一种冻干机在线清洗及灭菌系统及方法与流程

本发明涉及生物制品和血液制品生产的技术领域，尤其涉及一种冻干机在线清洗及灭菌系统及方法。

背景技术：

在生物制品和血液制品生产的技术领域中，为确保制品中的主要成分如蛋白质、微生物不发生变性或失去生物活力，保持原来的性状，通常对大部分制品进行冷冻干燥处理。每次冻干前，冻干机的冻干箱、冷凝箱及相关搁板和管道均需要用80℃的高温注射用水冲洗，来确保反应罐和管道的清洁效果。在线清洗完成后，还需进行纯蒸汽对冻干机的冻干箱、冷凝箱及相关搁板和管道进行灭菌，以确保设备、管道的洁净、无热原状态。

现今在生物制药领域，如连续发酵制品、具有效价且易失活制品的制备，均需在半成品制备完毕后在尽短的时间内完成分装，进行冻干。而传统冻干机在线清洗及在线灭菌后，采用自然降温的方式至少需要24小时，不能实现设备的快速应用，影响连续批次的生产工艺生产安排。冻干机在线清洗和在线灭菌后，一般为自然冷却方式降温；也有提出水冷却夹套壳设计，专门针对大型设备冻干箱与冷凝器的在线灭菌后快速冷却。上述方法存在以下问题：1）在线灭菌后如果进行自然冷却，由于冻干机箱体及管道均有保温层，导致降温时间过长，影响生产工艺的安排；2）现大多数冻干机采用在线灭菌后，经自然冷却至一定温度，开启压缩机和循环泵，使用降温的硅油对搁板进行降温。该方法虽可在一定程度上实现了冻干机用前的快速降温，但能耗较大；3）水冷却夹套壳设计不仅浪费水资源，还不能实现冻干箱各部件的均匀降温，且夹套如果出现漏液，则存在制品污染的风险。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术中的不足，本发明的目的在于，提供一种冻干机在线清洗及灭菌系统，

第一温度传感接收模块用于接收第一温度传感器感应的温度值，并将所述温度值传输至中央处理器；

第二温度传感接收模块用于接收第二温度传感器感应的温度值，并将所述温度值传输至中央处理器；

第二压力传感接收模块用于接收第二压力传感器感应的压力值，并将所述压力值传输至中央处理器；

第一入口阀门控制模块用于根据中央处理器的控制指令，控制第一入口阀门的开关；

第二入口阀门控制模块用于根据中央处理器的控制指令，控制第二入口阀门的开关；

蒸汽阀门控制模块用于根据中央处理器的控制指令，控制蒸汽阀门的开关；

进水阀门控制模块用于根据中央处理器的控制指令，控制进水阀门的开关；

清洗水计时器用于根据中央处理器的控制指令，计量进水阀门开启的时长；

空气阀门控制模块用于根据中央处理器的控制指令，控制空气阀门的开关；

压缩空气阀门控制模块用于根据中央处理器的控制指令，控制压缩空气阀门的开关；

第一排水排气阀门控制模块用于根据中央处理器的控制指令，控制第一排水排气阀门的开关；

第二排水排气阀门控制模块用于根据中央处理器的控制指令，控制第二排水排气阀门的开关；

第一真空泵控制模块用于根据中央处理器的控制指令，控制第一真空泵的开关；

第二真空泵控制模块用于根据中央处理器的控制指令，控制第二真空泵的开关；

第一真空计时器用于根据中央处理器的控制指令，记录第一真空泵的开启时长；

第二真空计时器用于根据中央处理器的控制指令，记录第二真空泵的开启时长；

第一循环控制阀控制模块用于根据中央处理器的控制指令，控制第一循环控制阀的开关；

第二循环控制阀控制模块用于根据中央处理器的控制指令，控制第二循环控制阀的开关；

中央处理器用于通过操作面板接收用户输入的指令信息，并根据指令信息向控制器内部模块发出控制指令，使系统执行用户输入的指令信息；

操作面板设有触摸屏。

优选地，第一循环泵组包括：并列设置的多个第一循环泵，每个第一循环泵均连接有循环泵控制阀门。

优选地，第二循环泵组包括：并列设置的多个第二循环泵，每个第二循环泵均连接有循环泵控制阀门。

优选地，冷凝箱与冻干箱之间的连通管道上设有中隔阀；

控制器还包括：中隔阀控制模块；

中隔阀控制模块用于控制中隔阀的开关。

优选地，排水排气管道设有气体排出口和液体排出口；

气体排出口上设有气体排出阀门；液体排出口上设有液体排出阀门；

控制器还包括：气体排出阀门控制模块、液体排出阀门控制模块；

气体排出阀门控制模块用于控制气体排出阀门的开关；

液体排出阀门控制模块用于控制液体排出阀门的开关。

一种冻干机在线清洗及灭菌方法，方法包括：

打开第一真空泵对冻干箱内部进行抽真空，打开第二真空泵对冷凝箱内部进行抽真空，抽真空的时长为1至2分钟；

关闭第一真空泵和第二真空泵，依次开启进口总阀门，空气阀门，第一入口阀门，第二入口阀门，第一排水排气阀门，第二排水排气阀门，气体排出阀门，中隔阀使冻干箱内部和冷凝箱内部压力恢复至大气压；

冻干箱内部压力和冷凝箱内部压力恢复至大气压后，关闭空气阀门，气体排出阀门；依次开启进水阀门，液体排出阀门，第一循环泵组，第二循环泵组，在预设时间内对冻干箱和冷凝箱内部进行清洗，经过预设清洗时间后，关闭进水阀门，第一入口阀门，第二入口阀门，将清洗水从冻干箱和冷凝箱内部排空，关闭第一循环泵组，第二循环泵组，第一排水排气阀门，第二排水排气阀门，液体排出阀门；

开启第一真空泵对冻干箱内部进行抽真空，开启第二真空泵对冷凝箱内部进行抽真空，抽真空的时长为30至40分钟；

当冻干箱和冷凝箱内部压力大于等于30kPa时，打开第一排水排气阀门，第二排水排气阀门，气体排出阀门，液体排出阀门，经过预设排出时间后关闭气体排出阀门和液体排出阀门；

开启蒸汽阀门，第一入口阀门，第二入口阀门，使蒸汽充满冻干箱和冷凝箱内部，当冻干箱和冷凝箱内部的温度达到预设灭菌温度时，开始计算灭菌时间；达到灭菌时间后，关闭蒸汽阀门，经过预设延时时间后，打开气体排出阀门，液体排出阀门，排出冻干箱和冷凝箱内部的蒸汽；

经过预设延时时间后，打开进水阀门，第一循环泵组，第二循环泵组，在预设时间内对冻干箱和冷凝箱内部进行清洗，经过预设清洗时间后，关闭进水阀门，第一排水排气阀门，第二排水排气阀门，第一循环泵组，第二循环泵组，打开空气阀门，使无菌空气进入冻干箱和冷凝箱，直至冻干箱和冷凝箱内压力为大气压，关闭空气阀门；

经过预设延时时间后，压缩空气阀门，第一排水排气阀门，第二排水排气阀门，对系统进行吹扫，当冻干箱和冷凝箱内部温度及压力达到工艺要求时，依次关闭压缩空气阀门，气体排出阀门，液体排出阀门，进口总阀门，第一入口阀门，第二入口阀门，第一排水排气阀门，第二排水排气阀门。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

系统采用该清洗及灭菌方法，可以实现冻干机在线清洗及在线灭菌，并且实现比现有技术中更短的降温时间，实现了生产的便利性。同时，在确保清洗效果的基础上，不仅缩短了清洗后的降温时间，同时可以实现节能降耗，节约用水的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为冻干机在线清洗及灭菌系统的整体结构图；

图2为冻干机在线清洗及灭菌系统的控制示意图；

图3为冻干机在线清洗及灭菌方法流程图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将运用具体的实施例及附图，对本发明保护的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。

本实施例提供一种冻干机在线清洗及灭菌系统，如图1、图2所示，包括：控制器，冻干箱1，与冻干箱1通过管道连通的冷凝箱2，冻干箱1设有冻干箱入口以及设在冻干箱入口的第一入口阀门3，冷凝箱2设有冷凝箱入口以及设在冷凝箱入口的第二入口阀门4，冻干箱入口和冷凝箱入口分别连接入口管道5，入口管道5的进口组设有进口总阀门41，与进口总阀门41连接用于提供蒸汽的蒸汽口6，蒸汽口6上设有蒸汽阀门42，与进口总阀门41连接用于提供清洗水的水进口7，水进口7上设有进水阀门43，与进口总阀门41连接用于提供常温洁净空气的空气进口8，空气进口8上设有空气阀门44，与进口总阀门41连接用于提供压缩空气的压缩空气进口9，压缩空气进口9上设有压缩空气阀门45；冻干箱1设有冻干箱排水排气口，冻干箱排水排气口上设有第一排水排气阀门50；冷凝箱2设有冷凝箱排水排气口，冷凝箱排水排气口上设有第二排水排气阀门52；冻干箱排水排气口和冷凝箱排水排气口分别连接排水排气管道56；

冻干箱1连接有用于对冻干箱1内部进行抽真空的第一真空泵46；冷凝箱2连接有用于对冷凝箱2内部进行抽真空的第二真空泵48；冻干箱1内部设有第一压力传感器、第一温度传感器；冻干箱1设有第一循环管路，第一循环管路上设有第一循环泵组55以及第一循环控制阀49；冷凝箱2内部设有第二压力传感器、第二温度传感器；冷凝箱2设有第二循环管路，第二循环管路上设有第二循环泵组57以及第二循环控制阀51；

控制器包括：中央处理器10、操作面板32、进口总阀门控制模块11、灭菌计时器12、第一压力传感接收模块13、第一温度传感接收模块14、第二温度传感接收模块15、第二压力传感接收模块16、第一入口阀门控制模块17、第二入口阀门控制模块18、蒸汽阀门控制模块19、进水阀门控制模块20、清洗水计时器21、空气阀门控制模块22、压缩空气阀门控制模块23、第一排水排气阀门控制模块24、第二排水排气阀门控制模块25、第一真空泵控制模块26、第二真空泵控制模块27、第一真空计时器28、第二真空计时器29、第一循环控制阀控制模块30、第二循环控制阀控制模块31。

进口总阀门控制模块11用于根据中央处理器10的控制指令，控制进口总阀门41的开关；灭菌计时器12用于根据中央处理器10的控制指令，对冻干箱1和冷凝箱2灭菌进行计时；第一压力传感接收模块13用于接收第一压力传感器感应的压力值，并将所述压力值传输至中央处理器10；第一温度传感接收模块14用于接收第一温度传感器感应的温度值，并将所述温度值传输至中央处理器10；第二温度传感接收模块15用于接收第二温度传感器感应的温度值，并将所述温度值传输至中央处理器10；第二压力传感接收模块16用于接收第二压力传感器感应的压力值，并将所述压力值传输至中央处理器10；第一入口阀门控制模块17用于根据中央处理器的控制指令，控制第一入口阀门的开关；第二入口阀门控制模块18用于根据中央处理器的控制指令，控制第二入口阀门的开关；蒸汽阀门控制模块19用于根据中央处理器的控制指令，控制蒸汽阀门的开关；进水阀门控制模块20用于根据中央处理器的控制指令，控制进水阀门的开关；清洗水计时器21用于根据中央处理器的控制指令，计量进水阀门开启的时长；空气阀门控制模块22用于根据中央处理器的控制指令，控制空气阀门的开关；压缩空气阀门控制模块23用于根据中央处理器的控制指令，控制压缩空气阀门的开关；第一排水排气阀门控制模块24用于根据中央处理器的控制指令，控制第一排水排气阀门的开关；第二排水排气阀门控制模块25用于根据中央处理器的控制指令，控制第二排水排气阀门的开关；第一真空泵控制模块26用于根据中央处理器的控制指令，控制第一真空泵的开关；第二真空泵控制模块27用于根据中央处理器的控制指令，控制第二真空泵的开关；第一真空计时器28用于根据中央处理器的控制指令，记录第一真空泵的开启时长；第二真空计时器29用于根据中央处理器的控制指令，记录第二真空泵的开启时长；第一循环控制阀控制模块30用于根据中央处理器的控制指令，控制第一循环控制阀的开关；第二循环控制阀控制模块31用于根据中央处理器的控制指令，控制第二循环控制阀的开关；中央处理器10用于通过操作面板32接收用户输入的指令信息，并根据指令信息向控制器内部模块发出控制指令，使系统执行用户输入的指令信息；操作面板设有触摸屏。

系统设有清洗程序，吹扫程序，灭菌程序，干燥程序。这样可以根据工艺要求启动各种程序。具体启动方式可以根据工艺要求自动启动，也可以由人工手动启动相应的程序。空气采用纯净空气，水采用纯净水。

第一循环泵组55包括：并列设置的多个第一循环泵，每个第一循环泵均连接有循环泵控制阀门。第二循环泵组57包括：并列设置的多个第二循环泵，每个第二循环泵均连接有循环泵控制阀门。冷凝箱2与冻干箱1之间的连通管道上设有中隔阀47。

控制器还包括：中隔阀控制模块；中隔阀控制模块用于控制中隔阀的开关。排水排气管道56设有气体排出口和液体排出口；气体排出口上设有气体排出阀门53；液体排出口上设有液体排出阀门54。

控制器还包括：气体排出阀门控制模块、液体排出阀门控制模块；气体排出阀门控制模块用于控制气体排出阀门的开关；液体排出阀门控制模块用于控制液体排出阀门的开关。

本发明还提供一种冻干机在线清洗及灭菌方法，如图3所示，方法包括：

S1：打开第一真空泵对冻干箱内部进行抽真空，打开第二真空泵对冷凝箱内部进行抽真空，抽真空的时长为1至2分钟；

S2：关闭第一真空泵和第二真空泵，依次开启进口总阀门，空气阀门，第一入口阀门，第二入口阀门，第一排水排气阀门，第二排水排气阀门，气体排出阀门，使冻干箱内部和冷凝箱内部压力恢复至大气压；

S3：冻干箱内部压力和冷凝箱内部压力恢复至大气压后，关闭空气阀门，气体排出阀门；依次开启进水阀门，液体排出阀门，第一循环泵组，第二循环泵组，在预设时间内对冻干箱和冷凝箱内部进行清洗，经过预设清洗时间后，关闭进水阀门，第一入口阀门，第二入口阀门，将清洗水从冻干箱和冷凝箱内部排空，关闭第一循环泵组，第二循环泵组，第一排水排气阀门，第二排水排气阀门，液体排出阀门；

S4：开启第一真空泵对冻干箱内部进行抽真空，开启第二真空泵对冷凝箱内部进行抽真空，抽真空的时长为30至40分钟；

S5：当冻干箱和冷凝箱内部压力大于等于30kPa时，打开第一排水排气阀门，第二排水排气阀门，气体排出阀门，液体排出阀门，经过预设排出时间后关闭气体排出阀门和液体排出阀门；

S6：开启蒸汽阀门，第一入口阀门，第二入口阀门，使蒸汽充满冻干箱和冷凝箱内部，当冻干箱和冷凝箱内部的温度达到预设灭菌温度时，开始计算灭菌时间；达到灭菌时间后，关闭蒸汽阀门，经过预设延时时间后，打开气体排出阀门，液体排出阀门，排出冻干箱和冷凝箱内部的蒸汽；

S7：经过预设延时时间后，打开进水阀门，第一循环泵组，第二循环泵组，在预设时间内对冻干箱和冷凝箱内部进行清洗，经过预设清洗时间后，关闭进水阀门，第一排水排气阀门，第二排水排气阀门，第一循环泵组，第二循环泵组，打开空气阀门，使无菌空气进入冻干箱和冷凝箱，直至冻干箱和冷凝箱内压力为大气压，关闭空气阀门；

S8：经过预设延时时间后，压缩空气阀门，第一排水排气阀门，第二排水排气阀门，对系统进行吹扫，当冻干箱和冷凝箱内部温度及压力达到工艺要求时，依次关闭压缩空气阀门，气体排出阀门，液体排出阀门，进口总阀门，第一入口阀门，第二入口阀门，第一排水排气阀门，第二排水排气阀门。

为了充分说明本发明提供的方法下面以具体的实施例说明。

冻干机清洁前确认：确认待清洁冻干机为关闭状态且没有进行自动控制。冻干箱和冷凝箱内无玻璃模制瓶，胶塞等杂物。

确保空气进口供给空气压力≥0.5MPa，压缩空气供气源的吹扫压力为0.1~0.3MPa。冻干箱及冷凝箱压力传感器显示正常大气压值。

打开第一真空泵对冻干箱内部进行抽真空，打开第二真空泵对冷凝箱内部进行抽真空，抽真空的时长为1至2分钟；

关闭第一真空泵和第二真空泵，依次开启进口总阀门，空气阀门，第一入口阀门，第二入口阀门，第一排水排气阀门，第二排水排气阀门，气体排出阀门，中隔阀使冻干箱内部和冷凝箱内部压力恢复至大气压；

冻干箱内部压力和冷凝箱内部压力恢复至大气压后，关闭空气阀门，气体排出阀门；依次开启进水阀门，液体排出阀门，第一循环泵组，第二循环泵组，对冻干箱和冷凝箱内部进行清洗，清洗15~20分钟后，关闭进水阀门，第一入口阀门，第二入口阀门，将清洗水从冻干箱和冷凝箱内部排空，关闭第一循环泵组，第二循环泵组，第一排水排气阀门，第二排水排气阀门，液体排出阀门；

若清洗结束2小时内不进行冻干机在位灭菌，打开水环泵进水阀、水环泵、水环泵隔离阀及冻干箱及冷凝箱排出阀，进行真空干燥20~30分钟后，关闭冻干箱及冷凝箱排出阀、水环泵隔离阀、水环泵、水环泵进水阀，冻干机在位清洗结束。

开启第一真空泵对冻干箱内部进行抽真空，开启第二真空泵对冷凝箱内部进行抽真空，抽真空的时长为30至40分钟；当冻干箱和冷凝箱内部压力大于等于30kPa时，打开第一排水排气阀门，第二排水排气阀门，气体排出阀门，液体排出阀门，经过预设排出时间后关闭气体排出阀门和液体排出阀门；

系统在线灭菌：灭菌周期，在清洗有效期内，每次冻干制品入柜前48小时内进行灭菌程序。

开启蒸汽阀门，第一入口阀门，第二入口阀门，使蒸汽充满冻干箱和冷凝箱内部，蒸汽进入箱体后箱内压力逐渐升高，当箱内压力大于或等于30KPa时，开始计算灭菌时间；达到灭菌时间后，关闭蒸汽阀门，经过预设延时时间后，打开气体排出阀门，液体排出阀门，排出冻干箱和冷凝箱内部的蒸汽；

蒸汽进入箱体后箱内压力逐渐升高，当箱内压力大于或等于30Kpa，打开排水口、排气口阀； 当灭菌温度大于或等于设定温度121℃开始累计计时。当灭菌时间达到设定要求30分钟时灭菌结束。关闭蒸汽阀；2秒后打开排水口阀、排气口阀。

灭菌干燥：经过20~30分钟延时时间后，压缩空气阀门，第一排水排气阀门，第二排水排气阀门，对系统进行吹扫，当冻干箱和冷凝箱内部温度及压力达到工艺要求时，依次关闭压缩空气阀门，气体排出阀门，液体排出阀门，进口总阀门，第一入口阀门，第二入口阀门，第一排水排气阀门，第二排水排气阀门。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参考即可。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。