凍干機(jī)箱體極限真空升高原因分析

王艷艷　張渺

摘要：在制藥生產(chǎn)過程中，真空冷凍干燥機(jī)是一種常用設(shè)備，真空度是冷凍干燥生產(chǎn)的關(guān)鍵因素之一，凍干機(jī)的密封性及真空性能與產(chǎn)品質(zhì)量密切相關(guān)。車間生產(chǎn)用凍干機(jī)極限真空升高，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量安全存在隱患。為找出導(dǎo)致該現(xiàn)象的原因，結(jié)合相關(guān)資料，我們進(jìn)行了一些推測及驗(yàn)證，將凍干機(jī)極限真空升高的原因進(jìn)行了一系列分析。

Abstract： In the pharmaceutical production process， the vacuum freeze dryer is a commonly used equipment. The vacuum degree is one of the key factors in freeze drying production. The tightness and vacuum performance of the freeze dryer are closely related to the product quality. Increasing the ultimate vacuum of freeze dryers used in workshop production will lead to hidden dangers in product quality and safety. In order to find out the cause of this phenomenon， combined with relevant data， we conducted some speculations and verifications， and conducted a series of analysis on the causes of the increase of the ultimate vacuum of the freeze dryer.

關(guān)鍵詞：凍干機(jī);真空度;制藥生產(chǎn);原因分析

Key words： freeze dryer;vacuum degree;pharmaceutical production;cause analysis

中圖分類號(hào)：TQ460.5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）14-0203-02

0? 引言

冷凍干燥，全稱為真空冷凍干燥，簡稱凍干（FD），又稱升華干燥、凍結(jié)干燥。冷凍干燥是指將被干燥物料低溫凍結(jié)成固體，然后在低溫減壓條件下利用水的升華，使物料低溫脫水而達(dá)到干燥目的的一種干燥方法。冷凍干燥得到的產(chǎn)物稱為凍干物，冷凍干燥的過程稱為凍干。在制藥領(lǐng)域，冷凍干燥就是將藥液預(yù)先降溫凍結(jié)成固體，然后在真空的狀態(tài)下，使水分從固體直接升華成水蒸汽而獲得干燥的一種方法。在低溫凍干過程中微生物和酶的作用幾乎不進(jìn)行，可較好保持被凍干藥物的性狀，凍干的藥物大多疏松多孔，脫水徹底，藥物可以進(jìn)行長時(shí)間的貯存，而且容易重新吸收水分和恢復(fù)活性[1]。而凍干機(jī)就是完成這一過程的一種設(shè)備，凍干機(jī)一般由前箱、冷阱、真空系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)、導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)等組成，凍干機(jī)箱體極限真空主要與前箱、冷阱的密封性以及真空系統(tǒng)的抽空性能有關(guān)[2-3]。

導(dǎo)致凍干機(jī)箱體極限真空升高的原因的排查，我們一般簡稱為凍干機(jī)檢漏。凍干機(jī)檢漏一般遵循“動(dòng)哪查哪”的原則，即近期對(duì)凍干機(jī)哪個(gè)部位進(jìn)行了檢查維修等操作，就優(yōu)先檢查哪個(gè)部位。若該部位檢查沒有問題或近期沒有對(duì)凍干機(jī)進(jìn)行過任何檢修操作，則需要對(duì)凍干機(jī)進(jìn)行全面的、系統(tǒng)的檢漏。一般遵循“先易后難”的原則，現(xiàn)就凍干機(jī)的全面、系統(tǒng)檢漏進(jìn)行分析。下面就凍干機(jī)箱體極限真空升高的可能存在的原因進(jìn)行分析。

1? 凍干機(jī)的檢漏

1.1 人員操作不規(guī)范

1.1.1 冷阱溫度未達(dá)標(biāo)即開啟真空泵抽空

冷阱盤管不能完全捕捉升華的水汽，水汽被抽入真空泵內(nèi)，導(dǎo)致真空泵潤滑油發(fā)生乳化變質(zhì)，真空泵抽空性能下降。

1.1.2 箱體處于常壓狀態(tài)時(shí)直接開啟羅茨泵抽空

市面上大多數(shù)的羅茨泵不能在大氣壓下工作，需要有10mm汞柱的預(yù)真空才能工作。若經(jīng)常在常壓下直接啟動(dòng)羅茨泵抽空，會(huì)導(dǎo)致羅茨泵的轉(zhuǎn)子磨損，降低羅茨泵的抽空性能甚至直接導(dǎo)致羅茨泵損壞。

1.1.3 真空泵氣鎮(zhèn)閥未關(guān)閉

真空泵氣鎮(zhèn)閥的作用就是減少真空泵內(nèi)的水汽，凍干機(jī)工作時(shí)不宜打開，不然會(huì)影響極限真空，并增加真空泵油的消耗量。

1.2 箱體干燥不徹底

1.2.1 凍干機(jī)進(jìn)氣過濾器內(nèi)有殘余水

凍干機(jī)進(jìn)氣過濾器濾芯為疏水濾芯，過氣不過水，水蒸氣可以通過，而液態(tài)水過不來。若凍干機(jī)箱體抽空時(shí)，濾芯內(nèi)有殘余水，就會(huì)一直有蒸發(fā)的水汽進(jìn)入箱體，造成箱體極限真空降不下來，直至濾芯內(nèi)的水完全蒸發(fā)。

1.2.2 凍干機(jī)箱體內(nèi)有殘余水

冷阱，又稱捕水器，可以將箱體內(nèi)的水汽凍結(jié)在盤管上，避免水汽進(jìn)入真空泵。冷阱的捕水能力是有限的，當(dāng)箱體內(nèi)存在較多的水時(shí)，就算盤管的溫度達(dá)到-45℃，也會(huì)有一部分水未凝結(jié)。這時(shí)，如果開啟真空泵對(duì)箱體抽空，就會(huì)發(fā)生箱體極限真空降不下來的現(xiàn)象。嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)兴怀槿胝婵毡茫瑢?dǎo)致真空泵潤滑油乳化、變質(zhì)，所以，每次生產(chǎn)前一定要保證凍干機(jī)箱體干燥徹底。

1.3 閥門管道接口泄漏

1.3.1 接口安裝不到位

凍干機(jī)箱體、管道、閥門及真空泵的連接，一般都是用密封圈和卡箍進(jìn)行連接固定，凍干機(jī)真空出現(xiàn)問題時(shí)需檢查所有連接部位密封圈安裝是否到位，卡箍是否擰緊。

1.3.2 閥門密封墊破損

氟膠密封墊具有一定的使用壽命，且凍干機(jī)經(jīng)常處于冷熱交替的工作環(huán)境。密封墊容易老化、破損，影響凍干機(jī)箱體極限真空。需定期檢查，一旦發(fā)現(xiàn)破損立即更換。

1.3.3 管道焊縫存在漏點(diǎn)

真空泵運(yùn)行時(shí)會(huì)導(dǎo)致管道震動(dòng)，凍干機(jī)使用年限較長后，管道焊縫處可能出現(xiàn)漏點(diǎn)（概率較小）。這種情況，我們可以對(duì)管道進(jìn)行抽空，然后對(duì)疑似泄露處噴灑酒精，觀察泵組真空。若泵組真空上升，則說明該處確實(shí)存在泄露，需對(duì)該管道重新焊接或更換。

1.4 液壓桿波紋套破損

液壓桿波紋套的作用是將控制板層升降的液壓系統(tǒng)油缸活塞桿與凍干機(jī)箱體隔離，避免液壓油與凍干機(jī)箱體接觸，造成制品污染。液壓桿波紋套破損或連接位置密封圈老化、破損也會(huì)導(dǎo)致外界空氣進(jìn)入凍干機(jī)箱體，從而引起凍干機(jī)箱體極限真空升高。

我們可以通過真空測試的方法對(duì)波紋套的完整性進(jìn)行確認(rèn)。測試方法：開啟真空泵，對(duì)泵頭進(jìn)行抽空，泵組真空抽極限真空。開啟壓塞波紋套驗(yàn)證閥，若在2min之內(nèi)便可以抽到打開該閥門之前的極限真空，則認(rèn)為波紋套是完好的[4]。

1.5 真空泵性能下降

1.5.1 真空泵潤滑油油位過低或油質(zhì)較差

真空泵潤滑油油位過低或油質(zhì)較差均會(huì)影響真空泵的抽空能力，若存在上述情況，應(yīng)立即添加或更換潤滑油。潤滑油油位應(yīng)不低于二分之一，真空泵潤滑油應(yīng)清澈，無變質(zhì)、乳化現(xiàn)象。

1.5.2 真空泵長時(shí)間使用后，磨損嚴(yán)重

真空泵使用一定年限后，真空泵內(nèi)的葉片及密封墊等磨損嚴(yán)重。這個(gè)屬于設(shè)備的正常損耗，沒有其他辦法，需專業(yè)人員對(duì)真空泵進(jìn)行維修更換。

1.6 箱門密封不良

1.6.1 箱門密封圈破損

小門經(jīng)常升降，會(huì)對(duì)密封圈造成磨損。且壓塞會(huì)有個(gè)別的西林瓶破裂產(chǎn)生玻璃碎片，出箱時(shí)也可能造成密封圈劃痕，影響密封。所以每批生產(chǎn)結(jié)束后需對(duì)門封條進(jìn)行擦拭并檢查完整性。

1.6.2 箱門主體變形

凍干機(jī)使用工作環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，在滅菌階段要達(dá)到121℃左右，之后進(jìn)行降溫保壓，由121℃降到室溫;凍干過程中冷熱交替頻繁，溫差大;小門由復(fù)合材質(zhì)合成，其形變系數(shù)不同。長期處于這種冷熱交替的工作環(huán)境，容易造成金屬疲勞，從而使復(fù)合材料發(fā)生形變。若小門形變較大，與箱體密封不良，也會(huì)導(dǎo)致凍干機(jī)極限真空的升高。小門的平整度可用標(biāo)準(zhǔn)直尺進(jìn)行對(duì)比，肉眼觀察即可。

1.7 真空規(guī)管損壞

真空規(guī)管需定期進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)合格后方可繼續(xù)使用，且達(dá)到使用年限后需進(jìn)行更換。凍干機(jī)極限真空升高也有可能是真空規(guī)管不準(zhǔn)造成的，需對(duì)真空規(guī)管進(jìn)行校驗(yàn)確認(rèn)。

2? 凍干機(jī)真空性能測試

2.1 凍干機(jī)極限真空性能測試

2.1.1 測試目的

驗(yàn)證凍干機(jī)的真空系統(tǒng)能產(chǎn)生符合生產(chǎn)要求的真空性能。

2.1.2 測試方法

確保外部供應(yīng)正常，凍干機(jī)處在常溫，箱體和冷阱已徹底排氣和排水。箱體大門關(guān)閉，所有閥門均正常。啟動(dòng)凍干機(jī)手動(dòng)操作模式，對(duì)冷阱降溫，冷阱溫度低于-45℃時(shí)，開啟真空泵，對(duì)箱體抽空。

2.1.3 可接受標(biāo)準(zhǔn)

等箱體內(nèi)的真空穩(wěn)定后，記錄極限真空，確認(rèn)極限真空≤2.7Pa。

2.2 凍干機(jī)箱體密封性能測試（真空泄漏率測試）

2.2.1 測試目的

驗(yàn)證凍干機(jī)的真空泄漏率滿足性能和設(shè)計(jì)要求。

2.2.2 測試方法[5]：

驗(yàn)證前的工作：確保外部供應(yīng)正常，凍干機(jī)處在常壓，箱體已徹底放氣和排水。箱門關(guān)閉，所有閥門處在非運(yùn)行的正常狀態(tài)。前箱抽真空至5Pa以下，關(guān)閉前箱所有閥門及真空泵，等待30min觀察前箱壓力升高的值ΔP。

真空泄漏率計(jì)算公式：

ΔP×V÷1800≤0.025Pa·m3/s

（ΔP：為30min壓力升高值;V：凍干機(jī)箱體內(nèi)部體積）[3]

2.2.3 可接受標(biāo)準(zhǔn)

真空泄漏率為≤0.025Pa·m3/s。

3? 總結(jié)

綜上所述，凍干機(jī)箱體極限真空升高的原因，大致可分為兩類，一是箱體泄漏，針對(duì)這種情況，我們需要對(duì)凍干機(jī)的箱體進(jìn)行全面的、系統(tǒng)化的檢漏，包括閥門管道等的連接部位。還有一種就是設(shè)備性能下降，比如真空規(guī)管損壞導(dǎo)致真空檢測不準(zhǔn)確、真空泵潤滑油變質(zhì)或葉片磨損導(dǎo)致真空泵抽空能力減弱等，針對(duì)這種情況，需要由專業(yè)人員對(duì)其進(jìn)行檢測維修或者更換?？偟膩碚f，當(dāng)遇到凍干機(jī)箱體極限真空升高這種情況，我們一般需要對(duì)凍干機(jī)進(jìn)行一次全面的檢查，就可能出現(xiàn)的原因進(jìn)行調(diào)查分析，并進(jìn)行相應(yīng)的檢測、維修以及設(shè)備測試，以保障生產(chǎn)過程的順利進(jìn)行以及為制藥安全生產(chǎn)提供保證。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉旖旎，陳雨.對(duì)藥品冷凍干燥技術(shù)工藝的研究[J].黑龍江科技信息，2007（8）：181.

[2]王艷艷，王團(tuán)結(jié)，彭敏.常用干燥設(shè)備的應(yīng)用及其選用原則研究[J].機(jī)電信息，2017（02）：1-16，27.

[3]史偉勤，樓唯，王一峰.真空冷凍干燥設(shè)備節(jié)能改進(jìn)的探討[J].干燥技術(shù)與設(shè)備，2010，8（04）：141-144.

[4]姚建林.凍干機(jī)壓塞波紋保護(hù)套的選用及應(yīng)用研究[J].機(jī)電信息，2014（26）：25.

[5]劉東霞.正大天晴藥業(yè)集團(tuán)股份有限公司驗(yàn)證文件.