凍干機箱體極限真空升高原因分析

王艷艷　張渺

摘要：在制藥生產過程中，真空冷凍干燥機是一種常用設備，真空度是冷凍干燥生產的關鍵因素之一，凍干機的密封性及真空性能與產品質量密切相關。車間生產用凍干機極限真空升高，會導致產品質量安全存在隱患。為找出導致該現象的原因，結合相關資料，我們進行了一些推測及驗證，將凍干機極限真空升高的原因進行了一系列分析。

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.

關鍵詞：凍干機;真空度;制藥生產;原因分析

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

中圖分類號：TQ460.5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：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、凍結干燥。冷凍干燥是指將被干燥物料低溫凍結成固體，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到干燥目的的一種干燥方法。冷凍干燥得到的產物稱為凍干物，冷凍干燥的過程稱為凍干。在制藥領域，冷凍干燥就是將藥液預先降溫凍結成固體，然后在真空的狀態下，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，藥物可以進行長時間的貯存，而且容易重新吸收水分和恢復活性[1]。而凍干機就是完成這一過程的一種設備，凍干機一般由前箱、冷阱、真空系統、制冷系統、液壓系統、氣動系統、導熱油循環系統等組成，凍干機箱體極限真空主要與前箱、冷阱的密封性以及真空系統的抽空性能有關[2-3]。

導致凍干機箱體極限真空升高的原因的排查，我們一般簡稱為凍干機檢漏。凍干機檢漏一般遵循“動哪查哪”的原則，即近期對凍干機哪個部位進行了檢查維修等操作，就優先檢查哪個部位。若該部位檢查沒有問題或近期沒有對凍干機進行過任何檢修操作，則需要對凍干機進行全面的、系統的檢漏。一般遵循“先易后難”的原則，現就凍干機的全面、系統檢漏進行分析。下面就凍干機箱體極限真空升高的可能存在的原因進行分析。

1? 凍干機的檢漏

1.1 人員操作不規范

1.1.1 冷阱溫度未達標即開啟真空泵抽空

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

1.1.2 箱體處于常壓狀態時直接開啟羅茨泵抽空

市面上大多數的羅茨泵不能在大氣壓下工作，需要有10mm汞柱的預真空才能工作。若經常在常壓下直接啟動羅茨泵抽空，會導致羅茨泵的轉子磨損，降低羅茨泵的抽空性能甚至直接導致羅茨泵損壞。

1.1.3 真空泵氣鎮閥未關閉

真空泵氣鎮閥的作用就是減少真空泵內的水汽，凍干機工作時不宜打開，不然會影響極限真空，并增加真空泵油的消耗量。

1.2 箱體干燥不徹底

1.2.1 凍干機進氣過濾器內有殘余水

凍干機進氣過濾器濾芯為疏水濾芯，過氣不過水，水蒸氣可以通過，而液態水過不來。若凍干機箱體抽空時，濾芯內有殘余水，就會一直有蒸發的水汽進入箱體，造成箱體極限真空降不下來，直至濾芯內的水完全蒸發。

1.2.2 凍干機箱體內有殘余水

冷阱，又稱捕水器，可以將箱體內的水汽凍結在盤管上，避免水汽進入真空泵。冷阱的捕水能力是有限的，當箱體內存在較多的水時，就算盤管的溫度達到-45℃，也會有一部分水未凝結。這時，如果開啟真空泵對箱體抽空，就會發生箱體極限真空降不下來的現象。嚴重時甚至會有水汽被抽入真空泵，導致真空泵潤滑油乳化、變質，所以，每次生產前一定要保證凍干機箱體干燥徹底。

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行連接固定，凍干機真空出現問題時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，且凍干機經常處于冷熱交替的工作環境。密封墊容易老化、破損，影響凍干機箱體極限真空。需定期檢查，一旦發現破損立即更換。

1.3.3 管道焊縫存在漏點

真空泵運行時會導致管道震動，凍干機使用年限較長后，管道焊縫處可能出現漏點（概率較小）。這種情況，我們可以對管道進行抽空，然后對疑似泄露處噴灑酒精，觀察泵組真空。若泵組真空上升，則說明該處確實存在泄露，需對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油缸活塞桿與凍干機箱體隔離，避免液壓油與凍干機箱體接觸，造成制品污染。液壓桿波紋套破損或連接位置密封圈老化、破損也會導致外界空氣進入凍干機箱體，從而引起凍干機箱體極限真空升高。

我們可以通過真空測試的方法對波紋套的完整性進行確認。測試方法：開啟真空泵，對泵頭進行抽空，泵組真空抽極限真空。開啟壓塞波紋套驗證閥，若在2min之內便可以抽到打開該閥門之前的極限真空，則認為波紋套是完好的[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較差

真空泵潤滑油油位過低或油質較差均會影響真空泵的抽空能力，若存在上述情況，應立即添加或更換潤滑油。潤滑油油位應不低于二分之一，真空泵潤滑油應清澈，無變質、乳化現象。

1.5.2 真空泵長時間使用后，磨損嚴重

真空泵使用一定年限后，真空泵內的葉片及密封墊等磨損嚴重。這個屬于設備的正常損耗，沒有其他辦法，需專業人員對真空泵進行維修更換。

1.6 箱門密封不良

1.6.1 箱門密封圈破損

小門經常升降，會對密封圈造成磨損。且壓塞會有個別的西林瓶破裂產生玻璃碎片，出箱時也可能造成密封圈劃痕，影響密封。所以每批生產結束后需對門封條進行擦拭并檢查完整性。

1.6.2 箱門主體變形

凍干機使用工作環境相對復雜，在滅菌階段要達到121℃左右，之后進行降溫保壓，由121℃降到室溫;凍干過程中冷熱交替頻繁，溫差大;小門由復合材質合成，其形變系數不同。長期處于這種冷熱交替的工作環境，容易造成金屬疲勞，從而使復合材料發生形變。若小門形變較大，與箱體密封不良，也會導致凍干機極限真空的升高。小門的平整度可用標準直尺進行對比，肉眼觀察即可。

1.7 真空規管損壞

真空規管需定期進行校驗，校驗合格后方可繼續使用，且達到使用年限后需進行更換。凍干機極限真空升高也有可能是真空規管不準造成的，需對真空規管進行校驗確認。

2? 凍干機真空性能測試

2.1 凍干機極限真空性能測試

2.1.1 測試目的

驗證凍干機的真空系統能產生符合生產要求的真空性能。

2.1.2 測試方法

確保外部供應正常，凍干機處在常溫，箱體和冷阱已徹底排氣和排水。箱體大門關閉，所有閥門均正常。啟動凍干機手動操作模式，對冷阱降溫，冷阱溫度低于-45℃時，開啟真空泵，對箱體抽空。

2.1.3 可接受標準

等箱體內的真空穩定后，記錄極限真空，確認極限真空≤2.7Pa。

2.2 凍干機箱體密封性能測試（真空泄漏率測試）

2.2.1 測試目的

驗證凍干機的真空泄漏率滿足性能和設計要求。

2.2.2 測試方法[5]：

驗證前的工作：確保外部供應正常，凍干機處在常壓，箱體已徹底放氣和排水。箱門關閉，所有閥門處在非運行的正常狀態。前箱抽真空至5Pa以下，關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。

真空泄漏率計算公式：

ΔP×V÷1800≤0.025Pa·m3/s

（ΔP：為30min壓力升高值;V：凍干機箱體內部體積）[3]

2.2.3 可接受標準

真空泄漏率為≤0.025Pa·m3/s。

3? 總結

綜上所述，凍干機箱體極限真空升高的原因，大致可分為兩類，一是箱體泄漏，針對這種情況，我們需要對凍干機的箱體進行全面的、系統化的檢漏，包括閥門管道等的連接部位。還有一種就是設備性能下降，比如真空規管損壞導致真空檢測不準確、真空泵潤滑油變質或葉片磨損導致真空泵抽空能力減弱等，針對這種情況，需要由專業人員對其進行檢測維修或者更換。總的來說，當遇到凍干機箱體極限真空升高這種情況，我們一般需要對凍干機進行一次全面的檢查，就可能出現的原因進行調查分析，并進行相應的檢測、維修以及設備測試，以保障生產過程的順利進行以及為制藥安全生產提供保證。

參考文獻：

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

[2]王艷艷，王團結，彭敏.常用干燥設備的應用及其選用原則研究[J].機電信息，2017（02）：1-16，27.

[3]史偉勤，樓唯，王一峰.真空冷凍干燥設備節能改進的探討[J].干燥技術與設備，2010，8（04）：141-144.

[4]姚建林.凍干機壓塞波紋保護套的選用及應用研究[J].機電信息，2014（26）：25.

[5]劉東霞.正大天晴藥業集團股份有限公司驗證文件.