[發明專利]一種真空噴霧冷凍造粒裝置和方法

在審

• 申請號: 201510788932.1
• 申請日: 2015-11-17
• 公開（公告）號: CN105289410A
• 公開（公告）日: 2016-02-03
• 發明（設計）人: 鄭效東
• 申請（專利權）人: 上海東富龍科技股份有限公司
• 主分類號: B01J2/02
• 分類號: B01J2/02;F25B41/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩

技術領域

本發明涉及一種真空噴霧冷凍造粒裝置和方法。

背景技術

冷凍干燥工藝中需要將待凍干液體凍結成冰，在真空下進行低溫干燥，使冰升華留下干燥物質。常規凍干技術在常壓下將待凍干液體凍成冰塊，是一種慢凍技術，液體從室溫(25℃)降到-40℃通常超過30分鐘，對于非溶液態分布的物料液體(例如混懸液、乳化液)，容易發生物質沉降、液體分層；而且慢凍易發生冰晶生長，都不利于冷凍干燥。

公開號為US20130118026A1的美國專利公開了一種噴霧速凍技術，其是將待凍干液體從容器上方用噴嘴噴下，其下方用另一組噴嘴噴射冷媒(例如液態氮氣，沸點-196℃)，待凍干液滴下落過程中與冷媒換熱，速凍后形成冰顆粒。另有一種速凍技術是將液氮置于容器底部，待凍干液體從上方噴下或滴下，穿過液氮低溫區進行速凍。冷凍干燥工藝被廣泛應用在(但不限于)制藥工業中，其制品對潔凈的、無菌的制藥工藝有著嚴格要求。以上兩種速凍技術都使用冷媒(液氮)與物料直接接觸制冷，其潔凈度、無菌性難以保證，并且冷媒換熱后汽化，重新制成液態需消耗極大能量，直接排放則容易造成浪費和污染。

綜上所述，如何提高冷凍干燥中待凍干液體的冷凍速率，更重要的是為保證該工藝過程中制品的潔凈衛生與無菌性，同時降低能耗減少對環境的污染，成為了本領域技術人員亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種新的冷凍造粒裝置和方法，以解決冷凍干燥中待凍干液體冷凍速率慢，使用冷媒速凍容易對物料產生污染，而且能耗大造成浪費并污染環境的技術問題。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是提供一種真空噴霧冷凍造粒裝置，其特征在于，包括：用于在真空噴霧冷凍造粒過程中容納產品的容器；用于將待凍干液體霧化分散為液滴并噴入所述的容器中的霧化噴嘴；用于在容器中形成真空環境使所述的液滴中的部分組分在該真空環境中汽化吸熱進而使液滴降溫凍結形成顆粒的真空系統。

優選地，所述的液滴中的部分組分為水。

優選地，所述的液滴在容器內不與冷媒直接接觸。

優選地，所述的容器為密閉容器，上部為筒形，下部為錐形。

優選地，所述的真空噴霧冷凍造粒裝置還包括用于將汽化后的所述的液滴中的部分組分冷凝的冷凝裝置。

更優選地，所述的冷凝裝置為第一制冷夾套和冷凝器中的一種或其組合，所述的第一制冷夾套設于所述的容器上部的外側，第一制冷夾套的內部通有冷媒；所述的冷凝器設于所述的容器外，并與所述的容器連接。

更優選地，所述的真空系統包括真空泵，所述的容器設有連接口；當所述的冷凝裝置為第一制冷夾套時，所述的真空泵通過管道連接所述的容器的連接口，所述的管道上設有閥門；當所述的冷凝裝置為冷凝器或第一制冷夾套和冷凝器的組合時，所述的冷凝器通過管道連接所述的容器的連接口，所述的真空泵通過另一管道連接冷凝器，所述的冷凝器與所述的容器的連接口之間的管道上設有閥門。

進一步地，所述的容器的連接口上設有過濾網。

進一步地，所述的第一制冷夾套具有冷媒入口和冷媒出口，所述的冷媒入口和冷媒出口分別連接冷媒循環管路的兩端，所述的冷媒循環管路上設有流體泵和用于對冷媒進行降溫的熱交換器。

進一步地，所述的第一制冷夾套的截面為矩形，以環繞所述的容器的上部一圈的形式設置；或者，所述的第一制冷夾套的截面為半圓形，以螺旋狀環繞所述的容器的上部若干圈的形式設置，所述的第一制冷夾套內的冷媒可以是硅油。

進一步地，所述的第一制冷夾套內的冷媒溫度為-40℃～-100℃。

優選地，所述的容器的下部的外側設有用于避免凍結形成的顆粒融化的第二制冷夾套，所述的第二制冷夾套內通有冷媒。

更優選地，所述的第二制冷夾套具有冷媒入口和冷媒出口，所述的冷媒入口和冷媒出口分別連接冷媒循環管路的兩端，所述的冷媒循環管路上設有流體泵和用于對冷媒進行降溫的熱交換器。

進一地，所述的第二制冷夾套的截面為矩形，以環繞所述容器的下部一圈的形式設置；或者，所述的第二制冷夾套的截面為半圓形，以螺旋狀環繞所述容器的下部若干圈的形式設置，所述的第二制冷夾套內的冷媒可以是硅油。

更優選地，所述的第二制冷夾套內的冷媒溫度為-10℃～-40℃。

進一步地，所述的熱交換器連接制冷系統。

更進一步地，所述的制冷系統為壓縮機。

優選地，所述的霧化噴嘴連接密閉的配液管道，所述的配液管道上設有管道流量調節閥。