CN113865274A - 一种颗粒连续冻干工艺方法与自动化生产线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种颗粒连续冻干工艺方法与自动化生产线，属于生物医药装备技术领域。包括由上至下依次连接的制粒装置、干燥装置、分装装置和后道包装装置；制粒装置包括依次连接的溶液储罐、溶液输送装置和真空冷冻制粒机；真空冷冻制粒机中设有制粒头和制粒腔体；制粒腔体的上部设有用喷嘴或滴液头将溶液分成液滴的制粒头；制粒腔体与真空泵和/或冷冻机连接。通过本发明缩短了冻干周期，实现了连续生产，整个生产过程为在密闭状态下从原料配液到干燥为成品颗粒的连续生产，取消了现有技术中大量的中间环节，有效地规避了污染，提升了产品质量。

Description

一种颗粒连续冻干工艺方法与自动化生产线

技术领域

本发明涉及一种颗粒连续冻干工艺方法与自动化生产线，属于生物医药装备技术领域。

背景技术

现有技术中，真空冷冻干燥技术(以下简称“冻干”)在制药和食品领域是一项被广泛应用的技术。其料液冻干的过程一般为先将液体装载到真空冷冻干燥机的板层上，然后通过制冷工序，形成具有冰晶的固态结构，最后在真空环境下将固态结构中的水分进行升华脱水，达到干燥的目的。目前药品、食品领域，对不耐高温产品的干燥，通常采用冻干的方式来处理。但所述的冻干方式，存在以下缺点：1.冻干工艺为批次制造，从配液到冻干成品，中间需要经过多道设备处理，涉及多个物料转移的过程；2.冻干过程中的升华通道小，仅为料液的上表面积，冻干周期长、能耗大；3.冻干前，需要将常温料液，冷冻至共晶点温度以下，耗时长、能耗大；4.冻干前后，物料进出冻干机需要特定的工艺设备，存在污染的风险；5.部分物料冻干后，存在出料困难，粘结的问题；所以，本技术领域亟需一种可以克服现有技术缺陷的冻干工艺与采用该工艺的自动化生产线。

发明内容

本发明的目的是为解决现有冻干工艺过程中，只能批次制造、周期长、能耗大、易污染和出料不方便的技术问题。

为达到解决上述问题的目的，本发明所采取的技术方案是提供一种颗粒连续冻干自动化生产线，包括由上至下依次连接的制粒装置、干燥装置、分装装置和后道包装装置；制粒装置包括依次连接的溶液储罐、溶液输送装置和真空冷冻制粒机；真空冷冻制粒机中设有制粒头和制粒腔体；制粒腔体的上部设有将溶液分成液滴的制粒头；制粒腔体与真空泵和/或冷冻机连接。

优选地，所述制粒头设有喷嘴或滴液头。

优选地，所述溶液储罐通过溶液输送装置与制粒头连接；制粒腔体的下方设有颗粒通往干燥装置的落料阀。

优选地，所述干燥装置包括干燥器、换热板、换热板调节装置、真空系统和空气温度控制系统；干燥器设为一密闭的容器，干燥器内部腔体分别与真空系统和空气温度控制系统连接；真空系统与干燥器之间设有真空控制阀，空气温度控制系统与干燥器之间设有温度控制阀；干燥器内部设有换热板，换热板下方设有用于调节换热板角度的换热板调节装置；干燥器的上方与制粒腔体的落料阀连接，干燥器的下方设有颗粒依靠重力通过换热板流出干燥器的出口。

优选地，所述换热板设有温度调节装置。

优选地，所述温度调节装置设为导热油管。

优选地，所述干燥装置包括多个上下串联的干燥器，不同的干燥器分别通过真空控制阀与真空系统连接；不同的干燥器分别通过温度控制阀与空气温度控制系统连接。

优选地，所述分装装置设为干燥装置中最下方一个干燥器出口处设有的落料阀。

优选地，所述后道包装装置包括西林瓶分装装置或压片机。

一种颗粒连续冻干自动化生产线的颗粒连续冻干工艺方法，包括以下步骤：

步骤1：溶液从溶液储罐中通过输送装置送至真空冷冻制粒机的制粒头；

步骤2：制粒头通过喷嘴或滴液头将溶液分成液滴，液滴在制粒腔体中通过采用真空状态，使液滴水汽化吸热，使液滴凝结成固态颗粒；或在制粒腔体中提供一个低温的环境，使得液滴凝结成固态颗粒，或在制粒腔体中提供低温的媒介，使得液滴滴入其中后，凝结成固态颗粒；

步骤3：固态颗粒进入干燥器的换热板上干燥；多个干燥器上下串联连接，使固态颗粒通过不同的干燥器；换热板可设置不同的温度，干燥器的内部腔室中可设置不同的真空度和温度；

步骤4：干燥后的固态颗粒通过落料阀分装，进入后续的西林瓶分装装置或压片机。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1.本发明提供的一种颗粒连续冻干工艺方法，在整个生产过程中，可以实现在密闭状态下从原料配液到干燥为成品颗粒的连续生产，取消了大量的中间环节，有效地规避污染，提升了产品质量；

2.本发明提供的制粒工艺方法，采用极限降温形式，相比传统冻干机的板层间接制冷冷冻速度极快，大大缩短了冻干周期；

3.本发明提供的制粒工艺方法，颗粒球体表面积都是升华通道，相比传统的冻干升华通道(料液的上表面积)显著提升表面积，有助于大大缩短冻干周期；

4.本发明提供的一种颗粒连续冻干工艺方法，冻干后的物料呈颗粒态，流动性好，规避了传统冻干后容易粘接托盘，出料困难的问题；

5.本发明提供的一种颗粒连续冻干工艺方法，在分装系统后可密闭连接西林瓶压塞轧盖线或压片机等后道处理设备。

附图说明

图1为本发明一种颗粒连续冻干自动化生产线结构示意图；

图2为本发明一种颗粒连续冻干自动化生产线干燥器结构示意图；

可根据干燥要求在内部设置多层换热板；

图3为本发明一种颗粒连续冻干自动化生产线后道分装系统示意图一；

后道分装系统为西林瓶颗粒/粉末分装示意图；

图4为本发明一种颗粒连续冻干自动化生产线后道分装系统示意图二；

后道分装系统为压片系统示意图；

附图标记：1.溶液储罐；2.溶液输送装置；3.制粒头；4.制粒腔体；5.固态颗粒；6.落料阀一；7-1.干燥器一；7-2.干燥器二；8.换热板；9.换热板调节装置；10-1.导热油回路一；10-2.导热油回路二；11.真空系统；12-1.真空控制阀一；12-2.真空控制阀二；13-1.温度控制阀一；13-2.温度控制阀二；14.落料阀二；15.温度控制系统；16.落料阀三；17.西林瓶；18.传输装置；19.上塞装置；20.胶塞；21.压塞装置；22.轧盖装置；23.铝盖；24.压片机。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下：

如图1-4所示，本发明提供了一种颗粒连续冻干自动化生产线，包括由上至下依次连接的制粒装置、干燥装置、分装装置和后道包装装置；制粒装置包括依次连接的溶液储罐1、溶液输送装置2和真空冷冻制粒机；真空冷冻制粒机中设有制粒头3和制粒腔体4；制粒腔体4的上部设有用喷嘴或滴液头将溶液分成液滴的制粒头3；制粒腔体4与真空泵和/或冷冻机连接。溶液储罐1通过溶液输送装置2与制粒头3连接；制粒腔体4的下方设有颗粒通往干燥装置的落料阀一6。干燥装置包括干燥器、换热板8、换热板调节装置9、真空系统11和空气温度控制系统15；干燥器设为一密闭的容器，干燥器内部腔体分别与真空系统11和空气温度控制系统15连接；真空系统11与干燥器之间设有真空控制阀，空气温度控制系统15与干燥器之间设有温度控制阀；干燥器内部设有换热板8，换热板8下方设有用于调节换热板8角度的换热板调节装置9；干燥器的上方与制粒腔体4的落料阀一6连接，干燥器的下方设有颗粒依靠重力通过换热板流出干燥器的出口；换热板8设有温度调节装置。温度调节装置设为导热油管。干燥装置包括多个上下串联的干燥器，不同的干燥器分别通过真空控制阀与真空系统11连接；不同的干燥器分别通过温度控制阀与温度控制系统15连接。分装装置设为干燥装置中最下方一个干燥器出口处设有的落料阀三16。后道包装装置包括西林瓶分装装置或压片机。

本发明提供一种颗粒连续冻干自动化生产线的颗粒连续冻干工艺方法，包括以下步骤：

步骤1：溶液从溶液储罐1中通过输送装置2送至真空冷冻制粒机的制粒头3；

步骤2：制粒头3通过喷嘴或滴液头将溶液分成液滴，液滴在制粒腔体4中通过采用真空状态，使液滴水汽化吸热，使液滴凝结成固态颗粒5；或在制粒腔体中提供一个低温的环境，使得液滴凝结成固态颗粒5，或在制粒腔体中提供低温的媒介，使得液滴滴入其中后，凝结成固态颗粒5；

步骤3：固态颗粒5进入干燥器的换热板8上干燥；多个干燥器上下串联连接，使固态颗粒5通过不同的干燥器；换热板8可设置不同的温度，干燥器的内部腔室中可设置不同的真空度和温度；

步骤4：干燥后的固态颗粒8通过落料阀分装，进入后续的西林瓶分装装置或压片机。

实施例

本发明提供一种颗粒连续冻干自动化生产线，由制粒装置、干燥装置、分装装置和后道包装装置组成；制粒装置由溶液储罐1、溶液输送装置2、制粒头3、制粒腔体4、落料阀一6组成；

溶液储罐1用于溶液的配制，可以是在线的配液系统也可以是配制好料液后的储罐；

溶液输送装置2用于将溶液从溶液储罐1转移至制粒头3；

制粒头3与制粒腔体4联合完成溶液的制粒动作；制粒头3可以是喷嘴或滴液头以将溶液分成液滴；

制粒腔体4中可以采用真空状态下水汽化吸热，使液滴凝结成固态颗粒，或提供一个较低温的环境，使得液滴凝结成固态颗粒，或提供较低温的媒介，使得液滴滴入其中后，凝结成固态颗粒；

落料阀一6控制制粒后颗粒均匀进入干燥器一7-1、干燥器二7-2；

干燥装置包括干燥器一7-1、干燥器二7-2、换热板8、换热板调节装置9、导热油回路一10-1、导热油回路二10-2、真空系统11、真空控制阀一12-1、真空控制阀二12-2、温度控制阀一13-1、温度控制阀二13-2、温度控制系统15；

干燥器一7-1、干燥器二7-2，是一个密闭容器；其内部设有换热板8和换热板调节装置9；并与真空系统11、真空控制阀一12-1、真空控制阀二12-2、温度控制阀一13-1、温度控制阀二13-2、温度控制系统15相连；换热板8内部有导热油回路一10-1、导热油回路二10-2，导热油流经其中，实现换热板8的温度控制；

落料阀二14控制干燥器一7-1与干燥器二7-2之间的物料传输；

分装装置落料阀三16实现冻干后物料的有序出料分装；

后道包装系统，可以由传输装置18、上塞装置19、压塞装置21、轧盖装置22等组成；或直接进入压片机24内完成压片及后续包装；

由于不同料液对冻干的压力、温度要求不同，本发明提供的干燥器可根据料液干燥特性，设计匹配的压力、温度和时间。

如图1、2所示，本发明提供的一种颗粒连续冻干干燥器，包括干燥器一7-1、干燥器二7-2、换热板8、换热板调节装置9、导热油回路一10-1、导热油回路二10-2、真空系统11、真空控制阀一12-1、真空控制阀二12-2、温度控制阀一13-1、温度控制阀二13-2、温度控制系统15。

上述设备工作流程如下：

1、当料液在负压(真空)环境下，其汽化相变温度会有所降低，故干燥器内维持负压(真空环境)可使物料在较低温度下干燥，有效保持对温度敏感物料干燥后的理化性质；

2、当料液在干燥过程中对真空度有不同数值的要求，可以通过真空系统11、真空控制阀一12-1、真空控制阀二12-2、干燥器一7-1、干燥器二7-2的通断来实现；

3、当料液在干燥过程中对真空数值没有区分要求，可将真空控制阀一12-1、真空控制阀二12-2合并，干燥器一7-1、干燥器二7-2合并；

4、当料液在干燥过程中对温度有不同数值的要求，可以通过导热油回路一10-1、导热油回路二10-2，温度控制阀一13-1、温度控制阀二13-2，温度控制系统15的通断来实现；

5、当料液在干燥过程中对温度没有区分要求，可将导热油回路一10-1、导热油回路二10-2合并，温度控制阀一13-1、温度控制阀二13-2合并；

6、当料液颗粒在走完换热板后，干燥程度未达到需求，可以考虑增加干燥器一7-1、干燥器二7-2内的真空度、提高换热板8的温度或通过换热板调节装置9来调整换热板的角度，以延长颗粒通过换热板的时间即干燥时间。同理，当干燥效果超过预期，可以反向操作，加快颗粒通过换热板的时间；

本发明提供一种颗粒连续冻干后道分装系统，即西林瓶颗粒/粉末分装：

如图3所示，包括落料阀三16、西林瓶17、传输装置18、上塞装置19、胶塞20、压塞装置21、轧盖装置22等辅件组成。

上述设备工作流程如下：

1、冻干后颗粒经落料阀三16有序按量落料，落入西林瓶17中；

2、西林瓶17在传输装置18带动下，移至上塞工位；

3、上塞装置19将胶塞20预置在分装颗粒物料后的西林瓶17上，随后西林瓶17随传输装置18移至压塞工位；

4、压塞装置21对预置胶塞20施力，实现压塞，随后西林瓶17随传输装置18移至轧盖工位；

5、轧盖装置22对西林瓶17上的铝盖23进行轧盖密封操作；

本发明提供一种颗粒连续冻干后道分装系统，即压片分装：

如图4所示，由落料阀三16、压片机24等辅件组成。

上述设备工作流程如下：

1、冻干后颗粒经落料阀三16有序按量落料，落入压片机24压片工位；

2、冻干颗粒在压片机作用下，形成片状成品物料。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种颗粒连续冻干自动化生产线，其特征在于，包括由上至下依次连接的制粒装置、干燥装置、分装装置和后道包装装置；制粒装置包括依次连接的溶液储罐、溶液输送装置和真空冷冻制粒机；真空冷冻制粒机中设有制粒头和制粒腔体；制粒腔体的上部设有将溶液分成液滴的制粒头；制粒腔体与真空泵和/或冷冻机连接。

2.如权利要求1所述的一种颗粒连续冻干自动化生产线，其特征在于，所述制粒头设有喷嘴或滴液头。

3.如权利要求2所述的一种颗粒连续冻干自动化生产线，其特征在于，所述溶液储罐通过溶液输送装置与制粒头连接；制粒腔体的下方设有颗粒通往干燥装置的落料阀。

4.如权利要求3所述的一种颗粒连续冻干自动化生产线，其特征在于，所述干燥装置包括干燥器、换热板、换热板调节装置、真空系统和空气温度控制系统；干燥器设为一密闭的容器，干燥器内部腔体分别与真空系统和空气温度控制系统连接；真空系统与干燥器之间设有真空控制阀，空气温度控制系统与干燥器之间设有温度控制阀；干燥器内部设有换热板，换热板下方设有用于调节换热板角度的换热板调节装置；干燥器的上方与制粒腔体的落料阀连接，干燥器的下方设有颗粒依靠重力通过换热板流出干燥器的出口。

5.如权利要求4所述的一种颗粒连续冻干自动化生产线，其特征在于，所述换热板设有温度调节装置。

6.如权利要求5所述的一种颗粒连续冻干自动化生产线，其特征在于，所述温度调节装置设为导热油管。

7.如权利要求6所述的一种颗粒连续冻干自动化生产线，其特征在于，所述干燥装置包括多个上下串联的干燥器，不同的干燥器分别通过真空控制阀与真空系统连接；不同的干燥器分别通过温度控制阀与温度控制系统连接。

8.如权利要求7所述的一种颗粒连续冻干自动化生产线，其特征在于，所述分装装置设为干燥装置中最下方一个干燥器出口处设有的落料阀。

9.如权利要求8所述的一种颗粒连续冻干自动化生产线，其特征在于，所述后道包装装置包括西林瓶分装装置或压片机。

10.如权利要求9中所述的一种颗粒连续冻干自动化生产线的颗粒连续冻干工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：溶液从溶液储罐中通过输送装置送至真空冷冻制粒机的制粒头；

步骤2：制粒头通过喷嘴或滴液头将溶液分成液滴，液滴在制粒腔体中通过采用真空状态，使液滴水汽化吸热，使液滴凝结成固态颗粒；或在制粒腔体中提供一个低温的环境，使得液滴凝结成固态颗粒，或在制粒腔体中提供低温的媒介，使得液滴滴入其中后，凝结成固态颗粒；

步骤3：固态颗粒进入干燥器的换热板上干燥；多个干燥器上下串联连接，使固态颗粒通过不同的干燥器；换热板可设置不同的温度，干燥器的内部腔室中可设置不同的真空度和温度；

步骤4：干燥后的固态颗粒通过落料阀分装，进入后续的西林瓶分装装置或压片机。

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