TW201241384A - Vacuum freeze-drying apparatus - Google Patents

Description

201241384 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於冷凍真空乾燥裝置。 【先前技術】 以往將溶解於原料液中的溶質或分散的分散體等的固 體成分進行乾燥成爲微粉末而取出的方法，尤其在醫藥品 或食品的領域，常使用冷凍真空乾燥法。 第3圖爲習知的冷凍真空乾燥裝置的內部構造圖。 習知的冷凍真空乾燥裝置100，具有：真空槽in、 將真空槽1 1 1內進行真空排氣的真空排氣部1 1 2、對真空 槽111內噴射原料液的噴射器114、配置在噴射器114的 下方的加熱冷卻棚架1 1 6、以及使加熱冷卻棚架1 1 6繞著 一旋轉軸線1 1 7以預定角度旋轉的傾斜裝置1 1 8。 當從噴射器114對已真空排氣的真空槽111內噴射原 料液時，液體成分從所噴射的原料液蒸發而冷卻，而產生 至少一部分自我冷凍的冷凍粒子。 在真空槽111內配置有冷收集器119，所蒸發的液體 成分會附著於冷收集器119而被收集。 加熱冷卻棚架116的姿勢，當表面爲水平的水平姿勢 時，所產生的冷凍粒子會落下而堆積於加熱冷卻棚架116 的表面。當將加熱冷卻棚架116的表面冷卻時’如果在堆 積的冷凍粒子含有未冷凍的部分’則未冷凍的部分也會被 冷凍。 -5- 201241384 在使冷凍粒子冷凍之後，將加熱冷卻棚架1 1 6的表面 加熱，對冷凍粒子供給蒸發潛熱，使液體成分的昇華加速 ，使冷凍粒子乾燥，則產生乾燥粒子。 在使冷凍粒子乾燥之後，在使閥體135從閥座134分 離的狀態，藉由傾斜裝置1 1 8，使加熱冷卻棚架1 1 6成爲 :讓堆積於表面的乾燥粒子落下的傾斜姿勢。從加熱冷卻 棚架116落下的乾燥粒子，通過連接管131的內側，移動 到：藉由副真空排氣部138進行過真空排氣的回收槽132 內。 在習知的冷凍真空乾燥裝置100，所產生的冷凍粒子 的一部分，通過加熱冷卻棚架116與真空槽111的內周之 間的間隙，落下到加熱冷卻棚架1 1 6的外側，所以會有冷 凍粒子的回收率較低的問題。在本發明，將乾燥粒子之中 能以回收槽1 32回收的乾燥粒子的比率稱爲「回收率」。 在專利文獻1，爲了將於真空槽的內壁附近落下的冷 凍粒子導引到：與加熱冷卻棚架相當的收集板，而在收集 板的上方位置，沿著真空槽的內周設置有：環狀的導引部 ，可是當收集板成爲傾斜姿勢時，是以沒有接觸的方式將 導引部配置在與收集板分離的位置，所以很難避免：冷凍 粒子通過導引部與收集板之間的間隙而落下到收集板的外 側的情形。 〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕 〔專利文獻1〕日本特開2004-232883號公報

冬 S 201241384 【發明內容】 〔發明欲解決的課題〕 本發明是爲了解決上述習知技術的缺點而創作的’其 目的要提供關於冷凍真空乾燥裝置之使冷凍粒子的回收率 提升的技術。 〔用以解決課題的手段〕 用來解決上述課題的本發明的冷凍真空乾燥裝置，具 有：真空槽、將上述真空槽內進行真空排氣的真空排氣部 、對已進行過真空排氣的上述真空槽內噴射原料液，而產 生冷凍粒子的噴射器、配置在上述噴射器的下方的加熱冷 卻棚架、以及傾斜裝置； 該傾斜裝置，使上述加熱冷卻棚架繞著一旋轉軸線以 預定角度旋轉，讓上述加熱冷卻棚架的表面成爲：水平也 就是讓所產生的上述冷凍粒子堆積於上述表面的水平姿勢 、上述加熱冷卻棚架的其中一端，位於較在上述水平姿勢 的上述其中一端的位置更上方，且位於較上述其中一端相 反的另一端更上方，讓堆積於上述表面的上述冷凍粒子落 下的傾斜姿勢，的其中任一種姿勢； 該冷凍真空乾燥裝置，具有：配置於上述加熱冷卻棚 架的上方，在下端設置有下部開口的筒狀的外殼；以及使 上述外殼，在上述冷凍粒子於上述外殼的內側落下而堆積 於上述加熱冷卻棚架的表面的下方位置、與較上述下方位 -7- 201241384 置更上方的上方位置之間移動之移動裝置； 當上述外殼位於上述下方位置時，上述加熱冷卻棚架 爲上述水平姿勢時，上述下部開口與上述加熱冷卻棚架的 表面相面對；當上述加熱冷卻棚架爲上述傾斜姿勢時，上 述加熱冷卻棚架與上述外殼接觸，當上述外殻位於上述上 方位置時，上述加熱冷卻棚架未與上述外殼接觸而成爲上 述傾斜姿勢》 本發明的冷凍真空乾燥裝置，上述外殼的內側表面是 進行拋光硏磨或電解硏磨的其中一種或兩種處理。 本發明的冷凍真空乾燥裝置，在上述外殻的內側，設 置有用來支承上述外殼的形狀的樑部，上述樑部的上端面 形成爲·以沿著上述棵部的長邊方向產生棱線的方式突出 爲凸型。 〔發明效果〕 能夠讓冷凍真空乾燥裝置之冷凍粒子的回收率提升。 【實施方式】 <冷凍真空乾燥裝置的構造> 說明本發明的冷凍真空乾燥裝置的構造。第1圖爲冷 凍真空乾燥裝置10的內部構造圖。 本發明的冷凍真空乾燥裝置10，具有：真空槽11、 將真空槽11內進行真空排氣的真空排氣部12、對真空槽 η內噴射原料液的噴射器i 4、配置於噴射器丨4的下方的

S 201241384 加熱冷卻棚架1 6、以及使加熱冷卻棚架]6繞著一旋轉軸 線1 7以預定角度旋轉的傾斜裝置1 8。 噴射器14，配置於真空槽11內’與儲存有原料液的 原料液槽1 5連接。當從原料液槽1 5供給原料液時，噴射 器1 4能將所供給的原料液噴射到真空槽μ內。 原料液’含有：液體成分、以及溶解於液體成分的溶 質或分散於液體成分中的分散體等的固體成分；噴射到已 進行過真空排氣的真空槽11內的原料液，在到達加熱冷 卻棚架16之前，液體成分的至少一部分會蒸發而冷卻， 至少一部自我冷凍’而產生：含有與原料液相同的固體成 分的冷凍粒子。 在真空槽11內配置有冷收集器19，蒸發的液體成分 會附著於冷收集器19而被收集。 加熱冷卻棚架16在這裡形成爲平板形狀。加熱冷卻 棚架16的姿勢，當表面爲水平的水平姿勢時，所產生的 冷凍粒子會堆積於加熱冷卻棚架16的表面》 在加熱冷卻棚架16的內部設置有：讓已進行過溫度 管理的熱媒體流動的流路1 6a。當熱媒體流動於流路1 6a 內時，加熱冷卻棚架16的表面會被加熱或冷卻成預定的 溫度。 在冷凍粒子堆積於加熱冷卻棚架1 6的表面的狀態， 當將加熱冷卻棚架1 6的表面加熱爲較冷凍粒子的溶解溫 度更低的溫度時，則將蒸發潛熱供給到冷凍粒子，加速液 體成分的昇華。在冷凍粒子含有未冷凍的部分的情況，如 -9- 201241384 果將加熱冷卻棚架1 6的表面冷卻到較冷凍溫度更低的溫 度的話，則未冷凍的部分也能冷凍。 傾斜裝置18’這裡具有支承軸18a與油壓驅動裝置 18b。 支承軸18a鉛直地豎立配置於加熱冷卻棚架16的下 方，支承軸18a的下端氣密地貫穿真空槽π的壁面，而 安裝於：在真空槽π的外側配置的油壓驅動裝置18b。油 壓驅動裝置18b，將油壓造成的動力傳達到支承軸i8a, 而能使支承軸18a朝上方或下方移動》 一旋轉軸線17，在相對於支承軸18a朝水平方向分離 的位置，這裡是通過加熱冷卻棚架16的內部而水平地配 置。 加熱冷卻棚架16爲水平姿勢時，而藉由油壓驅動裝 置18b使支承軸18a上升時，參考第2圖，支承軸18a的 上端將加熱冷卻棚架16推起，加熱冷卻棚架〗6繞著一旋 轉軸線1 7旋轉預定角度，加熱冷卻棚架1 6的一端1 6b， 是在較水平姿勢的上述一端16b的位置更上方，且位於較 與上述一端16b相反的另一端16c更上方，而成爲讓堆積 於表面的冷凍粒子落下的傾斜姿勢。 當加熱冷卻棚架1 6爲傾斜姿勢時，而藉由油壓驅動 裝置18b使支承軸18a下降時，參考第1圖，加熱冷卻棚 架16繞著一旋轉軸線17旋轉預定角度，加熱冷卻棚架16 的表面爲水平，成爲讓所產生的冷凍粒子堆積於表面的水 平姿勢。

S -10- 201241384 在本實施例，一旋轉軸線1 7，配置在：較加熱冷卻棚 架16的上述一端16b更靠近上述另一端16c的位置，當 將加熱冷卻棚架16繞著一旋轉軸線17旋轉預定角度時， 上述另一端16c的移動範圍，小於上述一端16b的移動範 圍。因此，當將加熱冷卻棚架1 6成爲傾斜姿勢時，爲了 不妨礙上述另一端16c的移動而在加熱冷卻棚架16的下 方所需要的空間的大小，是小於：爲了不妨礙上述一端 16b的移動而在加熱冷卻棚架16的上方所需要的空間的大 小。 因此，能將加熱冷卻棚架1 6的下方的空間設置成緊 緻化。在加熱冷卻棚架16的上方雖然需要較加熱冷卻棚 架1 6的下方更大的空間’而在噴射器1 4與加熱冷卻棚架 ]6之間預先設置有用來產生冷凍粒子的預定大小的空間， 而不需要更擴大加熱冷卻棚架1 6的上方的空間。 在加熱冷卻棚架16的下方，配置有：將從加熱冷卻 棚架16落下的冷凍粒子予以回收的回收部。 在本贲施例，回收部具有：在真空槽I1的下方配置 的回收槽3 2 ;在一端與另一端分別設置有第一、第二開口 31a、31b，第一開口 31a露出於真空槽11內，第二開口 31b露出於回收槽32內之連接管31;以及用來將第二開 口 3 1 b的封閉與開放進行切換的閥體3 5。 在回收槽3 2連接著副真空排氣部3 8 ’而能將回收槽 32內進行真空排氣。 在連接管31的插入於回收槽32內的端部’緊貼固定 -11 - 201241384 有：包圍第二開口 31b的環狀的閥座34。閥座34例如是 橡膠的〇型環。 閥體35配置於閥座34的下方，能繞著一副旋轉軸線 36而以預定角度旋轉。 參考第1圖，當閥體35緊貼於閥座34時，而將閥體 35繞著一副旋轉軸線36以預定角度旋轉時，參考第2圖 ，閥體35從閥座34分離，將第二開口 31b開放。 另一方面，當閥體35從閥座34分離時，而將閥體35 繞著一副旋轉軸線36以預定角度旋轉時，參考第1圖， 閥體35的表面被按壓於閥座34而環狀地緊貼，將第二開 口 31b封閉。 第一開口 31a，配置在加熱冷卻棚架16的上述另一端 16c的下方，從加熱冷卻棚架16的表面落下的冷凍粒子， 落下到第一開口 3 1 a的內側。 當閥體35從閥座34分離時，通過第一開口 31a而於 連接管31的內側落下的冷凍粒子，通過第二開口 31b而 移動到回收槽3 2內。 本發明的冷凍真空乾燥裝置10，具有：配置於加熱冷 卻棚架16的上方，在下端設置有下部開口 21b的筒狀的 外殼2 1 ;以及移動裝置22。該移動裝置22，使外殻21移 動於：冷凍粒子於外殼21的內側下降而堆積於加熱冷卻 棚架16的表面的下方位置、與較下方位置更上方的上方 位置之間。 外殻2 1這裡是以不鏽鋼所形成，外殼2 1的內側表面

-12- S 201241384 進行了電解硏磨，讓冷凍粒子不易附著。 外殼21的內側表面，只要使冷凍粒子不易 不限定於電解硏磨方式，用拋光硏磨也可以，用 與電解硏磨兩種方式也可以。 下部開口 21b的內周形成爲較加熱冷卻棚架 面的外周更小。 加熱冷卻棚架16爲水平姿勢時，在下方位 開口 21b，相較於在上方位置的下部開口 21b在 熱冷卻棚架1 6的表面的位置，而與加熱冷卻棚萍 面相面對。 參考第1圖，在本實施例，在外殼21的上 上部開口 2 1 a，當外殼2 1位於下方位置時，噴射 出到上部開口 2 1 a的外側，而作成移入到內側也1 當外殻2 1位於下方位置而噴射器1 4移出到 2 1 a的外側的情況，將上部開口 2 1 a的內周儘可 爲較大，將外殼21的上端的外周與真空槽11的 隙儘可能地形成爲較小較佳。而能夠防止：所產 粒子通過外殻21的上端的外周與真空槽11的內 間隙而落下到加熱冷卻棚架1 6的外側的情形。 在外殼2 1的內側，設置有用來保持外殼2 1 樑部23，在樑部23固定著一條或複數條的懸吊| 端。 樑部23的上端面，形成爲：以沿著樑部23 向產生稜線的方式突出成凸型，到達樑部23的 附著，並 拋光硏磨 16的表 置的下部 更接近加 ! 1 6的表 端設置有 器14移 叮以。 上部開口 能地形成 內周的間 生的冷凍 周之間的 的形狀的 良2 4的一 的長邊方 上端面的 -13- 201241384 冷凍粒子會滑落而不會堆積在上端面。 懸吊線24的另一端氣密地貫穿真空槽1 1的頂部，而 與在真空槽1 1的外側配置的移動裝置22連接》 移動裝置22這裡是油壓捲揚機，將懸吊線24捲起時 ’樑部23與外殼21 —起朝上方移動，將懸吊機24放下 時’樑部23與外殼21 —起朝下方移動。而移動裝置22 的動力源不限定爲油壓，使用壓縮空氣或馬達也可以。 當外殼21位於下方位置時，而加熱冷卻棚架16爲水 平姿勢時’下部開口 21b與加熱冷卻棚架16的表面相面 對’當使加熱冷卻棚架1 6成爲傾斜姿勢時，讓加熱冷卻 棚架16與外殼21接觸。 另一方面’當外殼21位於上方位置時，加熱冷卻棚 架16不與外殼21接觸而成爲傾斜姿勢。 <冷凍真空乾燥裝置的使用方法> 冷凍真空乾燥裝置10具有控制裝置60，控制裝置60 作成用來進行以下的各步驟。 (準備步驟） 參考第1圖’藉由真空排氣部12將真空槽π內進行 真空排氣’而成爲真空環境。之後持續進行真空排氣，來 維持真空槽11內的真空環境。藉由副真空排氣部38將回 收槽32進行真空排氣，而成爲真空環境。之後持續進行 真空排氣，來維持回收槽32內的真空環境。 -14-

S 201241384 使閥體3 5緊貼於閥座3 4，將連接管3 1的第二開口 31b封閉’將真空槽11的內部空間與回收槽32的內部空 間阻隔。 (冷凍粒子產生步驟） 在加熱冷卻棚架16的內部的流路16a流動著較原料 液的冷凍溫度更低的第一溫度的熱媒體，使加熱冷卻棚架 1 6的表面冷卻。 藉由傾斜裝置18使加熱冷卻棚架16成爲水平姿勢。 接著，藉由移動裝置22將外殼21配置在下方位置，使下 部開口 2 1 b與加熱冷卻棚架1 6的表面相面對。 從噴射器1 4將原料液噴射到已進行過真空排氣的真 空槽1 1內。所噴射的原料液，在到達到加熱冷卻棚架1 6 之前，液體成分的至少一部分蒸發而被冷卻，至少一部分 產生冷凍的冷凍粒子。 所蒸發的液體成分，附著於冷收集器19而被收集。 在本實施例，當外殼21位於下方位置時，噴射器14 移出到上部開口 2 1 a的外側，可是外殼2 1的上端的外周 與真空槽1 1的內周之間的間隙被儘可能地縮小，所產生 的冷凍粒子落下到上部開口 2 1 a的內側。 外殼21的內側表面被電解硏磨處理，接觸於外殻21 的內側表面的冷凍粒子不會附著而會滑落。 於外殼2 1的內側落下的冷凍粒子，到達到：成爲水 平姿勢的加熱冷卻棚架16的表面之中的與下部開口 21b -15- 201241384 相面對的區域而堆積。 參考第3圖，在習知的冷凍真空乾燥裝置100’冷凍 粒子的一部分落下到加熱冷卻棚架116與真空槽111的內 周的間隙，所以回收率爲8 0 %，相對的參考第1圖’在本 發明的冷凍真空乾燥裝置10,冷凍粒子於外殼21的內側 落下而到達到加熱冷卻棚架1 6的表面，所以能以95 %以 上的回收率將冷凍粒子回收。 外殼21的下端與加熱冷卻棚架1 6的表面之間的間隙 越小越好，而將外殻21的下端與加熱冷卻棚架16的表面 抵接，成爲零間隙更好。外殼21的下端與加熱冷卻棚架 1 6的表面之間的間隙越小，則越能防止：冷凍粒子通過外 殼2 1的下端與加熱冷卻棚架1 6的表面之間的間隙而溢出 落到加熱冷卻棚架1 6的外側的情形。 加熱冷卻棚架1 6的表面冷卻到較原料液的冷凍溫度 更低的第一溫度，而在堆積的冷凍粒子包含有未冷凍的部 分的情況，藉由追加性地將其冷卻，則也將未冷凍的部分 冷凍。 在使冷凍粒子冷凍之後，在加熱冷卻棚架1 6的內部 的流路16a流動著：較第一溫度更高且較冷凍粒子的溶解 溫度更低的第二溫度的熱媒體，來將加熱冷卻棚架1 6的 表面加熱。從加熱的加熱冷卻棚架1 6將蒸發潛熱供給到 冷凍粒子，加速液體成分的昇華，而縮短冷凍粒子的乾燥 時間。 當冷凍粒子乾燥時，則產生乾燥粒子。

-16- S 201241384 在冷凍粒子的乾燥完成之後，參考第2圖，藉由移 裝置22使外殼2 1移動到上方位置。 (乾燥粒子搬出步驟） 使閥體3 5從閥座3 4分離，將第二開口 3 1 b開放， 真空槽1 1的內部空間與回收槽3 2的內部空間連接。 藉由傾斜裝置1 8使加熱冷卻棚架1 6成爲傾斜姿勢 將加熱冷卻棚架1 6預先配置在上方位置，加熱冷卻棚 1 6未與外殻2 1接觸而成爲傾斜姿勢。 堆積於加熱冷卻棚架1 6的表面的乾燥粒子滑落， 下到第一開口 3 1 a的內側，通過連接管31的內側，從 二開口 3 1 b移動到回收槽3 2內。 在乾燥粒子移動到回收槽32內之後，使閥體35緊 於閥座3 4，將第二開口 3 1 b封閉，將真空槽1 1的內部 間與回收槽3 2的內部空間阻隔。 在將真空槽1 1的內部空間與回收槽3 2的內部空間 隔之後，在真空槽Π內，進行上述的冷凍粒子產生步 〇 另一方面，在將真空槽11的內部空間與回收槽32 內部空間阻隔之後，在回收槽3 2內，將副真空排氣部 所進行的真空排氣停止，將回收槽3 2內開放於大氣， 從未圖不的氣體導入部將壓縮氣體流動到回收槽32 pg 將乾燥粒子搬出到回收槽3 2的外側。接著，將副真空 氣部3 8所進行的真空排氣再開始進行，使回收槽32內 動 將 架 落 第 貼 空 阻 驟 的 38 或 排 成 -.17- 201241384 爲真空環境。在真空槽11內的 Π的冷凍粒子產生步驟完成之 後’進行上述乾燥粒子搬出步驟。 【圖式簡單說明】 第1圖是本發明的冷凍真空乾燥裝置的內部構造圖。 第2圖是當加熱冷卻棚架爲傾斜姿勢時的冷凍真空乾 燥裝置的說明圖。 第3圖爲習知的冷凍真空乾燥裝置的內部構造圖。 【主要元件符號說明】 10:冷凍真空乾燥裝置 1 1 :真空槽 1 2 :真空排氣部 1 4 :噴射器 1 6 :加熱冷卻棚架 1 7 :—旋轉軸線 1 8 :傾斜裝置 21 :外殼 2 1 b :下部開口 22 :移動裝置 23 :樑部

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Claims (1)

1. 201241384 七、申請專利範圍： 1.一種冷凍真空乾燥裝置，具有： 真空槽、 將上述真空槽內進行真空排氣的真空排氣部、 對已進行過真空排氣的上述真空槽內噴射原料液，而 產生冷凍粒子的噴射器、 配置在上述噴射器的下方的加熱冷卻棚架、 以及傾斜裝置： 該傾斜裝置，使上述加熱冷卻棚架繞著一旋轉軸線以 預定角度旋轉，讓上述加熱冷卻棚架的表面成爲：水平也 就是讓所產生的上述冷凍粒子堆積於上述表面的水平姿勢 、上述加熱冷卻棚架的其中一端，位於較在上述水平姿勢 的上述其中一端的位置更上方，且位於較上述其中一端相 反的另一端更上方，讓堆積於上述表面的上述冷凍粒子落 下的傾斜姿勢，的其中任一種姿勢； 該冷凍真空乾燥裝置，具有： 配置於上述加熱冷卻棚架的上方’在下端設置有下部 開口的筒狀的外殻； 以及使上述外殻，在上述冷凍粒子於上述外殼的內側 落下而堆積於上述加熱冷卻棚架的表面的下方位置、與較 上述下方位置更上方的上方位置之間移動之移動裝置： 當上述外殼位於上述下方位置時，而上述加熱冷卻棚 架爲上述水平姿勢時，上述下部開口與上述加熱冷卻棚架 的表面相面對；當上述加熱冷卻棚架爲上述傾斜姿勢時’ -19- 201241384 上述加熱冷卻棚架與上述外殼接觸， 當上述外殼位於上述上方位置時，上述加熱冷卻棚架 未與上述外殼接觸而成爲上述傾斜姿勢。 2 .如申請專利範圍第1項的冷凍真空乾燥裝置，其中 上述外殻的內側表面是進行拋光硏磨或電解硏磨的其中一 種或兩種處理。 3.如申請專利範圍第1項的冷凍真空乾燥裝置，其中 在上述外殼的內側，設置有用來支承上述外殼的形狀的樑 部， 上述樑部的上端面形成爲：以沿著上述樑部的長邊方 向產生棱線的方式突出爲凸型。 S -20-