CN204739850U - 一种连续式真空喷雾冷冻干燥设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种连续式真空喷雾冷冻干燥设备，属于生物医药与食品加工技术领域。该设备包括雾化冻结室，雾化冻结室的顶部装有料液雾化喷头，料液雾化喷头经料液高压泵和料液流量阀通往料液箱；雾化冻结室的一侧装有水雾化喷头，水雾化喷头经水高压泵和水流量阀通往无菌水箱；雾化冻结室的底部与真空抽吸的冻干室连通，冻干室中装有输入端位于冻干室下方的回环输送带，冻干室的底部装有冷阱盘管，输送带的上层上方和下方分别装有加热器，输送带的输出端下方装有通往冻干室外的出料闭风器。本实用新型适应含水率低的原始料液，整个过程实现一体化、连续作业，真空喷雾冷冻干燥加工物料适应性广。

Description

一种连续式真空喷雾冷冻干燥设备

技术领域

本实用新型涉及一种冷冻干燥设备，尤其是一种连续式真空喷雾冷冻干燥设备，属于生物医药与食品加工技术领域。

背景技术

喷雾冷冻干燥(Spray freeze drying,SFD)是21 世纪新发展的一项革命性技术，其在低温环境中进行雾化冻结，冷冻时间非常短，所以能最大限度地减小对生物制品（如蛋白质）结构的破坏，并能快速形成稳定的固态结构，形成多孔、粒径小、比表面积大的颗粒产品，提高产品的溶解性和生物利用度。

目前喷雾冷冻干燥技术实现通常有常压循环喷雾冷冻干燥、液氮喷雾冷冻干燥两种方式。前者将料液雾化喷入含有干冰的流化床迅速冷冻，再从下部吹入干燥冷空气，使凝固溶剂升华，并通过低温装置回收升华气体再利用，通过不断重复循环吹入干燥冷空气除去溶剂得到干燥产品，其缺点是设备成本高、干燥过程长、常压条件下冻干工艺条件难以控制而导致干燥品质不稳定等技术瓶颈，难以大规模推广应用。后者利用液氮作为冷却剂，先将料液雾化喷入液氮中迅速直接冻结成冰晶体颗粒，然后再将冰晶体颗粒与液氮分离收集至真空冷冻干燥设备完成冻干过程。其缺点是过程繁琐且存在安全隐患，冻结颗粒转移过程质量难以控制，分两步间歇式作业，不利于喷雾冷冻干燥技术的大规模连续化工业化应用。

发明内容

本实用新型的目的在于：针对上述现有技术存在的缺点，提出一种可以省去雾化冻结过程中冷冻剂、并确保颗粒冻结彻底的连续式真空喷雾冷冻干燥设备，从而使其更易于工业化推广应用。

为了达到以上目的，本实用新型的连续式真空喷雾冷冻干燥设备包括雾化冻结室（1），所述雾化冻结室的顶部装有料液雾化喷头（2），所述料液雾化喷头经料液高压泵（3）和料液流量阀（4）通往料液箱（5）；所述雾化冻结室的一侧装有水雾化喷头（6），所述水雾化喷头经水高压泵（7）和水流量阀（8）通往无菌水箱（9）；所述雾化冻结室的底部与真空抽吸的冻干室（10）连通，所述冻干室中装有输入端位于冻干室下方的回环输送带（11），所述冻干室的底部装有冷阱盘管（12），所述输送带的上层上方和下方分别装有加热器（13），所述输送带的输出端下方装有通往冻干室外的出料闭风器（14）。

工作时，料液高压泵先将待处理料液经相应的雾化喷头在雾化冻结室内雾化成雾滴，料液中自身含有的部分水分快速汽化降温初步冻结，与此同时，水高压泵将无菌水输送经水雾化喷头在雾化冻结室内快速雾化汽化，带走大量的热量，实现对初步冻结的料液冰晶深度冻结，形成符合冻干要求的冰晶颗粒，完成雾化冻结；紧接着，冻结的冰晶颗粒下落至冻干室中的输送带上，缓慢传送经过加热区，对冻结物料进行补热使其完成升华干燥和解析干燥，冷阱盘管则将雾化冻结和冷冻干燥期间产生的水蒸气捕集凝结，不可凝气体和部分来不及捕集的水蒸气经真空抽吸排出，完成冷冻干燥；最后，冻干干燥达到终点的制品由输送带输出端分离，在重力作用下由出料口输出。

由此可见，本实用新型摒弃了喷雾冷冻技术中常用的冷冻剂直冷冻结，巧妙地在雾化冻结室中增设了无菌水雾化喷头，利用水分在真空状态下快速汽化相变且大量吸热的自然物理属性，一方面原始料液雾滴中自身含有的部分水分快速汽化降温，另一方面外加入的雾化水快速汽化，对料液雾滴进行直接深度冷却，可实现料液雾滴快速深度冻结，达到冷冻干燥要求，从而很好地适应含水率低的原始料液，喷雾冻干技术适用性大大增加。同时，即使是处理不含有水的原始料液，也可应用本喷雾冻结方法将原料液进行快速冻结制成固体颗粒。并且整个过程实现一体化、连续作业，真空喷雾冷冻干燥加工物料适应性广。

进一步，所述雾化冻结室的一侧装有一组上下均布水雾化喷头构成的喷头阵列、

还进一步，所述雾化冻结室的底部与串联的前级水环泵和后级罗茨泵构成的真空机组连通。

再进一步，所述加热器采用经阳极氧化处理的铝型材作为反射板。

还进一步，所述冻干室装有上端邻近输送带输出端的刮料板。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型一个优选实施例的结构示意图。

具体实施方式

实施例一

本实施例的连续式真空喷雾冷冻干燥设备如图1所示，立筒状雾化冻结室1的顶部装有料液雾化喷头2，该料液雾化喷头2经料液高压泵3和料液流量阀4通往料液箱5。

雾化冻结室1的一侧装有一组上下均布水雾化喷头6构成喷头阵列，水雾化喷头6经水高压泵7和水流量阀8通往无菌水箱9，可以充分利用水分在真空状态下快速汽化相变且大量吸热的自然物理属性，对料液雾滴进行直接深度冷却。

雾化冻结室1的底部与真空抽吸的冻干室10连通，真空抽吸由串联的前级水环泵15和后级罗茨泵16构成，水环泵可及时抽出冻干室内的水蒸汽和其他气体，保持水分低温下汽化所需的真空度。冻干室10中装有输入端位于冻干室1下方的回环输送带11，冻干室11的底部装有外通制冷机组17的冷阱盘管12，输送带的上层上方和下方分别装有加热器13，加热器13采用经阳极氧化处理的铝型材作为反射板，从而可以提高热辐射率和加热效率。

冻干室10装有上端邻近输送带11输出端的刮料板18，出料时，刮料板18可以将冻干好的固体颗粒从输送带上强制刮下，保证输送带不回带物料。输送带11输出端的下方装有通往冻干室10外的出料闭风器14，该出料闭风器可以在连续卸料的同时可保证的密封性，维持喷雾冷冻干燥所需的真空度要求。

采用本实施例的设备由于利用外加雾化水替代冷冻剂对料液雾滴进行直冷处理，无需冷冻剂的分离和回收操作，使得喷雾冻结作业简便顺畅，且冻结效率极高。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种连续式真空喷雾冷冻干燥设备，包括雾化冻结室（1），其特征在于：所述雾化冻结室的顶部装有料液雾化喷头（2），所述料液雾化喷头经料液高压泵（3）和料液流量阀（4）通往料液箱（5）；所述雾化冻结室的一侧装有水雾化喷头（6），所述水雾化喷头经水高压泵（7）和水流量阀（8）通往无菌水箱（9）；所述雾化冻结室的底部与真空抽吸的冻干室（10）连通，所述冻干室中装有输入端位于冻干室下方的回环输送带（11），所述冻干室的底部装有冷阱盘管（12），所述输送带的上层上方和下方分别装有加热器（13），所述输送带的输出端下方装有通往冻干室外的出料闭风器（14）。

2.根据权利要求1所述的连续式真空喷雾冷冻干燥设备，其特征在于：所述雾化冻结室的一侧装有一组上下均布水雾化喷头构成的喷头阵列。

3.根据权利要求2所述的连续式真空喷雾冷冻干燥设备，其特征在于：所述雾化冻结室的底部与串联的前级水环泵和后级罗茨泵构成的真空机组连通。

4.根据权利要求3所述的连续式真空喷雾冷冻干燥设备，其特征在于：所述加热器采用经阳极氧化处理的铝型材作为反射板。

5.根据权利要求4所述的连续式真空喷雾冷冻干燥设备，其特征在于：所述冻干室装有上端邻近输送带输出端的刮料板。