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摘要：指出了真空冷冻干燥机广泛应用在生物制品、药品、食品等加工生产领域，生产过程包括产品的预冻、冷凝器的预冷、产品的升华等阶段。其操作管理系统包括操作进入系统、组号选择系统、冷冻干燥监控系统、冻干手动操作系统、冻干自动操作系统、在位清洗系统等部分。提出了利用真空冷冻干燥机来加工产品，时间长，要求高，机器操作者应该严格按照操作管理系统进行，以便提高企业生产效益。
关键词：真空冷冻干燥机；生产过程；操作管理系统
中图分类号：TQ460.5
文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2017）6-0201-02
1 引言
许多生物制品、药品[1]、食品[2]在水和热的作用下容易产生变性或分解，为了长期保存，最适宜的方法是在低温下冻结干燥。真空冷冻干燥机能够把含有大量水份的物质，预先进行降温冻结成固体，然后在一定真空条件下使水蒸汽直接从固体中升华出来，而物质本身剩留在冻结时的冰架中，整个干燥过程是在较低温度下进行的[3]。
因此真空冷冻干燥机能够满足许多生物制品、药品、食品生产要求，被广泛使用。真空冷冻干燥机操作过程要求高，必须对其操作系统进行严格管理，保障生产过程严格按照操作流程进行，保证产品质量。
2 真空冷冻干燥机上产品生产过程
生产过程包括：产品的预冻，冷凝器的预冷，产品的升华等阶段[4]。
2.1 产品的预冻
产品的预冻是为了固定产品，以便在真空条件下进行真空升华。如果在预冻时没有冻牢，则在抽真空时产品会冒出瓶来。如果冷的过低，则不仅浪费了能源和时间，而且还会降低某些产品存活率。因此预冻之前应确定3个数据：预冻速率、预冻温度和预冻时间。
2.2 冷凝器的预冷
冷凝器的预冷是在产品预冻结束保温阶段开始时预冷。当冷凝器降到-45℃，即可抽真空。
2.3 产品的升华
产品的升华包括两个阶段的干燥过程。第一阶段干燥，当冻干箱内的压力降至10Pa以下，就可以给制品加热，为制品升华提供能量，制品升华的速度由加热能力和冷凝器的捕水能力而定。第二阶段干燥，当制品的第一阶段干燥结束进入第二阶段干燥时，制品的温度可提高到其允许的最高温度以下，维持一定的时间，使残余水分含量达到预定值即可结束冻干。
3 操作管理系统组成及功能
操作管理系统必须包括进入系统以及组号选择系统，以便能够追查生产者，保证产品安全。操作系统，不论手动还是自动，都要在严格监控条件下进行。所以操作管理系统要保证时时对生产过程进行监控。最后要能够在线清洗设备，所以操作管理系统包括操作进入系统、组号选择系统、冷冻干燥监控系统、冻干手动操作系统、冻干自动操作系统、在位清洗系统等部分[5]。各个系统之间关系如图1所示。
3.1 操作进入系统
转动钥匙钮，给控制系统供电，打开控制计算机电源，开显示器电源。在桌面上选取图标，双击进入TOFFLON控制系统，或者在桌面开始菜单的程序子目录中选取，进入TOFFLON控制系统。正确输入用户名和密码进入操作系统。
3.2 组号选择系统
点击冷冻干燥菜单，出现输入冻干批号的对话窗体，输入产品批号和操作人员编号：键入8位数字组成的操作人员，产品批号后，按OK按钮，即可进入冷冻干燥操作监控系统。
3.3 冷冻干燥监控系统
冷冻干燥监控系统中，马达和阀门，绿色时说明马达和阀门被关闭，红色时说明马达和阀门打开了。当鼠标移到马达和阀门上时，光标变成方块表明马达和阀门在条件满足的条件下可开启，否则说明马达和阀门还未满足某些条件无法使用。马达、阀门使用限定：HP打开时，升、降按钮才有效。所有报警都停止时，压缩机才有效。前、后箱进气阀门只有在真空泵全部关闭时才有效循环泵1、2互锁。相关马达、阀门只有在本机操作时才有效。报警显示，当报警显示框背景色为红色时，说明该点处于报警状态，如果用户选择报警闪烁的话，则报警显示框的字体会每隔500 ms跳动一次，提示用户。数值显示，数值显示框可显示当前的温度和压力，在冷冻干燥画面中压力、温度显示均保留1位小数，当设置值超出量程时，程序自动转化为最大量程。冷冻干燥监控系统如图2所示。
3.4 冷冻手动操作系统
当工艺过程不在执行自动程序时，点击手动按钮，可显示如图3所示。Exit按钮则不向PLC做任何修改而直接退出手动参数设定画面。在图中可设定导热油温度、有限量泄漏和真空报警等参数值。设定导热油进口的温度和时间，当启动“电加热处理”，设定温度值按时间逐步平均上升，实际加热按理论值PID控制，实际值控制在理论值正负1℃内。导热油温度高于设定值的上限，程序将会自动启动“掺冷阀”进行掺冷，当温度达到设定值下限，自动关闭“掺冷阀”。有限量泄漏是用来控制冻干后期箱内的真空度。当启动“有限量泄漏”，就开始比较冻干箱内的真空度，当冻干箱内真空度低于设定值的下限时，前箱的“掺气阀”打开（阀门是微调阀，进气量可调节）。当箱内的真空度到设定值的上限，自动关掉前箱“掺气阀”。当关掉“有限量泄漏”，“有限量泄漏”的参数设定是无效的。真空报警是在升华阶段控制箱内的最大允许真空度，当高于设定值，强行断开电加热打开掺冷阀制冷，并发出警报。当关闭真空报警，程序将不比较箱内的真空度值。超温报警是导热油进口温度超过超温报警继电器的设定值时发出的警报。冻干過程中导热油温度过高，程序自动关掉电加热。
3.5 冷冻自动操作系统
当工艺过程不在执行手动程序时，点击自动按钮，可显示如图4所示。冻干自动共有5组预定的工艺组数，选择Group1- Group5即可使用相关的预定参数。
在启动冻干自动参数窗体和选择自动工艺组数的初始阶段约700 ms时，数值框显示“？”表示正在从PLC中读取现在的设定值，用户在指定的限制数值范围内，填入正确的数值后，按设置按钮，即可将设定值写入PLC中。单击启动按钮，即启动PLC自动操作程序。单击停止按钮，即可中止PLC的自动操作程序。Exit按钮则不向PLC做任何修改而直接退出自动参数设定画面。
3.6 在位清洗系统
点击在位清洗菜单，出现输入冷冻干燥批号的对话窗体，数值输入过程与冷冻干燥相同，输入结束点击确认即进入清洗系统。在位清洗监控画面的使用方法等同于冷冻干燥画面，而且马达和阀门的使用限定的原则也与冷冻干燥过程一样。
4 结语
利用真空冷冻干燥机来加工产品，时间长，要求高，机器操作者应该严格按照操作管理系统进行。操作管理系统具有直观性、操作便捷。在触摸屏调用到的页面上都嵌入了软键盘，将页面的布局和风格都进行了特定的设置以便于实际操作，在页面的适当位置设置退出按钮以实现在任何情况下都能快速地退出系统。提高了生产过程的自动化程度，保证生产过程顺利进行，对提高企业效益起到了明显作用。
参考文献：
[1]任红兵. 真空冷冻干燥技术及其在中药领域的应用 [J]. 机电信息，2016（20）：12～21.
[2]陈 辉. 食品工业中冷冻干燥技术的探讨 [J]. 食品安全导刊，2016（8）： 20～21.
[3]邢志涛，杨勇，王成. 真空冷冻干燥机循环冷却水问题探讨邢 [J]. 化工与医药工程，2016，6（3）：38～40.
[4]罗小平. ZLG-3型真空冷冻干燥机的总体设计探析 [J]. 机电信息，2016（2）：26～34.
[5]史伟勤，张伟，刘志强等. 智能药用真空冷冻干燥机研发进展 [J]. 干燥技术与设备，2016， 12（1）：1～8.