冻干机的制作方法

本实用新型涉及冻干机，尤其涉及一种制药用冻干机。

背景技术：

肿瘤坏死因子(tumor necorsis factor,TNF)是目前为止发现的直接杀伤恶性肿瘤细胞作用最强的生物活性因子，在TNF的制备过程中需要进行无菌冷冻干燥。用于冻干机灭菌的装置通过对冻干机的干燥腔室、真空冷凝室、相关管道的内表面灭菌，创造一个适于药品生产的无菌环境，避免冷冻干燥过程中对药品造成微生物污染的风险。目前，制药用冻干机的灭菌方法可以采用蒸汽灭菌、环氧乙烷灭菌、汽化过氧化氢灭菌三种。上述三种方法中，环氧乙烷灭菌方法因为气体本身存在的高压、易燃、易爆、有毒等问题，采用概率较小，目前已基本停止使用；蒸汽灭菌法对设备需要一定的耐压要求，且其能耗高，需要复杂的压力容器和管道系统；汽化过氧化氢灭菌技术，其灭菌工艺重复性好、灭菌周期短、无害无污染，汽化过氧化氢灭菌技术已成为各国药典、药品生产质量管理规范、消毒灭菌技术规范推荐的方法。

汽化过氧化氢灭菌，是利用过氧化氢在常温下气体状态比液体状态更具杀孢子能力的优点，经生成游离的羟基，用于进攻细胞成分，包括脂类、蛋白质和DNA组织，达到完全灭菌的要求。由于，过氧化氢浓度过高会给存储和搬运带来很大的安全隐患，所以一般是先将浓度为60％左右的过氧化氢溶液装进盒中，然后再将其转移到灭菌装置中，进行汽化，再进行后续的灭菌程序，避免过氧化氢释出的不幸事件发生。

申请号为201210120209.2的中国发明专利公开了一种用于冻干机在线灭菌的方法及其装置，包括过氧化氢储液瓶、压缩空气进气接口、混合过氧化氢液体及压缩空气成过氧化氢蒸汽的汽化器、PLC电器控制系统及固定各部件的机壳。压缩空气通过过氧化氢液体在汽化器混合后变成过氧化氢蒸汽，对冻干机的冻干箱、真空冷凝室以及相关管道的内表面进行灭菌。上述用于冻干机在线灭菌的方法及其装置存在的问题是：1、混合过氧化氢液体及压缩空气形成的过氧化氢蒸汽，过氧化氢浓度难以达到合理的杀菌浓 度；2、由于水有比过氧化氢更低的分子量，而且在蒸汽态下扩散的比过氧化氢快，所以当过氧化氢溶液气化时，水蒸气首先以较高的浓度接触待灭菌的冻干箱、真空冷凝室以及相关管道的内表面，因此，水蒸气就变成阻止过氧化氢蒸汽灭菌的屏障，严重影响冻干机的灭菌效果。

有鉴于此特提出本实用新型。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种冻干机，解决现有冻干机灭菌装置中过氧化氢浓度难以达到合理的杀菌浓度的问题，同时克服了水蒸气首先接触待灭菌的冻干箱、冷凝室以及相关管道的内表面，阻止过氧化氢蒸汽灭菌的的缺陷，提高了冻干机的灭菌效果。

为解决上述技术问题，本实用新型采用技术方案的基本构思是：

一种冻干机，包括冻干箱、冷凝器、真空泵、控制系统和灭菌系统，所述灭菌系统包括过氧化氢储液装置、过氧化氢汽化装置、过氧化氢浓缩装置；

所述过氧化氢储液装置与所述过氧化氢汽化装置通过第一控制阀连通；

所述过氧化氢汽化装置与所述过氧化氢浓缩装置通过第二控制阀连通，所述过氧化氢浓缩装置设置于氧化氢汽化装置的上方，所述过氧化氢浓缩装置与所述冻干箱通过第三控制阀连通；

所述冷凝器通过第四控制阀与所述冻干箱连通，通过第五控制阀与所述真空泵连通。

过氧化氢储液装置将过氧化氢灭菌剂投放到过氧化氢汽化装置中，形成过氧化氢蒸汽，但过氧化氢灭菌剂一般是由过氧化氢与水的液态混合物所制造而成，由于水与过氧化氢的沸点不同，过氧化氢的沸点高于水的沸点，因此，当进行过氧化氢灭菌剂汽化时，首先汽化出大部分水蒸气和少部分过氧化氢蒸汽，然后汽化出水蒸气和过氧化氢蒸汽的混合蒸汽，汽化后的混合蒸汽经过过氧化氢浓缩装置进行浓缩提纯，同时，水蒸气在过氧化氢浓缩过程中，被真空泵从冻干机中抽走，产生达到合理的杀菌浓度的过氧化氢蒸汽，通入冻干箱、冷凝器以及管道进行灭菌。

其中，所述过氧化氢汽化装置包括蒸发器，所述蒸发器设置有加热装置以及温度传感器，还设置有真空测试头。

其中，所述过氧化氢浓缩装置包括冷凝室，所述冷凝室设置有冷凝装置以及温度传 感器，所述冷凝室还设置有真空测试头。

过氧化氢汽化装置的蒸发器汽化的的水蒸气通过过氧化氢浓缩装置的冷凝室被抽走，而过氧化氢蒸汽则在冷凝室遇冷再次转化成液珠流回过氧化氢浓缩装置，如此循环往复，将过氧化氢灭菌剂提纯。

其中，过氧化氢浓缩装置与冻干箱通过第三控制阀连通，第三控制阀为调节阀门。

进一步地，过氧化氢浓缩装置与冻干箱之间还设有与第三控制阀并联的传输阀门。

调节阀门控制过氧化氢蒸汽通入冻干箱进行灭菌，以及控制真空泵对灭菌系统抽真空。连接管上设置至少两个并联的调节阀门，或者，连接管上设置一个调节阀门和至少一个传输阀，可以提高过氧化氢蒸汽通入冻干箱以及对灭菌系统抽真空的速度。

其中，所述冻干箱上连接有冷冻机，所述冻干箱还设有真空测试头，所述冻干箱还通过一个循环泵与加热器连接。

灭菌前，加热器对冻干箱加热，以防止灭菌时蒸汽产生冷凝，影响灭菌效果。

其中，所述冷凝器上连接有冷冻机,所述冷凝器还设有除霜阀和放气阀。

灭菌结束后，排出残留的过氧化氢蒸汽，冷凝器的再对冻干箱降温，将冻干箱内残余的蒸汽冻结吸附在其金属表面上，并通过除霜阀将其除去，进一步地排出残留的过氧化氢蒸汽。

进一步地，还包括汽化过氧化氢浓度监测装置、真空截止阀和取样泵，所述取样泵的一端与所述汽化过氧化氢浓度监测装置连通，所述取样泵的另一端通过所述真空截止阀与所述冻干箱连通。灭菌过程中，监测过氧化氢蒸汽是否达到合理的杀菌浓度，以及，灭菌结束后，监测过氧化氢蒸汽的残留情况。

进一步地，所述控制系统还连接有显示器和打印机。

进一步地，所述第一、第二、第三、第四和第五控制阀均为卫生级控制阀。

采用上述技术方案后，本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

本实用新型对现有冻干机进行改进，包括有灭菌系统，灭菌系统包括过氧化氢储液装置、过氧化氢汽化装置、过氧化氢浓缩装置和控制系统。过氧化氢储液装置将过氧化氢与水的液态混合物所制成的灭菌剂投放到过氧化氢汽化装置中，当进行过氧化氢灭菌剂汽化时，首先汽化出大部分水蒸气和少部分过氧化氢蒸汽，然后汽化出水蒸气和过氧化氢蒸汽的混合蒸汽，汽化后的混合蒸汽经过过氧化氢浓缩装置进行浓缩，然后，通入冻干箱、冷凝器以及管道进行灭菌。上述对现有冻干机的改进，能够产生达到合理的杀菌浓度的过氧化氢蒸汽，对冻干机进行灭菌，同时，水蒸气在过氧化氢浓缩过程中，被 真空泵从冻干机中抽走，克服了水蒸气首先接触待灭菌的冻干箱、冷凝室以及相关管道的内表面，阻止过氧化氢蒸汽灭菌的的缺陷，提高了冻干机的灭菌效果。并且，灭菌过程采用的是过氧化氢与水的液态混合物制成的灭菌剂，避免了直接采用高浓度过氧化氢液体作为灭菌剂带来的安全隐患。

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

图1为本实用新型冻干机的结构示意图；

图2为本实用新型另一种冻干机的结构示意图。

图中：冻干箱1、冷凝器2、真空泵3、控制系统4、灭菌系统5、过氧化氢储液装置6、过氧化氢浓缩装置8、第四控制阀9、第五控制阀10、第一控制阀11、第二控制阀12、第三控制阀13、蒸发器14、加热装置15、温度传感器16、真空测试头17、冷凝室18、冷凝装置19、调节阀门20、传输阀门21、冷冻机22、循环泵23、加热器24、除霜阀25、放气阀26、汽化过氧化氢浓度监测装置27、真空截止阀28、取样泵29、显示器30、打印机31。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

图1所示为本实用新型冻干机的结构示意图。如图所示，本实用新型提供的冻干机包括冻干箱1、冷凝器2、真空泵3和控制系统4，本实用新型提供的冻干机还包括灭菌系统5，灭菌系统5包括过氧化氢储液装置6、过氧化氢汽化装置7、过氧化氢浓缩装置8。过氧化氢浓缩装置8设置于氧化氢汽化装置7的上方，冻干箱1与冷凝器2通过第四控制阀9连通，冷凝器2通过第五控制阀10与真空泵3连通，过氧化氢储液装置6与过氧化氢汽化装置7通过第一控制阀11连通，过氧化氢汽化装置7与过氧化氢浓缩装置8通过第二控制阀12连通，过氧化氢浓缩装置8与冻干箱1通过第三控制阀13连通，冻干机还包括连接上述组件的连接管(未图示)。冻干箱1上连接有冷冻机22，冷凝器2上连接有冷冻机22。

冻干箱1、冷凝器2、真空泵3、氧化氢储液装置6、过氧化氢汽化装置7、过氧化氢浓缩装置8和第四控制阀9、第五控制阀10、第一控制阀11、第二控制阀12、第三 控制阀13，以及连接管构成冻干机的真空系统。真空系统要求没有漏气。真空泵3对冻干箱1、冷凝器2、过氧化氢汽化装置7、过氧化氢浓缩装置8进行抽真空，也可以只对冻干箱1、冷凝器2抽真空。冻干箱1、冷凝器2与冷冻机22，以及连接管组成制冷系统。冷冻机4可以是相互独立的几套，也可以合用一套。冷冻机4对冻干箱1和冷凝器2进行制冷，以产生和维持冻干机工作时所需要的低温。氧化氢储液装置6、过氧化氢汽化装置7、过氧化氢浓缩装置8与第一控制阀11、第二控制阀12、第三控制阀13，以及连接管组成灭菌系统5。过氧化氢与水混合制成的灭菌剂储存在过氧化氢储液装置6中，过氧化氢与水以安全的比例混合，避免使用高浓度过氧化氢液体作为灭菌剂带来的安全隐患。第一控制阀11打开，过氧化氢储液装置6将灭菌剂投放到过氧化氢汽化装置7中，由于水与过氧化氢的沸点不同，过氧化氢的沸点高于水的沸点，因此，当进行过氧化氢灭菌剂汽化时，首先会汽化出大部分水蒸气和少部分过氧化氢蒸汽，然后汽化出水蒸气和过氧化氢蒸汽的混合蒸汽，形成过氧化氢蒸汽。第二控制阀12打开，汽化后的混合蒸汽通过过氧化氢浓缩装置8，过氧化氢浓缩装置8对混合蒸气进行浓缩提纯，产生达到合理的杀菌浓度的过氧化氢蒸汽。第三控制阀13打开，达到合理的杀菌浓度的过氧化氢蒸汽通入冻干箱1、冷凝器2以及管道进行灭菌。

具体地，过氧化氢汽化装置7包括蒸发器14，蒸发器14设置有加热装置15以及温度传感器16，蒸发器14还设置有真空测试头17。过氧化氢浓缩装置8包括冷凝室18，冷凝室18设置有冷凝装置19、温度传感器16和真空测试头17，过氧化氢浓缩装置8与冻干箱1通过连接管(未图示)连通。

灭菌前，首先，对冻干机进行抽真空，第三控制阀13打开，真空泵3对冻干箱1、冷凝器2、过氧化氢汽化装置7中的蒸发器14、过氧化氢浓缩装置8中的冷凝室18，以及连接管进行抽真空，使得过氧化氢汽化装置7中的蒸发器14和过氧化氢浓缩装置8中的冷凝室18的压力下降。蒸发器14和冷凝室18设置有真空测试头17，真空测试头17检测蒸发器14和冷凝室18内的真空度。

抽真空后，对过氧化氢溶液进行汽化和浓缩，第一控制阀11和第二控制阀12打开，过氧化氢储液装置6将灭菌剂即过氧化氢溶液投放到过氧化氢汽化装置7的蒸发器14中。蒸发器14中的加热装置15加热，温度传感器16将温度数据输送到控制系统4，控制系统4控制加热温度。在抽真空与加热的共同作用下，水的沸点降低，随着加热装置15的加热，蒸发器14中过氧化氢溶液中的水和一小部分沸点高于水的过氧化氢开始汽 化，汽化后的混合蒸气随着抽真空过程被送到过氧化氢浓缩装置8的冷凝室18中。冷凝室18中设置有冷凝装置19、温度传感器16，冷凝装置19对冷凝室18降温，温度传感器16将温度数据输送到控制系统4，控制系统4控制冷凝室18的温度低于蒸发器14的温度。在冷凝室18中，沸点高一些的过氧化氢蒸汽将会遇冷再次转化成液珠，通过打开的第二控制阀12与连接管留入到位于过氧化氢浓缩装置8下方的过氧化氢汽化装置7的蒸发器14中，而沸点较低的水蒸气将会被抽走，如此循环往复，实现对过氧化氢溶液的浓缩，获得灭菌用的过氧化氢蒸汽。

在过氧化氢浓缩过程中，经过过氧化氢浓缩装置8产生水蒸气被真空泵从冻干机中抽走，过氧化氢蒸汽再经由打开的第三控制阀13，通入到冻干箱1、冷凝器2以及连接管中，开始灭菌过程。本实用新型提供的冻干机还包括汽化过氧化氢浓度监测装置27、真空截止阀28和取样泵29，取样泵29的一端与汽化过氧化氢浓度监测装置27连通，取样泵29的另一端通过真空截止阀28与冻干箱1连通。汽化过氧化氢浓度监测装置27监测冻干箱1中的过氧化氢蒸汽的浓度，当监测到过氧化氢蒸汽的浓度达到合理的杀菌浓度时，控制系统4关闭第五控制阀，并且停止真空泵3抽真空，使得冻干机内持续保持合理灭菌浓度的过氧化氢蒸汽。

实际应用中，可根据冻干机的体积大小，多次进行上述抽真空、过氧化氢溶液汽化和浓缩以及通入过氧化氢蒸汽进行灭菌的过程，提高冻干机的灭菌效果。

实施例一

如图1所示，在上述实施方式的基础上，本实施例所述的冻干机中过氧化氢浓缩装置8与冻干箱1之间设有第三控制阀13，进一步地，第三控制阀13可以为调节阀门20。调节阀门20的作用是，在真空泵3对过氧化氢汽化装置7中的蒸发器14、过氧化氢浓缩装置8中的冷凝室18，以及连接管进行抽真空的过程中，可以调节降压过程的快慢。

如图2所示，作为本实用新型实施例一的进一步优选实施方式，过氧化氢浓缩装置8与冻干箱1之间还设有与第三控制阀13并联的传输阀门21，第三控制阀13为调节阀门20。抽真空的过程中，将调节阀门20打开，传输阀门21关闭，调节降压过程的快慢。在过氧化氢蒸汽浓缩过程结束后，在接下来的高浓度的过氧化氢蒸汽通到冻干箱1的传输过程中，同时打开调节阀门20和传输阀门21，此时，蒸发器14与冻干箱1充分连通，原本冻干箱1的气压低于蒸发器14的气压，当两者充分连通后，两者气压迅速平衡，蒸发器14中的过氧化氢由于气压降低而沸点随之降低，过氧化氢汽化速度加快，过氧化氢蒸汽快速传输到冻干箱中，进行灭菌过程，提高了冻干机的灭菌效率。

实施例二

如图2所示，作为本实用新型实施例的进一步优选方式，在上述实施方式的基础上，本实施例所述的冻干机中，冻干箱1还通过一个循环泵23与加热器24连接。

灭菌前，加热器24对冻干箱1加热，防止灭菌时过氧化氢蒸汽产生冷凝，影响灭菌效果。

本实施例所述的冻干机中的冷凝器2上还设有除霜阀25和放气阀26。

灭菌结束后，打开放气阀26，排出残留的过氧化氢蒸汽，进一步地，关闭放气阀26，冷凝器1进行降温，将冻干机内残余的蒸汽冻结吸附在其金属表面上，并通过除霜阀25将其除去，进一步地排出残留的过氧化氢蒸汽。经过反复循环使冻干机内的过氧化氢充分、快速地排放，达到冻干机安全使用的要求。

本实用新型所述的冻干机的控制系统4还可连接有显示器30和打印机31，用于输出各项灭菌参数记录并打印。

进一步地，本实用新型所述的冻干机中的第一、第二、第三、第四和第五控制阀均为卫生级控制阀。

本实用新型对现有冻干机进行改进，包括有灭菌系统，灭菌系统包括过氧化氢储液装置、过氧化氢汽化装置、过氧化氢浓缩装置和控制系统。过氧化氢储液装置将过氧化氢与水的液态混合物所制成的灭菌剂投放到过氧化氢汽化装置中，当进行过氧化氢灭菌剂汽化时，首先汽化出大部分水蒸气和少部分过氧化氢蒸汽，然后汽化出水蒸气和过氧化氢蒸汽的混合蒸汽，汽化后的混合蒸汽经过过氧化氢浓缩装置进行浓缩，然后，通入冻干箱、冷凝器以及管道进行灭菌。上述对现有冻干机的改进，能够产生达到合理的杀菌浓度的过氧化氢蒸汽，对冻干机进行灭菌，同时，水蒸气在过氧化氢浓缩过程中，被真空泵从冻干机中抽走，克服了水蒸气首先接触待灭菌的冻干箱、冷凝室以及相关管道的内表面，阻止过氧化氢蒸汽灭菌的的缺陷，提高了冻干机的灭菌效果。并且，灭菌过程采用的是过氧化氢与水的液态混合物制成的灭菌剂，避免了直接采用高浓度过氧化氢液体作为灭菌剂带来的安全隐患。

需要说明的是，上述实施例中的实施方案可以进一步组合或者替换，且实施例仅仅是对本实用新型的优选实施例进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域中专业技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变化和改进，均属于本实用新型的保护范围。