冻干机系统的构成
真空冷冻干燥系统的构成
水的三相点为0.01℃和610.62Pa。冰的饱和蒸气压随温度下降而下降，要使温度处于三相点以下的冰升华，如下图所示，可以有两个途径：一是加热升温，另一个是抽空降压。实际上这两种方法是同时使用的。
例如,我们要求物料在-40℃下升华,干燥室内的水蒸气压力必须低于12.9Pa;同时,为了提供冰升华所需要的热量(冰在-40℃的升华热为2838.6kJ/kg)，必须对物料进行加热。
一、冷冻干燥系统的主要组成
冷冻干燥系统主要由冻干箱、捕水冷阱、制冷系统、真空系统、加热系统和控制系统等组成,如下图所示
二、 冷冻干燥系统主要部件的技术要求
2.1 冻干箱。是物料进行干燥的场所。物料瓶放置在下搁板上,物料瓶的上方可以有上搁板。对物料的加热,主要以导热的方式进行、也可以利用上搁板的辐射方式进行。
在药剂的冻干过程中,要求冻干箱与真空系统等都是无菌的,因此就必须考虑经常进行清洗和灭菌的问题。一般采用高温蒸汽灭菌,故要求冻干箱箱体采用不锈钢材料,而且箱内的全部零部件都应具有耐受高温蒸汽的能力。
2.2 对物料的预冻处理,一般在干燥室内进行,此时冻干机板层的硅油流体,通过制冷系统进行降温。物料的冻结过程,也可以在干燥室外进行,待物料完全冷却固化后,再放入干燥室内,进行干燥。
2.3 干燥室要求密封良好。有的冻干机具备箱内压塞功能,在干燥结束时,就立即对西林瓶进行胶塞的密封处理。
2.4 冷阱。是冷冻干燥系统中十分重要的部件。冷阱可以放在于燥室外（称为箱阱分离式冻干机）,也可以放在干燥室内（称为箱阱一体式冻干机）。冷阱的作用是在真空系统中提供一个低温的环境;冷阱的温度要比物料升华界面的温度低得多。这样冷阱表面的饱和水蒸气压力就会比物料升华界面的饱和水蒸气压力低。这两者之间的水蒸气压力之差就是物料中升华水蒸气逸出的传质驱动力。物料中逸出的水蒸气,遇到冷阱的低温表面,凝结成液态水,被排出系统。所以,对冷冻于燥系统而言,冷阱是水蒸气的“冷凝器”。
2.5 制冷系统。他的任务就是在冷阱处形成低温条件,可实现原位预冻的设备还在干燥箱内起着制冷冷却的作用。在这里,制冷系统根据不同的低温要求，所配置的制冷原件是不一样的。如果要求冷阱的温度很低,则要采用双级压缩制冷循环或复叠式制冷循环。
2.6 真空系统。他的主要功能是抽走“非凝性”气体。在冷冻干燥系统的温度范围内,空气是“非凝性”气体,它既包括由外界大气漏入干燥箱的空气,也包括由物料中逸出的空气或其他“非凝性”气体。
对于冷冻干燥系统真空泵的要求,除了真空度和抽气速率外,还要求能用于水蒸气,并能有一定的水蒸气抽除能力。冷冻于燥系统对真空度的要求并不高,约1Pa。
2.7 加热系统。对冻干箱中物料的加热,一般是通过搁板进行的。下搁板以导热的方式对物料瓶进行加热;上搁板是以辐射的方式对物料进行加热。
2.8 控制系统。他是冻干机设备运行的大脑，每个零部件的动作执行，均有控制系统给出指令，并通过逻辑算法进行工艺参数的精准控制。
