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隨著生物制藥技術的日新月異，冷凍干燥機這一高效、節能、環保的干燥技術，在生物制藥領域的應用愈發廣泛。它猶如魔法般的存在，為藥品生產和保存帶來了極大的便利。在藥品生產線上，冷凍干燥技術將液態藥物魔術般地轉化為固態形式，既便于存儲和運輸，又大大提高了藥物的穩定性，延長了藥品的保鮮期。

一，冷凍干燥技術的歷史

       冷凍干燥技術，別稱升華干燥，乃是脫水的魔法師。它令含水物質在冰點之下凍結，巧妙運用冰在低溫下升華的原理。將物質中的水分，如冬日里的霜，直接從固態升華成氣態，令物質煥發新生，達到干燥的目的。

       早在18世紀，智慧的先人便窺見了冷凍干燥的奧秘，然而直至20世紀中期，科技的翅膀和人們對美味的渴望交織，推動了冷凍干燥技術在食品、藥品、生物制品等領域綻放光芒。在第一次世界大戰的硝煙中，這項技術化身為制造脫水蔬菜的魔法師，為戰時的食品供應問題提供了解決方案。

       隨著時間的推移，技術的羽翼愈發豐滿，冷凍干燥技術逐漸成為食品加工領域的一顆璀璨明星，廣泛應用于方便面、速溶咖啡、速食湯等食品的生產。不僅如此，它在生物制品、藥品等領域也大放異彩。由于冷凍干燥技術能夠最大限度地保留物質的原有結構和活性，它已成為制備疫苗、生物制品和某些藥品的必備技術之一。

二，冷凍干燥技術原理及過程

冷凍干燥技術，猶如大自然的精心雕刻師，將物品在冷凍的魔力中升華，剔除那頑固的水分。它的奧秘在于冰晶的升華原理，于低溫中凝結物品的水分，如捕夢網般捕獲其中的水分，待時機成熟，溫度適宜時，再使其升華，將水分從物品中完美剔除。

在冷凍干燥的旅程中，物品需經過預處理的洗禮，去除其雜質與不必要的成分，以備升華之需。隨后，物品被邀請進入低溫的舞池，那里的冰晶如夢似幻，將其水分精心編織成美麗的冰花。待其冰晶完成編織后，物品將被邀請進入真空的舞臺，那里沒有束縛，只有自由。在真空的舞臺上，熱情的加熱使冰晶舞動起來，舞姿輕盈、靈動，而后化為無形的水蒸氣。它們歡快地穿過冷凝器，被冷凝成水珠，如流星般劃過夜空，最終匯入大自然的懷抱。

升華的過程如夢似幻，冰晶在舞蹈中逐漸消失，化為無形。待升華完美落幕，物品中的水分已消失無蹤，留下的只有那干燥、純凈的物品，仿佛經過了雨后的彩虹，被賦予了新的生命與意義。

藥品冷凍干燥一般分3步進行，即預凍結、升華干燥(或稱第一階段干燥)、解析干燥(或稱第二階段干燥)

1.產品的預凍

在冷凍干燥的旅程中，預凍結環節堪稱是啟程的腳步。它的核心任務，便是引領產品中的每一滴水分踏入冰晶的舞池，以便在升華干燥的舞臺上，能輕盈地揮別，化為水蒸氣飄然而去。為了讓這場冰晶的盛宴完美上演，我們需要將產品冷卻至其冰點之下，讓所有的自由水與結合水一同進入冬眠。而預凍結的時長，則猶如舞者的節奏，需與產品的特性、大小以及冷凍干燥機的節奏相契合。

(1)預凍的溫度:預凍溫度的抉擇至關重要，它應處于凍結點(共熔點溫度)之下、5℃的狹小區間內，或者在共晶溫度下10～15℃。凍干曲線清晰地標明了這一共晶點溫度，降溫時，制品溫度的跳躍點恰是這一溫度的絕佳證明。預凍溫度的微妙差異，對凍干效果具有深遠影響。溫度稍高，產品可能未完全凍結，導致抽真空時出現氣泡、收縮、濃縮或噴瓶等不可逆變化，這不僅影響了產品的外觀，更可能導致整個凍干流程失敗。而溫度過低，則是對資源的浪費，也可能影響產品的成型。因此，精心挑選預凍溫度，是確保凍干過程順利進行的關鍵。

(2)預凍的真空度：在樣品降溫階段，由于板層溫度始終低于制品溫度，造成溫差形成壓力梯度。這種壓力梯度導致產品中的水分在未進行真空處理的情況下也能升華。在實際生產中，這一階段的升華會在產品中形成干燥層，這層干燥層往往會阻礙后續的升華過程，進而引發產品起皮、萎縮、分層等現象，嚴重時甚至會導致凍干失敗。

為了解決這一問題，在將產品放入凍干柜后，我們應充入一定量的惰性氣體，使箱內形成正壓。這樣可以減輕預凍階段產品的升華現象，從而避免上述問題的發生。

(3)預凍的時間：由于傳熱的滯后性，溫度無法瞬間均勻分布，導致樣品內部溫度不一致。為了確保整批樣品都能處于相同的低溫環境下，當產品溫度降至凍結點時，需要持續保溫一段時間，確保產品完全凍結并穩定下來。預凍時間的長度取決于多個因素，包括產品的裝載量、板層的面積以及傳熱介質的性質。

2. 升華干燥

在冷凍干燥的旅程中，升華干燥是那優雅的舞者，翩翩起舞在去除水分的舞臺上。它的魔法在于，在恰到好處的溫度和真空度的伴奏下，冰晶如同舞者般逐漸升華，化作水蒸氣的精靈，被真空的魔法棒吸引，輕輕抽離。這個過程中，溫度和真空度是那隱形的指揮家，既要引導冰晶優雅起舞，又要避免產品表面出現結晶的舞鞋。升華干燥，就是這樣一場溫度、真空度與冰晶、水蒸氣共舞的華爾茲，輕盈、優雅，而又充滿魅力。

(1)升華干燥時的溫度：在升華階段，溫度的設定通常應低于產品的共熔點，而且越接近共熔點，升華的速度就越快。然而，在實際的生產過程中，溫度的設定還需根據產品的特性來決定。對于那些性質穩定、容易成型或含有大量的甘露醇等輔料的產品，可以將溫度一次性提升至允許的最高溫度，同時可以適當延長升溫時間。雖然導熱媒的溫度高于產品的共熔點，但在一定的真空條件下，初期熱量主要被用于產品中水分的升華，而產品本身的溫度并不會升高，因此并不會導致凍干失敗。這樣的操作不僅方便，還有利于縮短生產周期。

對于那些性質不穩定、生產難度大或正處于工藝摸索中的產品進行凍干時，建議將溫度設定在共熔點以下2～5℃進行升華，并采用階梯式升溫干燥的方式。這種方式不僅安全有效，還有利于觀察各溫度段產品特性的變化情況，進而優化和完善凍干工藝。

(2)升華干燥時的真空度：從理論上講，壓強越低，即真空度越高，越有利于物質的升華。然而在實際操作中，我們發現存在一個最佳的真空范圍，在這個范圍內，產品升華效果更佳。這是因為真空度對熱量傳遞和水分子擴散具有顯著影響。真空度過低，會導致升華速率明顯下降；而真空度過高，由于熱對流傳導較差，反而會使凍干速率降低。

為了確保產品質量和提高生產效率，選擇合適的真空度是至關重要的。經過大量實驗驗證，一般將壓強控制為15～30 Pa，在這個范圍內，凍干周期可以縮短至原來的1／2～2／3。因此，在升華干燥階段進行壓強控制顯得尤為必要，這不僅關乎產品的質量，更是縮短生產周期和提高經濟效益的關鍵。

3. 解析干燥

在物料中，冰晶升華干燥后，內部留下了許多空穴。然而，物料的基質里還殘留著大約10%的未凍結水分。這就意味著，解析干燥的過程是必要的，目的在于減少這部分殘余水分，將其質量分數降低至2%。如此一來，我們才能獲得完全干燥的物料。這一階段的最高溫度取決于產品的性質以及成品的含水量要求。為了使含水量滿足要求，我們可以適當地提高溫度（當然，前提是不能破壞產品的生物活性）。通常，這個溫度會控制在25～30℃之間。

在再干燥階段，我們需要適當地調高壓強，這樣有利于制品的傳熱，從而加快升溫速度。當制品的溫度完全達到導熱媒設定的溫度時，我們再恢復高真空的狀態。此時，恢復高真空的時間是壓力控制的關鍵因素，因為這樣可以加快升華速度，從而縮短干燥時間。

在藥品冷凍干燥過程中，還需要注意以下幾個問題：

1. 藥品在冷凍干燥過程中，處于真空狀態，宛如一位舞者在無垠的舞臺上翩翩起舞，但氧氣卻是這位舞者的潛在對手。為了防止藥品與氧氣親密接觸，我們采取了在藥品包裝容器內加入惰性氣體，如同為舞者搭建了一個無氧的舞臺，確保藥品的舞姿不受干擾。
2. 藥品冷凍干燥過程中的溫度，是關鍵的指揮家，引領著藥品的命運。溫度過高，藥品的活性可能消失；溫度過低，藥品可能陷入冰冷的懷抱。因此，我們必須嚴格按照藥品的工藝要求進行溫度控制，如同精心呵護花朵的園丁，確保每一朵花都能在適宜的溫度中綻放。
3. 在藥品冷凍干燥的過程中，衛生條件就如同純凈的水源，是不可或缺的。設備、管道、容器等必須保持清潔無菌，避免對藥品造成污染。同時，操作人員也需進行嚴格的衛生管理，確保生產過程如泉水般清澈，守護藥品的安全與純凈。