在洁净室中进行干燥是一件非常棘手的事情。因为洁净室中有着诸多的要求:应减少多余的管道或者供应通道,将控制新鲜空气供气管道的数量到最低程度,干燥过程越快越好,干燥时的能源消耗越少越好;并尽可能地不在洁净室内交换空气,以避免影响洁净室的洁净度。同时,鉴于制药企业生产厂房的面积有限,干燥机的占地面积同样越小越好。
特殊的待干燥物品
洁净室的生产环境对于制药企业至关重要,Göttingen市Sartorius Stedim Biotech公司的工程项目经理Jens Ludwig对洁净室中的干燥过程了如指掌。干燥塑封包装中的胶囊是他遇到的非常具有代表性的干燥难题,塑封包装是用于制药企业、生物技术公司一次性过滤用胶囊的典型包装方式。在这种胶囊的生产和包装过程中,Sartorius Stedim Biotech公司也付出了很多心血。
热蒸汽杀菌消毒法
此过程的无菌程度非常高:制造过程结束后将胶囊送入高压消毒釜中,利用高温蒸汽杀死所有残留的细菌。之所以能够有效地杀菌消毒,并使胶囊保持无菌状态,是因为胶囊包装袋的复杂结构:它的透气层只允许热蒸汽进入,阻隔了漂浮在空气中的细菌与胶囊接触。“热蒸汽是一种环保且安全有效的杀菌消毒方法。”Jens Ludwig解释道。但其缺点也很明显,冷凝后的热蒸汽会以微小液滴的形式积聚在胶囊和包装物的内壁上。“一个干燥器的滤芯最多可吸收2 g的液滴,虽然水分不多,但也足以肉眼可见。用户希望干燥出高品质的胶囊产品,没有可见的残留液滴。”Jens Ludwig说道。
消失的液滴
干燥机的功能就是让液滴迅速消失。Jens Ludwig介绍了一种在制药行业中尚未广泛应用的干燥原理,利用热泵进行冷凝干燥。从物理学的角度来看,其中的干燥原理很容易得到解释:通过极其干燥的不饱和空气来吸干被干燥物体中的水分。吸收了水分的潮湿空气被输入到Airgenix干燥机中除湿,干燥机的热泵会抽取空气中的水分。在热泵的作用下,空气中的潮气遇冷凝结成水,从而排出干燥机外。最后,冷却了的空气再次被加热并送去干燥待干燥的物体。整个干燥过程都是在一个封闭的循环过程中完成的,因此不会受到外部环境的影响。最重要的是,药品生产环境和洁净室环境也不会受到干燥工艺过程的影响。Stiefenhofen的仪器设备制造商Harter公司是这一循环干燥技术(已申请专利保护)的发明者。该公司研发生产的干燥机不仅满足了间隙性生产企业的要求,还满足了连续性生产企业以及许多用户的特殊需求。Jens Ludwig说道:“Harter公司干燥机的性能无与伦比,最大干燥效率为11 000 m3,这是排气干燥机在洁净室环境中无法实现的。”由于Sartorius Stedim Biotech公司使用的干燥机配备了超大容积的空气存储容器,因此可以在1.5 h内完成胶囊的干燥。如果使用常规干燥机干燥相同数量的胶囊则需要大约4天时间。
Harter公司根据Sartorius Stedim Biotech公司的要求专门设计、制造了专用的热泵。这主要涉及到热泵所用的冷却介质,可以在温度高达90 ℃的环境中使用的冷却介质。在产品投放市场之前,设计开发人员与Sartorius Stedim Biotech公司的人员一起进行了大量的前期测试。测试结果表明:这是一款适合于干燥室和高温烘干模块的医用柜式干燥机,能够在非常短的时间内完成干燥任务。
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