探究真空冷冻干燥技术在生物制药方面的应用

王喆 2024-12-03

与传统干燥处理技术相比，真空冷冻干燥技术处理具有产品成分破坏小以及保质期时间长等方面的优势，药品处理效果较为理想，会对生物制药发展形成有效推动。通过对真空冷冻干燥技术的介绍，对其在生物制药领域中的应用优势展开分析，从而对该项技术具体应用展开全面探索，旨在优化真空冷冻干燥技术应用效果，保证国内生物制药生产整体水平。

Part.00

引言

生物制药行业发展与生产技术水平有直接关联，在各项生物制药技术辅助下，制药水平以及效率会得到显著提升，各种新型药品也会随之开始出现，会为临床诊治提供更多药品支持。但目前生物制药生产环境与预期目标还存在一定差距，药品生产保存条件还需不断进行改善，导致制药行业发展也受到了直接阻碍^[1]。而真空冷冻干燥技术的运用，有效改善了生物制药现状，对制药行业发展而言，是极为有利的。

Part.01

真空冷冻干燥技术

在对该项技术进行使用时，会在较低温度环境中，对溶液或湿物料展开冷冻处理，并会在真空状态下，将冷冻固态处理品直接升华为气态状态，进而达到物料脱水目标。此项技术是运用冰晶升华原理，在真空环境中对冻结物料实施气化处理的，是不经过水分状态，直接对物料实施干燥处理的。将该项技术应用到生物制药领域之中，会对产品生产环境以及保存条件改善，形成极为积极的影响。

Part.02

真空冷冻干燥技术在生物制药领域应用优势

具体应用优势主要体现在以下几点：

①技术应用可弥补原有干燥技术应用缺陷，提高产品干燥效果，确保最终产品处理质量；

②传统干燥技术应用很容易会使药品在干燥过程中出现褶皱以及破损等方面的问题，而真空冷冻干燥技术的运用，由于采用的是固体升华为气体的方式，所以并不会对物料形成过大破坏，会对生物结构形成提供有效保护；

③因为技术应用为全真空环境，所以不会对药品产生污染且不会出现多余杂质，更加方便进行运输，会为生物药品广泛运用奠定良好基础^[2]。

Part.03

技术应用

3.1

冻干机性能选择

冻干机是实施真空冷冻干燥技术的关键，在利用该项技术实施生物制药时，需要按照药品生产、处理需要，对冻干机性能展开分析与选择，进而在相应规范辅助下，选择出最佳的冻干机设备。在具体进行选择时，需要注意以下几项问题：

①冻干机规格、容量以及隔板尺寸等，需要与实际生产量相符；

②需保证隔板正反面平整程度，确保板温均匀性，保证板与板之间的每个点温差都可保持在相应范围内，整批产品质量可以达到均一标准要求；

③确保冷凝器温度可以在 2-5 小时内下降到需求温度，不会超过45℃；

④箱体真空度需要通过空箱测试手段实施测定，应保证其在 30 分钟之内可以达到 2.66Pa 很，以为后续干燥处理提供相应环境，同时为防止蒸汽冷凝管、冻干箱体等发生真空泄露问题，需要对设备内外压部件实施泄露量测试，以防对药品形成污染；

⑤由于生物制药较为特殊，所以需对箱体展开合理设计，应尽量选择不锈钢材质材料，通过科学设计的方式，保证箱体清洁便利性以及耐腐蚀程度。为防止药品原料对箱体及其零部件形成腐蚀，需对管道件、冻干箱体以及板层等部分材料进行精心挑选。同时为方便后续清洁，需要保证部件内部结构简单程度，以在保证相应功能的前提下，尽量减少零件使用量。此外为确保在真空环境中，最小材质清洁简易度与放气量都可达到相应标准要求，需对板层以及冻干箱体等部分表面实施镜面抛光处理，以为最终冻干机干燥操作效果提供保障^[3]。

3.2

冻干机附属装置

在完成冻干机性能选择后，技术人员还要做好附属装置配置。

①液压压塞装置。该装置主要用于冻干后箱内整箱压塞使用，能够省去不必要的生产环节，降低物料与污染物进行接触的机会，装置板层需要保持上下自由移动的状态，以便后续进行清洗；

②有限量泄露装置。在进行干燥处理过程中，会利用该装置实施箱内真空度控制，能够对清洁空气以及氮气渗入形成有效管控，可为二次干燥阶段制品升温形成有效辅助，提升整体冻干效率；

③控制系统。此装置用于隔板温度控制，会运用记录设备对箱体真空度、产品温度以及隔板温度等数据展开记录与保存，且会通过设置连锁报警装置的方式，对整体操作可靠性进行保证。但要注意，在实施该装置配置时，应防止在配套设施以及产品操作时出现失误，避免出现较大损失。

3.3

技术应用过程

具体技术应用过程如图 1 所示，主要分为三部分内容，具体内容如下：

图1　真空冷冻干燥技术应用过程

3.3.1　预冻结段：

在此阶段，会对原料实施冻结处理，确保原料温度可以迅速下降到共晶点以下，进而为下一阶段处理提供充足准备。因为原料内部成分冻结温度存在一定差异，在处理时需要做好冻结温度选择，找到原料共同共晶点，进而展开冻结处理，以防出现原料冻结不完全的状况。同时由于冻结速度会对原料内部冰晶形成影响，会直接关联到后续升华效果，所以还需对冻结时间、速度展开严格控制，以为升华阶段处理做好铺垫。通常建议将冻结时间设置在 1-3 小时左右，以对原料冻结彻底性进行保证。

3.3.2　升华阶段：

此阶段是物料干燥处理关键阶段，会通过对原料冰晶进行升华的方式，在保证不见水的情况下，完成相应干燥任务。如果在处理过程中出现冰晶溶化现象，需要及时停止处理，以防对原料处理质量形成影响。原料升华需要满足以下两项条件：第一，整体处理过程不得出现冰晶溶化问题；第二，需对冰晶周围水蒸气展开控制，应保证其可以始终低于冻结点饱和蒸汽压^[4]。使用升华手段实施干燥处理，不仅可以有效消除物料中水分，同时还能切实加快物料干燥速度。在进行干燥处理时，需要为升华处理提供足够的热量，要对供热气压、温度实施严格管控，以为干燥操作开展提供可靠保障。整体升华时间设置，需要按照具体物料种类以及其他方面情况共同进行制定，不同采取统一处理模式，以防影响物料干燥程度。

3.3.3　解析干燥：

在物料中水分升华为水蒸气之后，物料内部会出现大量孔隙，而这些孔隙中还残留着一定的水分，如果不能及时对其展开处理，便会对干燥结果形成影响，所以需要对其实施解析干燥处理。要通过解析的方式，对物料内水分展开再处理，确保其含水量可以被控制在 2%，以达到彻底干燥物料的效果。

3.4

技术应用注意事项

为保证该项技术使用效果，在对其进行使用时，一方面要做好冻干机选择，要如上文所述做好机械性能选择以及附属装置，确保冻干机能够与实际制药需求相符，以保证药品保存、冷冻状态；另一方面由于该项技术使用时间相对较短，在技术应用理论、实践方面还缺乏一定经验，所以还需要不断进行研究，要对技术以及技术应用展开进一步完善。

Part.04

结论

通过本文对冷冻干燥技术相关内容的论述，使我们对该项技术及技术在生物制药行业中的具体应用有了更加清晰的认知。和喷雾干燥或气流干燥技术有所不同，虽然该项技术在物料干燥方面有着极为突出的优势，不仅干燥效果好，而且不会对物料成分形成较大破坏，但其同时也存在着设备投资成本高以及能源消耗大等方面的问题，还需不断优化与完善，以为技术推广与发展提供有利支持。

参考文献

[1]王珏 , 朱壮志 , 张晓红.喷雾冷冻干燥技术及其在吸入制剂中的应用[J].中国医药工业杂志,2018,49(08):65-72.

[2]毕超. 真空冷冻干燥技术在生物制药中的应用研究[J]. 生物化工,2018(2):125-126.

[3]张帆, 张捍民, 葛程程, 等. 厌氧氨氧化菌的真空冷冻干燥保藏及复壮性能[J]. 环境科学与技术,2018,41(09):40-47.

[4]樊俊艳. 真空冷冻干燥机的操作管理系统[J]. 绿色科技,2017(6):135-136.

内容来源：王喆中逸安科生物技术股份有限公司

责任编辑：邵丽竹

审　　核：何发