一体化喷雾冷冻干燥设备及方法技术

本发明专利技术涉及一种一体化喷雾冷冻干燥设备及方法，属于新的固体分散体制备技术。该设备包括由冷冻装置进行冷却的冷冻干燥室，该冷冻干燥室设有真空抽气口、出液口、喷雾器和冷冻剂入口，该喷雾器与料液源相连。该方法则包括了喷雾冷冻过程和冷冻干燥过程，所述喷雾冷冻过程和冷冻干燥过程是在同一设备内先后自动地进行。本发明专利技术的一体化喷雾冷冻干燥设备及方法将喷雾冷冻装置和冷冻干燥装置进行整合，使喷雾冷冻过程和冷冻干燥过程可以在同一套设备内自动地进行，喷雾冷冻过程结束后无需对冻结颗粒进行手动地转移即可进行冷冻干燥过程，实现了操作的一体化和自动化，整个操作流程简单易行，方便使用者的同时降低操作危险，加强了职业安全防护，使工业自动化成为可能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及喷雾冷冻干燥设备及方法，属于新的固体分散体制备技 术，主要用于水难溶性药品、生物技术制品等高附加值的的产品。
技术介绍
目前，固体分散体制备技术被广泛的应用于药物研究领域。这种技 术是通过改变物质颗粒的晶形、粒径、孔隙率和比表面积等来实现的。传 统的固体分散体制备技术包括熔融法、溶剂法、研磨法、冷冻干燥法和喷 雾干燥法等。熔融法需要形成过饱和溶液，溶剂法需要溶剂大量快速的挥 发，而喷雾干燥法需要瞬间干燥载药液滴，这三种方法都要求较高的温 度，会加速药物的降解，并且有机溶剂的挥发又会造成环境污染，所以不 适用于处理热敏性的药物。研磨法是普通的机械微粉化方法，研磨中的摩 擦产生的热作用和机械作用也同样会导致部分药物有效成分的降解。冷冻 干燥法虽然排除了受热和摩擦的问题，但是其制备是大量料液的緩慢冷冻 过程，形成的粉末颗粒的分狀状态不够理想并易结晶，影响处方效果。一般喷雾冷冻技术的主要过程是高压气体将药物溶液经喷雾器喷 出、雾化成为非常小的液滴并迅速进入装有冷冻剂(液氮)或者卤化碳制 冷剂(含氯氟烃、碳氟化合物)的喷雾箱或容器内。由于在低温环境中的 传热速率非常高，使小液滴在瞬间(毫秒级)凝固，完成喷雾后，需要进 行真空冷冻干燥得到最终产物。在喷雾时喷雾器可位于冷冻液液面上方或 者浸于冷冻液中，浸于冷冻液中的喷雾器要加装一个保温装置来防止流过 的溶液凝固而堵塞喷雾器。喷雾过程进行时，冷冻剂会不断的挥发减少， 需要不断补充，特别是在长时间的、大体积的喷雾过程中。在使用液体冷 冻剂中需要用磁力搅拌器来不断地搅动，以防止新形成的冻结颗粒凝结成 大块。由于喷雾冷冻干燥技术是在低温环境中进行，冷冻时间非常短，所 以能最大限度的减小对生物制品，如蛋白质等结构的破坏，并能快速的形成稳定的固态结构；另一方面，由于喷雾冷冻干燥技术的特性使得产物颗 粒具有多孔、粒径小、比表面积大等特点，因此可以改善部分难溶药物 (如BCSII类药物)的溶出以及生物利用度。目前的喷雾冷冻干燥技术大体上可以分为三类常压循环喷雾冷冻 干燥、卣化碳喷雾冷冻干燥和液氮喷雾冷冻干燥。常压循环喷雾冷冻千燥 是比较适合工业生产的技术，其过程是把载药料液喷入含有干冰的流化床 迅速冷冻，下部的干燥冷空气不断吹入使凝固溶剂很快升华，并通过低温 装置回收升华气体，通过不断的重复循环吹入干燥冷空气除去溶剂得到最 终干燥产物。Briggs和Maxwell等人专利技术了卤化碳蒸汽喷雾冷冻干燥技 术，使用含氯氟烃(CFC)或者碳氟化合物作为冷却剂，该方法的缺点是 使用CFC会对臭氧层造成破坏，使用HFA 134和HFA 227虽然不会造成环 境问题，但它们能溶解一部分药物，影响处方的效果。由于使用卣化碳存 在许多问题，研究者改为使用液氮作为冷却剂，取得了良好的效果。关于喷雾冷冻千燥的相关专利已有一些，这些专利技术都分别设计 了不同的方法实现喷雾冷冻的过程。如美国专利US5475984，它将不同类 型的料液喷雾器设置在仪器的顶部，在其四周环绕四个液氮喷嘴用于喷出 液氮行程冷冻区域，最后将冻结颗粒收集到容器中进行冻干。美国专利 US5922253同样使用了多个喷雾器用于料液和液氮的喷雾，不同的是该发 明者使用比较大量的液氮，在下部形成液氮的积聚，冻结颗粒可以很好的 保存在液氮中并有搅拌器搅拌防止凝聚成块。美国专利US7007406，该发 明将冷冻室设置于外部，将整个喷雾室包围，在冷冻室设置多个循环制冷 剂开口构成制冷源。料液液滴在下落的过程中凝固并形成冻结颗粒，最后 收集颗粒并冻干。通过查阅以往的专利和相关的研究，我们不难发现，它们的一个共 同缺点就是没有设计和讨论如何合理的实现喷雾冷冻干燥的第二个步骤一 —冷冻干燥。而在长期的喷雾冷冻干燥技术学习和使用中，我们认为该技 术难点不在于以何种形式实现喷雾冷冻的过程，这个过程可根据不同的需 求使用不同的喷雾冷冻技术。如以水为溶剂的料液很容易冻结，可以使用 环绕型的喷雾装置，使用制冷效果不太好或廉价的制冷剂，以减少制冷剂 用量，节省成本；而以纯的有机溶剂作为溶剂的料液，需要使用直接喷入 液氮中的装置，达到迅速的冻结。但是喷雾完成后，如何将收集到的还带有残留冷冻剂的颗粒安全的 转移并冻千是一个值得思考的问题。以往使用者在完成喷雾冷冻后，还要收集冻结颗粒，挥干或去除冷冻液，并将收集到的颗粒送去冷冻干燥。这 个过程是非常繁瑣的，费时费力，并且不利于喷雾冷冻干燥技术应用于大规模工业化的生产；在处理和移动冷冻液，如液氮等，易对使用者造成身 体损伤，并且易发生意外事故。这就要求我们开发一种新的，整体的喷雾 冷冻干燥设备及工艺，将喷雾冷冻和冷冻干燥作为一个步骤整合，实现操 作的一体化、自动化，方便使用者的同时降低操作危险，加强了职业安全 防护，使应用于工业自动化成为可能。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是为了解决目前喷雾冷冻干燥设备所存在的问 题，提供一种喷雾冷冻和冷冻干燥二合一型的一体化喷雾冷冻干燥设备， 可减少人工操作，加强职业安全防护并为工业化生产提供便利条件。本专利技术的第二个目的在于提供一种将喷雾冷冻和冷冻干燥两个步骤合 二为一的一体化喷雾冷冻干燥方法。为了实现上述第一个目的，本专利技术采用了以下的技术方案提供一 体化喷雾冷冻干燥设备，包括由冷冻装置进行冷却的冷冻干燥室，该冷冻 干燥室设有真空抽气口、出液口、喷雾器和冷冻剂入口，该喷雾器与料液 源相连。该喷雾器还可与高压气源相连以实现喷雾功能，高压气源可由高压 气瓶或空气压缩机等装置提供。冷冻剂可以为液相、气相或固相，对于液 相的冷冻剂而言，较好的选择是采用液氮或液态二氧化碳等可挥发无污染 的液态气体。该冷冻干燥室的冷冻剂入口可以是上层密封板上的开口或者 拆掉上层密封板后形成的开口，冷冻剂可从上述开口处手动地添加；也可 以是自动输入冷冻剂的喷口 ，该喷口可通过冷冻剂泵与冷冻剂源相连，冷 冻剂泵可采用自身压力型冷冻剂泵、往复式冷冻剂泵或着离心式冷冻剂泵 等。所述冷冻干燥室由相互连通的冻结颗粒容纳腔和冷冻腔构成，所述 冻结颗粒容纳腔可位于冷冻腔的上方或一侧或者通过管道与冷冻腔连通。所述冻结颗粒容纳腔内还设有用于收集冻结颗粒的收集容器以及调 节冷冻剂表面与喷雾器之间距的调节装置。所述冻结颗粒容纳腔内还可设 置搅拌器以防止喷雾过程中冻结颗粒发生凝聚，保证颗粒分散度良好。所述喷雾器可通过两个接口与诸如热水循环装置这样的恒温循环装 置相连，以保持喷雾器的温度，防止料液凝固堵塞喷雾器。所述冷冻干燥室内最好还设置有环境参数感应器，该环境参数感应 器将温度、压力、湿度等信号转化为电信号输入计算机，通过计算机软件 生成环境参数-时间图，用来观测冷冻干燥的过程是否正常进行。所述冷冻装置可采用超低温水箱，该超低温水箱的可调最低温度至少应达到-110 。c以确保能冻结大多数有机溶剂。上述一体化喷雾冷冻干燥设备将喷雾冷冻装置和冷冻干燥装置进行 整合，使喷雾冷冻过程和冷冻干燥过程可以在同一套设备内自动地进行， 喷雾冷冻过程结束后无需对冻结颗粒进行转移即可进行冷冻干燥过程，实 现了操作的一体化和自动化，整个操作流程简单易行，方便使用者的同时 降低操作危险，使工业自动化的成为可能。为了实现上述第一个目的，本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一体化喷雾冷冻干燥设备，包括由冷冻装置（１１）进行冷却的冷冻干燥室（３０、４０），该冷冻干燥室（３０、４０）设有真空抽气口（１０）和出液口（１２），其特征在于：所述冷冻干燥室（３０、４０）还设有喷雾器（１）和冷冻剂入口（５），该喷雾器（１）与料液源（１５）相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐海谊，杜祯，黎畅明，郑颖，
申请(专利权)人：澳门理工学院，
类型：发明
国别省市：MO[中国|澳门]