CN115535394A - 一种冻干机二道门及其进吸料系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种冻干机二道门及其进吸料系统，所述冻干机包括冻干仓及与冻干仓配套的冻干仓门，所述冻干仓入口处的门框上设置二道门，所述二道门包括柔性罩及挡板，所述挡板设置在冻干仓入口处，且其边缘通过柔性罩与门框密封连接；所述进吸料系统，包括所述的二道门、吸料枪及吸料粉碎包封一体机；该系统可借助冻干机SIP蒸汽灭菌功能实现对二道门、吸料枪及其进料管道进行灭菌，通过冻干机抽真空后，补充惰性(洁净)气体实现仓内的绝氧，通过管道进料并完成冻干后，利用冻干仓、吸料枪及粉碎包封一体机所构成的密封系统，将冻干制品吸入粉碎并包封于密封袋中，实现冻干制品与外界及氧气完全隔离及对整个系统的CIP及SIP的在线清洗及消毒。

Description

一种冻干机二道门及其进吸料系统

技术领域

本发明涉及冻干机设备领域，具体为一种冻干机二道门及其进吸料系统。

背景技术

真空冷冻干燥机(简称冻干机)一般包括冻干箱体，冻干箱体内设置有板层组件，板层组件中的板层上面要放置需要冻干的制品。其作用就是把可冻干的含水物质或溶液预先在低温下冻结，然后在真空环境下使物质脱水得到干燥的制品后出料。

以益生菌冻干粉的出料方式为例，现有的出料操作有主要有两种方式，一种是在冻干前将制品放入托盘中，在冻干完成后人工将其从板层中取出，然后将托盘内的制品倒入容器内；另一种则为直接将制品放到板层上，在冻干完成后，利用人工或吸料设备将冻干粉转移至容器内。目前在这一过程中尚未能实现物料与外界环境的完全隔绝，因此尚不能利用惰性气体对冻干仓出料这一过程进行保护，故对于如益生菌冻干粉这类的厌氧且易吸潮的制品，将制品与外部环境完全隔离，利用高纯且极低含水量的氮气对其进行保护则将大大提升产品的质量。

发明内容

本发明的技术任务是针对以上现有技术的不足，而提供一种冻干机二道门及其进吸料系统，可用于无菌型化学敏感性物料，用以在冻干及收料过程中实现物料与环境的完全隔离及绝氧保护，并同时满足食品药品行业所需的卫生需求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种冻干机二道门，所述冻干机包括冻干仓及与冻干仓配套的冻干仓门，所述冻干仓入口处的门框上设置二道门，所述二道门包括柔性罩及挡板，所述挡板设置在冻干仓入口处，且其边缘通过柔性罩与门框密封连接；所述挡板中间设有一滑动密封组件，所述滑动密封组件与吸料枪的吸料管相匹配。

进一步地，所述门框内设有一连通阀，所述连通阀用于平衡冻干仓与冻干仓门之间二道门两侧的压力。

一种冻干机进吸料系统，包括上述二道门、吸料枪及吸料粉碎包封一体机；所述门框上设有吸料枪出料口；所述吸料枪包括吸料头及吸料管，所述吸料头为无动力或自带动力的吸料装置，用于将冻干后的制品切割、粉碎并收入吸料管中，所述吸料管由两部分组成，一部分为硬管，另一部分为软管；所述硬管一端穿入挡板上的滑动密封组件与吸料头相连，另一端在挡板外部，与软管的一端相连，所述软管的另一端连接吸料枪出料口；所述吸料枪出料口连接吸料粉碎包封一体机。

进一步地，所述冻干机为具有CIP清洗及SIP蒸汽灭菌功能的冻干机，所述门框上设有与冻干仓内仓联通的CIP进口，进料管，回气口，所述CIP进口与仓内喷淋头连接，所述进料管与仓外的待冻干制品液体分配站连接，用于将待冻干制品液体加入仓内板层表面；所述回气口用于为仓体补充气体；除连通阀外，所述吸料枪出料口、回气口、进料管、CIP进口与外部的密封为静密封，在整个生产过程中可不被拆卸。

进一步地，所述门框上设有与CIP进口连通的二道门喷淋管，所述二道门喷淋管上设有喷淋头。

进一步地，所述吸料管硬管的长度取决于当挡板处于近门端时，可使吸料头到达冻干仓仓内板层最内部，并且当硬管及吸料头放置于冻干仓内时，可使冻干仓门关闭。

进一步地，所述进吸料系统还包括四轴机器人；所述四轴机器人与吸料枪及挡板连接，用于实现吸料头及挡板在前后、左右及上下方向的直线运动和挡板与吸料头之间的直线运动。

进一步地，所述四轴机器人包括直线导轨、竖向支撑、竖向滑轨、横向滑轨、横向支撑、纵向滑轨、纵向支撑；所述纵向支撑上滑动设置有纵向滑轨，所述纵向滑轨上设有竖向支撑，所述竖向支撑上滑动设有竖向滑轨，所述竖向滑轨上设有横向滑轨，所述横向滑轨上滑动安装有横向支撑，所述横向支撑一端与挡板连接，该横向支撑上还滑动设有直线导轨，所述直线导轨与吸料管硬管连接。

进一步地，所述吸料粉碎包封一体机，包括依次连接的完全密封的真空吸料机、完全密封的粉碎机、下料包装机构；所述真空吸料机吸料口与吸料枪出料口连接，用于吸取冻干仓内物料并进行气固分离，分离后的固相物料进入粉碎机进行粉碎；所述下料包装机构用于将粉碎后的物料进行包装密封。

进一步地，所述吸料粉碎包封一体机还包括带过滤功能的气体循环系统，包括涡旋风机及与其连接的过滤器；所述涡旋风机连接真空吸料机，过滤器连接冻干仓回气口；所述涡旋风机为真空吸料机提供吸气动力，所述过滤器将吸出来的气体精滤后，补充到冻干仓，用以实现吸料过程中气体的闭环循环。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明可在完全封闭的状态下将冻干制品从冻干仓中通过物料管道取出、粉碎成粉并包装，使产品与环境完全隔离，除满足绝氧绝水需求，亦可通过CIP清洗及SIP蒸汽灭菌功能实现对系统的无菌需求。同时该套系统可适配于目前已有的冻干机上，对冻干机改造较小，实施方便，故利于本吸料系统的推广。

本发明所述系统可借助冻干机SIP蒸汽灭菌功能实现对二道门、吸料枪及其进料管道进行灭菌，通过冻干机抽真空后，补充惰性(洁净)气体实现仓内的绝氧，通过管道进料并完成冻干后，利用冻干仓、吸料枪及粉碎包封一体机所构成的密封系统，将冻干制品吸入粉碎并包封于密封袋中，期间吸料枪从冻干仓吸入的气体经气粉分离及过滤后补入冻干仓实现闭环循环。吸料完成后，吸料枪与二道门分离，吸料枪与粉碎包封一体机一同进行CIP清洗，二道门柔性罩与冻干仓一同进行CIP清洗。最终实现冻干制品与外界及氧气完全隔离，并实现设备的CIP及SIP的在线完成。

附图说明

图1为二道门及进吸料系统结构以及系统工作流程示意图。

图2为二道门及吸料枪与冻干仓的SIP蒸汽灭菌及进吸料过程示意图；

图3为吸料粉碎结束后，冻干仓、二道门及吸料系统清洗过程的示意图；

图4为吸料粉碎包封一体机结构及其SIP蒸汽灭菌及CIP清洗过程示意图；

图5为图1、3中A的放大图；

图6为图1、2、3中B的放大图；

图7为图1、2、3中C的放大图；

附图标记：

1-冻干仓；2-板层；3-吸料头；4-回气口；5-耐压门框；6-吸料枪出料口；7-柔性罩；8- 吸料管；9-冻干仓门；10-直线导轨；11-竖向支撑；12-竖向滑轨；13-横向滑轨；14-横向支撑； 15-四轴机器人；16-纵向滑轨；17-纵向支撑；18-排污口；19-连接架；20-密闭阀；21-滑动密封组件；22-连通阀；23-进料管；24-物料入口；25-分配站；26-喷淋头；27-CIP进口；28- 出气口；29-吸料口；30-粉碎机；31-蝶阀；32-涡旋风机；33-过滤器；34-惰性气体进口；35- 真空口；36-包材；37-封口器；38-出料口；39-收液斗；40-排液口；41-搅拌桨；42-筛网；43- 挡板；44-转接器；45-底部料斗；46-真空吸料机。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1～7所示，一种冻干机二道门，所述冻干机包括冻干仓1及与冻干仓配套的冻干仓门9，所述冻干仓入口处的耐压门框5上设置二道门，所述二道门包括柔性罩7及挡板43，所述挡板设置在冻干仓入口处，且其边缘通过柔性罩与门框密封连接；所述挡板中间设有一滑动密封组件21，所述滑动密封组件与吸料枪的吸料管8相匹配。

其中，所述门框内设有一连通阀22，当冻干仓门打开时，该阀关闭，实现冻干仓内密封，当冻干仓门关闭时，该阀开启，实现在抽放真空过程中，冻干仓与冻干仓门之间二道门两侧的内外压力平衡。

其中，挡板选用具有一定强度的轻质透明并具有耐热(>125℃)、耐冷(<-50℃)、耐酸碱、并且是满足食品药品级使用的材料制成。优选医药级工程塑料聚苯醚(PPO)或改性聚苯醚(MPPO)制成。挡板上的滑动密封组件用以使得吸料管在密封的条件下自由伸缩，其密封面优选可自润滑的唇口密封，在唇口密封外侧(冻干箱箱体外侧)对吸料管进行轴向定位，优选直线轴承实现。

其中，柔性罩由具有耐热(>125℃)、耐冷(<-50℃)、耐酸碱、并且是满足食品药品级使用的具有一定强度的柔性薄膜构成，优选材料为硅橡胶或氟硅橡胶，中间内衬夹布用于保持其强度，夹布材质优选玻璃纤维或尼龙纤维。其大小取决于挡板在近门端可以到达冻干仓门四个角的位置。

实施例2

如图1～7所示，一种冻干机进吸料系统，包括实施例1所述二道门、吸料枪及吸料粉碎包封一体机；所述门框上设有吸料枪出料口6；所述吸料枪包括吸料头3及吸料管8，所述吸料头为无动力或自带动力的吸料装置，用于将冻干后的制品切割、粉碎并收入吸料管中，所述吸料管由两部分组成，一部分为硬管，另一部分为软管；所述硬管一端穿入挡板上的滑动密封组件与吸料头相连，另一端在挡板外部，与软管的一端相连，所述软管的另一端连接吸料枪出料口；所述吸料枪出料口连接吸料粉碎包封一体机。

其中，所述冻干机为具有CIP清洗及SIP蒸汽灭菌功能的冻干机，所述门框上设有与冻干仓内仓联通的CIP进口27，进料管23，回气口4，所述CIP进口与仓内喷淋头26连接，的所述进料管与仓外的待冻干制品液体分配站25连接，用于将待冻干制品液体加入仓内板层2表面；所述回气口用于为仓体补充气体；除连通阀外，所述吸料枪出料口、回气口、进料管、CIP进口与外部的密封为静密封，在整个生产过程中可不被拆卸。

其中，所述门框上设有与CIP进口连通的二道门喷淋管，所述二道门喷淋管上设有喷淋头(图3)。

其中，所述吸料管硬管的长度取决于当挡板处于近门端时，可使吸料头到达冻干仓内板层最内部，并且当硬管及吸料头放置于冻干仓内时，可使冻干仓门关闭。

其中，所述进吸料系统还包括四轴机器人；所述四轴机器人与吸料枪及挡板连接，用于实现吸料头及挡板在前后、左右及上下方向的直线运动和挡板与吸料头之间的直线运动。

其中，所述四轴机器人15包括直线导轨、竖向支撑、竖向滑轨、横向滑轨、横向支撑、纵向滑轨、纵向支撑；所述纵向支撑17上滑动设置有纵向滑轨16，所述纵向滑轨上设有竖向支撑11，所述竖向支撑上滑动设有竖向滑轨12，所述竖向滑轨上设有横向滑轨13，所述横向滑轨上滑动安装有横向支撑14，所述横向支撑一端与挡板43连接，该横向支撑上还滑动设有直线导轨10，所述直线导轨与吸料管硬管连接。

四轴机器人可实现吸料头及挡板在前后、左右及上下方向的直线运动和挡板与吸料头之间的直线运动。用以实现将挡板从远端移动至近门端后，吸料头在挡板竖直及水平运动的帮助下，通过导轨的前后运动，将板层上的制品全部吸收完成。其中吸料管8与直线导轨10间及挡板43与横向支撑14间的连接为可快速插拔式，满足横向支撑14及直线导轨10的可自动连接及分离的要求。

其中，挡板上设有一个连接架19用于其与四轴机器人连接，实现挡板在水平、竖直及前后三个自由度上的位移。若使用人力对挡板进行移动，则连接架即为把手。

其中，所述吸料粉碎包封一体机，包括依次连接的完全密封的真空吸料机46、完全密封的粉碎机30、下料包装机构(31、34、35、36、37)；所述真空吸料机46吸料口29与吸料枪出料口6连接，用于吸取冻干仓内物料并进行气固分离，分离后的固相物料进入粉碎机30进行粉碎；所述下料包装机构用于将粉碎后的物料进行包装密封。

其中，所述吸料粉碎包封一体机还包括带过滤功能的气体循环系统，包括全封闭的涡旋风机32及与其连接的过滤器33；所述涡旋风机连接真空吸料机出气口28，过滤器连接冻干仓回气口；所述涡旋风机为真空吸料机提供吸气动力，所述过滤器将吸出来的气体精滤后，补充到冻干仓，用以实现吸料过程中气体的闭环循环。

其中，真空吸料机为全密封结构，只有吸料口29出气口28及出料口38与外部机构相连，其内部设有过滤芯(钛棒)，可以实现物料与气体分离。

其中，粉碎机主要由搅拌桨41、筛网42、及底部料斗45组成，当物料经真空吸料机送入粉碎机后，高速旋转的搅拌桨可将筛网中的物料挤压摩擦至粉碎成小颗粒，从筛网中落入底部料斗中。

其中，下料包装机构主要由转接器44、包材36、及封口器37组成，其中转接器上设有真空口35及进气口34，可对包材实现抽气及补气的功能；封口器37可在下料完成后，实现对包材的密封。

A.基于上述进吸料系统，系统的SIP蒸汽灭菌、进料及冻干过程为：

如图2所示，吸料枪上的吸料头3及吸料管8上的硬管部分置于冻干仓1中，吸料管8软部分置于二道门柔性罩7与冻干仓门9之间，由于仓门9处于关闭状态，故连通阀22处于开启状态，二道门两侧气压平衡。

蒸汽可经CIP入口27、冻干仓回气口4、吸料枪出料口6、与加料管连通的加料分配站25或冻干机自带入口进入冻干仓内，通过排污口18流出，当蒸汽进入冻干仓1仓体至压力升至0.1Mpa以上，温度>121℃后，维持30分钟，SIP灭菌完成。

当灭菌结束后，系统抽真空，排除饱和水蒸气，并补充氮气至常压(或微正压)，待温度降至室温，利用分配站25依次对各个板层2定量添加待冻干原料液体至规定体积，此时待冻干原料在氮气的保护下实现装盘。进一步的，板层冷却进行预冻，至预冻一定时间后，进行真空干燥。

B.基于上述进吸料系统，系统冻干结束后的收料及粉碎装袋过程如下：

如图1所示，当真空干燥结束后，冻干仓1补入氮气至常压(微正压)，开启冻干仓门9，此时连通阀22关闭，冻干仓1通过耐压门框5、柔性罩7及挡板43所组成的二道门将仓内制品与仓外空气隔绝。此时，四轴机器人15分别利用直线导轨10、横向支撑14与吸料管 8及挡板43相连，将吸料头3从冻干仓内部取出，并开始对各个板层2上的物料进行收集。该过程亦可以利用人工方式对板层上的物料进行收集。

在收集过程中，真空吸料机46吸料口29与二道门吸料枪出料口6相连，将物料吸入真空吸料机后在滤芯的作用下实现气粉分离，分离的气体从出气口28被完全密封的涡旋风机 32吸入并经过过滤器33精滤后重新通过回气口4进入冻干仓，用以实现在吸料过程中内部的气体平衡。

当物料经真空吸料机46送入粉碎机30后，高速旋转的搅拌桨41将筛网42中的物料挤压摩擦至粉碎成小颗粒，从筛网42中落入底部料斗45中。

料斗下部有一蝶阀31，与转接器44相连，其下部与预灭菌的包材36相连。在将料斗45 中的物料倒入包材前，预先将转接器44上的真空口35开启，排出包材内空气后，开启惰性气体进口34使包材膨胀，此时，打开蝶阀31，将物料倒入包材中，此时亦可进一步开启真空口35除去粉料中的气体，进一步的利用封口器37将包材封口，即实现将物料从冻干、出仓、粉碎及包装的全过程的与环境隔离。

C.基于上述吸料系统，系统冻干仓、二道门及吸料系统的CIP清洗过程如下：

如图3所示，当吸料结束后，板层2倾斜至可自排其顶部液体，冻干仓可以与外界通过回气口4相通，四轴机器人15将挡板43拉出，使得柔性罩7完全铺开，不留清洗死角，同时滑动直线导轨10将吸料管8推入柔性罩7所形成的空腔中用以对吸料管进行淋洗。此时打开CIP清洗系统，其CIP进液口有两个，一个从吸料枪出料口6进入，用以对吸料管8及吸料头3进行清洗，另一个从CIP进口27进入，该进口与冻干仓内预设的喷淋头26相连，实现对冻干仓1仓体、板层2、柔性罩7、吸料头3、吸料管8外壁及隔板43的全面清洗。清洗液从排污口18排出。清洗的程序为：生活水清洗15分钟，改为1～3％NaOH溶液50-70℃循环清洗15分钟，改为纯水一过性清洗至流出液电导率与纯水相同。清洗完成后，恢复至图 1.所述状态，用以进行下一批次的灭菌上料及冻干。

D.基于上述进吸料系统，系统吸料粉碎包封一体机的SIP灭菌及CIP清洗如下：

SIP灭菌如图4所示：

转接器44底部去掉包材后与收液斗39相连并密封，收液斗39底部有一排液口40。蒸汽从出气口28进入真空吸料机46，一部分经吸料口29排出，另一部分进入粉碎机30，并通过开启的蝶阀31进入转接器44并最终从真空口35、惰性气体进口34及收液斗39上的排液口40排出，最终实现对该系统的无死角灭菌。优选的SIP灭菌策略为：与冻干仓SIP灭菌同步，当系统温度>121℃，且压力大于0.1Mpa后，维持20～30分钟，灭菌完成后，其它外接口封闭，只有吸料口与冻干仓连通，在冻干仓进行抽真空过程中，将该系统内部凝水除尽，进而在完全干燥的情况下对物料进行粉碎。

CIP清洗亦如图4所示：

清洗液从出气口28进入该系统，对真空吸料机46内的滤膜进行反冲洗，清液流入粉碎机30直至底部收液斗39，前期清液只经吸料口29排出，此时整粒机处于浸泡状态，其搅拌桨41进行旋转，带动液体转动用以清除筛网42上的物料。至一段时间后(7～15分钟)，关闭吸料口29开启排液口40，将粉碎机30内的浸泡液从排液口40排出，至一段时间后(7～15分钟)，排空其内部全部液体。优选的清洗过程为首先利用生活水利用上述程序对该系统进行泡洗及冲洗，之后依次利用1～3％NaOH溶液50-70℃泡洗及冲洗，再利用纯水对该系统进行泡洗及冲洗，直至排液口40处流出液电导率与纯水相同。

上技术方案阐述了本发明的技术思路，不能以此限定本发明的保护范围，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上技术方案所作的任何改动及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种冻干机二道门，其特征在于：所述冻干机包括冻干仓及与冻干仓配套的冻干仓门，所述冻干仓入口处的门框上设置二道门，所述二道门包括柔性罩及挡板，所述挡板设置在冻干仓入口处，且其边缘通过柔性罩与门框密封连接；所述挡板中间设有一滑动密封组件，所述滑动密封组件与吸料枪的吸料管相匹配。

2.根据权利要求1所述的一种冻干机二道门，其特征在于：所述门框内设有一连通阀，所述连通阀用于平衡冻干仓与冻干仓门之间二道门两侧的压力。

3.一种冻干机进吸料系统，其特征在于：包括权利要求1或2所述的二道门、吸料枪及吸料粉碎包封一体机；所述门框上设有吸料枪出料口；所述吸料枪包括吸料头及吸料管；所述吸料管由两部分组成，一部分为硬管，另一部分为软管；所述硬管一端穿入挡板上的滑动密封组件与吸料头相连，另一端在挡板外部，与软管的一端相连，所述软管的另一端连接吸料枪出料口；所述吸料枪出料口连接吸料粉碎包封一体机。

4.根据权利要求3所述的一种冻干机进吸料系统，其特征在于：所述冻干机为具有CIP清洗及SIP蒸汽灭菌功能的冻干机，所述门框上设有与冻干仓内仓联通的CIP进口，进料管，回气口，所述CIP进口与仓内喷淋头连接，所述进料管与仓外的待冻干制品液体分配站连接，用于将待冻干制品液体加入仓内板层表面；所述回气口用于为仓体补充气体。

5.根据权利要求4所述的一种冻干机进吸料系统，其特征在于：所述门框上设有与CIP进口连通的二道门喷淋管，所述二道门喷淋管上设有喷淋头。

6.根据权利要求3所述的一种冻干机进吸料系统，其特征在于：所述吸料管硬管的长度取决于当挡板处于近门端时，可使吸料头到达冻干仓内板层最内部，并且当硬管及吸料头放置于冻干仓内时，可使冻干仓门关闭。

7.根据权利要求3所述的一种冻干机进吸料系统，其特征在于：所述进吸料系统还包括四轴机器人；所述四轴机器人与吸料枪及挡板连接，用于实现吸料头及挡板在前后、左右及上下方向的直线运动和挡板与吸料头之间的直线运动。

8.根据权利要求7所述的一种冻干机进吸料系统，其特征在于：所述四轴机器人包括直线导轨、竖向支撑、竖向滑轨、横向滑轨、横向支撑、纵向滑轨、纵向支撑；所述纵向支撑上滑动设置有纵向滑轨，所述纵向滑轨上设有竖向支撑，所述竖向支撑上滑动设有竖向滑轨，所述竖向滑轨上设有横向滑轨，所述横向滑轨上滑动安装有横向支撑，所述横向支撑一端与挡板连接，该横向支撑上还滑动设有直线导轨，所述直线导轨与吸料管硬管连接。

9.根据权利要求3所述的一种冻干机进吸料系统，其特征在于：所述吸料粉碎包封一体机，包括依次连接的完全密封的真空吸料机、完全密封的粉碎机、下料包装机构；所述真空吸料机吸料口与吸料枪出料口连接，用于吸取冻干仓内物料并进行气固分离，分离后的固相物料进入粉碎机进行粉碎；所述下料包装机构用于将粉碎后的物料进行包装密封。

10.根据权利要求3所述的一种冻干机进吸料系统，其特征在于：所述吸料粉碎包封一体机还包括带过滤功能的气体循环系统，包括涡旋风机及与其连接的过滤器；所述涡旋风机连接真空吸料机，过滤器连接冻干仓回气口；所述涡旋风机为真空吸料机提供吸气动力，所述过滤器将吸出来的气体精滤后，补充到冻干仓，用以实现吸料过程中气体的闭环循环。

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