应用交流 Ｙ 雹 ∞ｌｉｕ 螺杆压缩机在冻干机制冷系统中的应用 郑效东 （上海东富龙科技有限公司，上海２０１ １０９） 摘要：从双级压缩机在冻干机制冷系统所存在的问题入手，对螺杆压缩机与活塞式压缩机在冻干机制冷系统的应用 进行了比较。同时从螺杆压缩机的工作原理入手，对双级螺杆压缩机在冻干机制冷系统应用特点进行了探讨。 关键词：螺杆压缩机；活塞式压缩机；冻干机；制冷系统；应用；比较；双级 “制冷系统是冻干机的心脏”这一论述是美国Ｓｔｏｃｋｓ 公司的主任工程师Ｈ．Ｒ．Ｐｏｗｅｌｌ在１９８０年华盛顿会议上 阐述的。他谈到“冻干机压缩机的选择已经作出了很大 的努力”，同时也提到“但不幸的是，冻干机需要的双级 压缩机的发展落后于其它机器领域的进步”。 １ 双级压缩机在冻干机制冷系统所存在的问题 图１所示的为冻干机中常见的双级压缩机制冷系 图１ 双级压缩制冷系统循环回路 统循环回路。从图中可以看出：制冷剂在压缩机内经过 两级压缩后，通过水冷冷凝器中被冷却的制冷剂，从气 态变换为液体。液化的制冷剂通过副冷却器（又称中冷 器）进一步被冷却，并通过膨胀阀喷雾成液滴状，在捕水 器内与外部的热量进行热交换。吸收蒸发潜热从液体转 换为气体，被蒸发的制冷剂气体又返回到压缩机内。膨 胀阀检测捕水器出口的过热度以此来调节制冷剂液体 的流量，而且压缩机的吸气口为了避免制冷剂液体的液 击，通常在压缩机的吸气口加装有汽液分离器。 冻干机这种双级压缩机制冷系统的特殊问题在于： （１）温度利用范围广，板层从常温冷却至一５０℃以 下，捕水器则冷却到－７０℃左右。 （２）负荷变动大，板层存在预备性冻结，有时又需进 行升温、再冷却的热处理。预冻结束后压缩机要切换到 捕水器进行急速制冷，干燥负荷随着制品的不同、装量的 差异等不断发生变化。 （３）长时间强行处于无负荷甚至零负荷运行，随着升 华干燥阶段到解析干燥阶段，干燥负荷下降，压缩机在真 空下运行。 （４）在解析干燥后期，因为制冷剂液体没有被完全 蒸发，液体制冷剂就有可能返回到压缩机内，容易造成 “液击”现象。 ２ 螺杆压缩机在冻干机制冷系统的应用比较 原先，在冻干机中应用最多的压缩机是双级活塞式 压缩机，但其存在上述问题。而螺杆压缩机能有效解决 上述问题，故而，近来螺杆压缩机在冻干机制冷系统的 应用越来越多。 螺杆压缩机属于容积式高速旋转机械。和活塞式压缩 机电信息２Ｏｏ７第３２期总第１７０期
冻干粉针车间
空调自控系统
验证方案
验证方案的审批：
方案起草：
部 门 签 名 日 期
方案审核：
部 门 签 名 日 期
方案批准：
职 务 签 名 日 期
质量受权人
目 录
一、 验证目的
二、 验证范围
三、 验证小组人员名单及职责
四、 参考文献资料
五、 验证所用主要设备、检测仪器
六、 验证所用文件及培训
七、 验证内容
设备描述
安装确认（IQ）
运行确认（OQ）
性能确认（PQ）
八、 验证异常情况分析及处理
九、 验证结果分析及处理
十、 拟定再验证周期
一、验证目的
通过一系列的验证实验提供足够的数据和文件依据，以证明103车间所安装的空调自动控制系统能够符合设计要求，系统的各项性能指标能够达到预期目标并满足工艺使用要求。
二、验证范围
本方案适用于冻干粉针103车间生产线空调自控系统（夏季运行）的验证。
三、验证小组人员名单及职责
姓名 部门/岗位 验证小组职务 职责
耿恒海 设备安全部部长 组 长 方案及报告的审核
杭从荣 103车间/主任 副组长 按方案要求组织实施
张欢 工程部/工程师 组 员 方案的起草及验证报告的汇总
袁园 质量保证部/QA主管 组 员 方案实施过程的监督
冯雪 质量保证部/QA 组 员 负责相关文件的确认
徐琨 人力资源部/培训主管 组 员 按方案组织人员培训
徐明荣 103车间/设备主任 组 员 按验证方案实施验证
鲁健 103车间/设备员 组 员 按验证方案实施验证
陈益萌 设备安全部/设备员 组 员 按验证方案实施验证
四、参考文献资料
4.1 相关设备使用说明书（包括验证设备）
4.3 药品生产质量管理规范（2011版）
4.4 联邦法规（CFR）21，第11部分：电子记录、电子签名
4.5 IEC电气行业标准
4.6 GAMP 4（Good Automated Manufacturing Practices）
正交设计用于冻干机板层温度均匀性的验证
摘 要：采用正交设计对冷冻干燥机板层温度均匀性进行了验证，用显著性影响结果表明板层之间和板层上不同位置之间的温差，也用方差分析表明板层之间和板层上不同位置之问温差与板层和所在位置关系不大，提高了冷冻干燥机板层温度均匀性验证结果的可靠性。
关键词：正交设计；验证；冻干机温度均匀性分布
在冻干机板层温度均匀性的验证方案中，通常提出的板层温度均匀性测试方法是只选择每块板层上左右两个点作为温度均匀性测试点，依笔者之见，如此选择测试点也不太科学，由于每次板层的制造工艺均略有差异，仅人为取左右两个点作为温度均匀性测试点所测得的温度分布数据不能代表板层实际的温度均匀性。
然而，正交设计是目前国内应用最广泛、最普遍的试验设计方法，其既具有均匀分散性，又具有整齐可比性，因此能有效地提高验证结果的可靠性。而且，根据方差分析还可以检验出因素对结果的影响。为了科学地研究冻干机板层实际温度的均匀性，本试验采用正交设计，使得温度测试点能均匀地分布在不同板层和板层上的不同位置，并用方差分析的Ｐ值来验证不同板层和板层上的不同位置是否对温差有显著性影响。
１ 材料与方法
１．１ 验证方法
使用验证设备为ＬＶＯ一20（ＣＩＰ）型冻干机（上海东富龙科技有限公司生产），板层数共12层。验证时，将温度测温电阻通过接口放入冻干箱体内，再在每块板层上放置测温电阻，分别位于板层所设计的温度测试点，测温电阻要求与板层表面充分接触。启动冻干机，在空载状态下进行温度分布测试，测试温度分别为-30℃、０℃、30℃，当温度恒定20min时记录试验数据。要求：（１）板层各点之间温差不大于±１℃；（２）板层之间温差不大于±１℃。
１．２ 设计方案
选择对板层温度分布有影响的因素，即所在板层的层数、箱体从里到外的长度、箱体从左到右侧的宽度。每因素选择三水平，采用三因素三水平正交试验表Ｌ９（３３—１），因素安排如表１所示。
第一章 前 言 3
第一节 冷冻干燥的原理 8
第二节 冷冻干燥的一般过程 10
第四节 冻干过程中主要参数的控制 16
第四章 冻干工艺的一般原则和标准操作规程 18
第一节 冻干工艺的一般原则 18
第二节 真空冷冻干燥的标准操作规程 22
第五章 冷冻干燥设备的安装与调试 24
第一节 冻干机的安装要求 24
第二节 冻干机的运行调试 25
第三节 系统常见故障分析及日常维护 26
第六章 制药冻干机设备的GMP验证 28
第一节 GMP验证的基本概念 28
第二节 验证的类型 28
第五节 冻干机验证的一般步骤及主要内容 31
第七章 药品冷冻干燥的GMP工艺验证 35
第八章 药品冷冻干燥工艺的放大 46
第一节 中间试验放大的问题点 47
第二节 瓶药传热及升华速度的理论解析 47
第三节 将试验机的冻干结果往生产装置上放大工艺 49
附录一 专业术语 52
附录二 系统的常见故障分析 53
附录三 常用单位换算 57
附录四 水的饱和蒸汽压力（-99℃～ -1℃） 58
附录五 真空冷冻干燥系统验证方案 59
第一章 前 言
一、国内、外真空冷冻干燥技术的发展
1、 国外真空冷冻干燥技术的发展历程及现状
冷冻干燥技术是指将水溶液在低温下冻结，而后在真空状态下将其中的水分不经过液体状态而直接升华，这样干燥后的物质，其物理、化学和形状基本不变，有效成分损失小，复水性好，密封保存周期长。
冷冻干燥能很好的保存食物早就为人们所知，古代北欧的海盗利用干寒空气的自然条件来干燥和保存食物，就是其中一例。但是，将冷冻干燥作为科学技术，还是近百年来的事。
1890年阿特曼（Altmann）改变过去制作标本的方法，采用冷冻干燥的方法成功冻干保存了各种器官和组织，他的工作确立了生物标本系统的冻干程序，这是冻干在制作生物标本中的最早应用。
1909年谢盖尔（Shackell）将冻干引入细菌学和血清学领域。他采用盐冰预冻，在真空状态下，用硫酸作吸水剂，对补体、抗毒素、狂犬病毒等进行冻干，其设备虽十分简陋，但却是后世先进冻干机的雏形。
