我们如何为冻干机制作 GWP 为 1 的制冷系统？
29 Nov 2021
在过去，虽然已经对工业级制冷剂进行了改进以避免臭氧消耗，但仍然有很大的可能导致全球变暖。
鉴于目前能用于制药冻干机的制冷剂已经所剩无几 - 并且很可能在 2030 年从市场上消失 - GEA Pharma & Healthcare 一直在寻找替代低温冷却解决方案，用于解决在商业规模冷冻干机应用中使用日益短缺的天然制冷剂问题。
工业型冻干机
从最早用于稳定血浆的应用开始，冷冻干燥工艺已在生命科学行业中使用了 50 多年。在此期间，冷冻干燥机 - 或冻干机 - 已经从一个简单的低温真空干燥设备发展成为一个极其复杂的集成系统。目前的选择结合了多种工艺，可确保产品始终符合技术和生物学规范，同时还考虑了经济、安全和环境问题。
冷冻干燥是一种脱水工艺，通常用于保存易腐烂的物料或使物料更便于运输或储存。冷冻干燥的工作原理是将物料冷冻，然后降低周围压力，使物料中的水分直接从固相升华为气相。制冷剂的使用是整个过程的基础。
GEA 为冻干机提供了多种制冷方式的选项，无论是机械式还是低温式，可专门针对个别工艺和产品要求进行调整。选择适用于冷冻干燥过程的解决方案时，需要考虑的两个主要因素是制冷温度和冷却能力。
根据《蒙特利尔议定书》和《京都议定书》,及越来越严格的法律禁止使用具有高全球变暖潜能（GWP）的化学品，因此传统的合成制冷剂变得越来越不常见。 投资于使用天然制冷剂的压缩机级联（多级热力循环）将变得越来越实用。因此，用于冻干机制冷系统， GEA 已经设计为使用天然制冷剂运行，从而满足广泛的工艺和产品需求。
乙烷 (C2H6)是为数不多可选的制冷剂之一。由于其沸点非常低 (–88.5 °C)，因此乙烷非常适用于复叠式制冷系统。例如，在间接硅油冷却冷阱中，可以达到低于 –80 °C 的温度。但是，有一个缺点；一些天然制冷剂（包括乙烷）具有爆炸性，需要格外小心处理以符合防爆ATEX 指令。然而，GEA 等公司拥有丰富的经验和专业知识，保证系统尽可的能安全。为了确保对产品和操作员的保护，GEA 在使用爆炸性制冷剂的每级制冷系统中都配备了一个膨胀容器 - 包括所有必需的安全措施，以确保此类系统可以在标准制药环境中使用。
现在，GEA 已经为冷冻干燥机开发了一种新的空气循环制冷系统，该系统还结合了二氧化碳 (CO2) 冷却功能。LYOAIR® 系统已被证明具有高水平的生产量和可靠性，无需特殊的 ATEX 设备即可运行，并可安装在非 ATEX 设备的室内。
为什么 GWP指数 为 1 如此重要？
GEA CO2 增压系统可以达到低至 –50 °C 的温度，适用于绝大多数产品冷冻应用。LYOAIR® 冷却系统使用天然制冷剂，GWP 指数为 1。这为什么如此重要？GWP 等级的开发是为了比较不同气体对全球变暖的影响。具体而言，它衡量了在给定时间内 1 吨气体的排放量与 1 吨 CO2 的排放量相比，将吸收多少能量。GWP 值越大，给定的气体使地球变暖的程度就越大。因此，越低越好，而 1 就更好。
总而言之，GEA LYOAIR® 采用符合 2015 年氟化温室气体法规的天然制冷剂，并受益于高效、经济的第三方压缩机的集成。与常规空气循环系统相比，空气循环系统与 CO2 增压器的组合，可以使冷冻干燥机的能耗更低。显著的优势还包括消除爆炸性或有毒天然气体、减少振动、更宁静的功能和无 GWP。它可以代替液氮液氮制冷，不仅易于维护而且运行成本显著降低。
