中進行噴霧 冷凍；圖5是通過調(diào)節(jié)高度調(diào)節(jié)器、噴霧器高度或冷凍液的多少來使噴霧 器1位于冷凍液27的液面上方進行噴霧冷凍；圖6中，噴霧器1的兩側(cè) 分別是冷凍液噴嘴28,用于將冷凍液噴出，使整個噴霧冷凍室形成并達到 一個較低的溫度，噴出的冷凍液和凝結(jié)的凍結(jié)顆粒順著漏斗29流入下部 的冷凍液27中。
權(quán)利要求
1、一體化噴霧冷凍干燥設(shè)備，包括由冷凍裝置(11)進行冷卻的冷凍干燥室(30、40)，該冷凍干燥室(30、40)設(shè)有真空抽氣口(10)和出液口(12)，其特征在于所述冷凍干燥室(30、40)還設(shè)有噴霧器(1)和冷凍劑入口(5)，該噴霧器(1)與料液源(15)相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化噴霧冷凍干燥設(shè)備，其特征在于 所述冷凍干燥室(30、 40)由相互連通的凍結(jié)顆粒容納腔(30)和冷凍腔(40)構(gòu)成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一體化噴霧冷凍干燥設(shè)備，其特征在于 所述凍結(jié)顆粒容納腔(30)位于冷凍腔(40)的上方或一側(cè)或者通過管道 與冷凍腔(40)連通。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一體化噴霧冷凍干燥設(shè)備，其特征在 于所述凍結(jié)顆粒容納腔(30)內(nèi)還設(shè)有用于收集凍結(jié)顆粒的收集容器(6)以及調(diào)節(jié)冷凍劑表面與噴霧器(1)之間距的調(diào)節(jié)裝置。
5、 一體化噴霧冷凍干燥設(shè)備，包括了噴霧冷凍室(70)和冷凍干燥 室(80),所述噴霧冷凍室(70)設(shè)有噴霧器(1)和冷凍劑入口 (5)， 該噴霧器(1)與料液源(15)相連，所述冷凍千燥室(80)由冷凍裝置(II) 進行冷卻，并設(shè)有真空抽氣口 (IO)和出液口 (U),其特征在 于所述噴霧冷凍室(70)與冷凍干燥室(80)可相互連通地設(shè)置，它們 之間的連通口處設(shè)置有閥門裝置(26);當閥門裝置(26)打開時，經(jīng)噴 霧冷凍后形成的凍結(jié)顆?？蓮乃鰢婌F冷凍室(70)通過該連通口自動進 入到所述冷凍干燥室(80)內(nèi)。
6、 一體化噴霧冷凍干燥方法，包括了噴霧冷凍過程和冷凍干燥過 程，其特征在于所述噴霧冷凍過程和冷凍干燥過程是在同一設(shè)備內(nèi)先后 自動地進行。
7、 才艮據(jù)權(quán)利要求6所述的一體化噴霧冷凍干燥方法，其特征在于， 所述噴霧冷凍過程和冷凍干燥過程包括了以下步驟a )通過管道將料液源(15 )連接至噴霧器(1);b )將料液輸送入所述噴霧器(1 ),利用該噴霧器(1)將料液霧化 成^H、液滴并噴入冷凍干燥室(30、 40)中，同時將冷凍液由冷凍液入口 (5)輸入所述冷凍干燥室(30、 40),使所述微小液滴迅速冷凍形成凍 結(jié)顆粒；c)噴霧完成后，密閉冷凍干燥室，利用真空抽氣裝置(16)和冷凍 裝置(11)對冷凍干燥室(30、 40)內(nèi)的凍結(jié)顆粒進行冷凍千燥，完成后 收集干燥產(chǎn)品。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一體化噴霧冷凍干燥方法，其特征在于， 所述噴霧冷凍過程和冷凍干燥過程包括了以下步驟a )通過管道將料液源(15 )連接至噴霧器(1);b) 將料液輸送入所述噴霧器(1),利用該噴霧器(1)將料液霧化 成^f效小液滴并噴入噴霧冷凍室(70)中，同時將冷凍液由冷凍液入口(5)輸入所述噴霧冷凍室(70)，使所述微小液滴迅速冷凍形成凍結(jié)顆 粒;c) 噴霧完成后，使凍結(jié)顆粒自動進入冷凍干燥室(80)中，然后密 閉冷凍干燥室(80),利用真空抽氣裝置(16)和冷凍裝置(11)對冷凍 干燥室(80)內(nèi)的凍結(jié)顆粒進^f亍冷凍干燥，完成后收集干燥產(chǎn)品。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6至8任一項所述的一體化噴霧冷凍干燥方法，其 特征在于在所述噴霧冷凍過程中，采用冷凍液內(nèi)噴霧、冷凍液上方噴霧 或者環(huán)繞冷凍液噴霧的噴霧方式。
10、 根據(jù)權(quán)利要求6至8任一項所述的一體化噴霧冷凍干燥方法， 其特征在于在所述冷凍干燥過程中，利用環(huán)境參數(shù)感應(yīng)器(4)對環(huán)境 參數(shù)進行實時監(jiān)測。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種一體化噴霧冷凍干燥設(shè)備及方法，屬于新的固體分散體制備技術(shù)。該設(shè)備包括由冷凍裝置進行冷卻的冷凍干燥室，該冷凍干燥室設(shè)有真空抽氣口、出液口、噴霧器和冷凍劑入口，該噴霧器與料液源相連。該方法則包括了噴霧冷凍過程和冷凍干燥過程，所述噴霧冷凍過程和冷凍干燥過程是在同一設(shè)備內(nèi)先后自動地進行。本發(fā)明的一體化噴霧冷凍干燥設(shè)備及方法將噴霧冷凍裝置和冷凍干燥裝置進行整合，使噴霧冷凍過程和冷凍干燥過程可以在同一套設(shè)備內(nèi)自動地進行，噴霧冷凍過程結(jié)束后無需對凍結(jié)顆粒進行手動地轉(zhuǎn)移即可進行冷凍干燥過程，實現(xiàn)了操作的一體化和自動化，整個操作流程簡單易行，方便使用者的同時降低操作危險，加強了職業(yè)安全防護，使工業(yè)自動化成為可能。
文檔編號F26B17/00GK101441030SQ200810189058
公開日2009年5月27日 申請日期2008年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月16日
發(fā)明者唐海誼, 禎 杜, 穎 鄭, 黎暢明 申請人:澳門理工學院