[发明专利]一种真空喷雾冷冻造粒装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种真空喷雾冷冻造粒装置和方法。

背景技术

冷冻干燥工艺中需要将待冻干液体冻结成冰，在真空下进行低温干燥，使冰升华留下干燥物质。常规冻干技术在常压下将待冻干液体冻成冰块，是一种慢冻技术，液体从室温(25℃)降到-40℃通常超过30分钟，对于非溶液态分布的物料液体(例如混悬液、乳化液)，容易发生物质沉降、液体分层；而且慢冻易发生冰晶生长，都不利于冷冻干燥。

公开号为US20130118026A1的美国专利公开了一种喷雾速冻技术，其是将待冻干液体从容器上方用喷嘴喷下，其下方用另一组喷嘴喷射冷媒(例如液态氮气，沸点-196℃)，待冻干液滴下落过程中与冷媒换热，速冻后形成冰颗粒。另有一种速冻技术是将液氮置于容器底部，待冻干液体从上方喷下或滴下，穿过液氮低温区进行速冻。冷冻干燥工艺被广泛应用在(但不限于)制药工业中，其制品对洁净的、无菌的制药工艺有着严格要求。以上两种速冻技术都使用冷媒(液氮)与物料直接接触制冷，其洁净度、无菌性难以保证，并且冷媒换热后汽化，重新制成液态需消耗极大能量，直接排放则容易造成浪费和污染。

综上所述，如何提高冷冻干燥中待冻干液体的冷冻速率，更重要的是为保证该工艺过程中制品的洁净卫生与无菌性，同时降低能耗减少对环境的污染，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的冷冻造粒装置和方法，以解决冷冻干燥中待冻干液体冷冻速率慢，使用冷媒速冻容易对物料产生污染，而且能耗大造成浪费并污染环境的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种真空喷雾冷冻造粒装置，其特征在于，包括：用于在真空喷雾冷冻造粒过程中容纳产品的容器；用于将待冻干液体雾化分散为液滴并喷入所述的容器中的雾化喷嘴；用于在容器中形成真空环境使所述的液滴中的部分组分在该真空环境中汽化吸热进而使液滴降温冻结形成颗粒的真空系统。

优选地，所述的液滴中的部分组分为水。

优选地，所述的液滴在容器内不与冷媒直接接触。

优选地，所述的容器为密闭容器，上部为筒形，下部为锥形。

优选地，所述的真空喷雾冷冻造粒装置还包括用于将汽化后的所述的液滴中的部分组分冷凝的冷凝装置。

更优选地，所述的冷凝装置为第一制冷夹套和冷凝器中的一种或其组合，所述的第一制冷夹套设于所述的容器上部的外侧，第一制冷夹套的内部通有冷媒；所述的冷凝器设于所述的容器外，并与所述的容器连接。

更优选地，所述的真空系统包括真空泵，所述的容器设有连接口；当所述的冷凝装置为第一制冷夹套时，所述的真空泵通过管道连接所述的容器的连接口，所述的管道上设有阀门；当所述的冷凝装置为冷凝器或第一制冷夹套和冷凝器的组合时，所述的冷凝器通过管道连接所述的容器的连接口，所述的真空泵通过另一管道连接冷凝器，所述的冷凝器与所述的容器的连接口之间的管道上设有阀门。

进一步地，所述的容器的连接口上设有过滤网。

进一步地，所述的第一制冷夹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别连接冷媒循环管路的两端，所述的冷媒循环管路上设有流体泵和用于对冷媒进行降温的热交换器。

进一步地，所述的第一制冷夹套的截面为矩形，以环绕所述的容器的上部一圈的形式设置；或者，所述的第一制冷夹套的截面为半圆形，以螺旋状环绕所述的容器的上部若干圈的形式设置，所述的第一制冷夹套内的冷媒可以是硅油。

进一步地，所述的第一制冷夹套内的冷媒温度为-40℃～-100℃。

优选地，所述的容器的下部的外侧设有用于避免冻结形成的颗粒融化的第二制冷夹套，所述的第二制冷夹套内通有冷媒。

更优选地，所述的第二制冷夹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别连接冷媒循环管路的两端，所述的冷媒循环管路上设有流体泵和用于对冷媒进行降温的热交换器。

进一地，所述的第二制冷夹套的截面为矩形，以环绕所述容器的下部一圈的形式设置；或者，所述的第二制冷夹套的截面为半圆形，以螺旋状环绕所述容器的下部若干圈的形式设置，所述的第二制冷夹套内的冷媒可以是硅油。

更优选地，所述的第二制冷夹套内的冷媒温度为-10℃～-40℃。

进一步地，所述的热交换器连接制冷系统。

更进一步地，所述的制冷系统为压缩机。

优选地，所述的雾化喷嘴连接密闭的配液管道，所述的配液管道上设有管道流量调节阀。