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制药冻干机核心知识点的详细说明

更新时间：2025-09-11 点击次数：2422

　　制药冻干机是制药行业(尤其是生物制药和注射剂领域)的关键设备。它通过冷冻、真空和加热三个基本步骤，将药品中的水分直接从固态(冰)升华成气态，从而在不破坏药物结构的情况下实现长期稳定保存。

　　以下是其核心知识点的详细说明：

　　一、为什么制药行业青睐冻干技术？

　　1.保持药物活性：对于蛋白质、疫苗、多肽、酶等热敏性生物制品，高温干燥会使其失活。冻干过程在低温下进行，能大程度地保护药物的活性成分。

　　2.形态稳定：冻干后的产品呈疏松多孔的“蛋糕状”结构，复溶(重新溶解)速度极快，便于临床使用。

　　3.延长保质期：通过去除水分，抑制了微生物的生长和酶促反应，使药品在常温下能稳定保存数年。

　　4.剂量准确：冻干过程能精确控制残留水分，确保每瓶产品的剂量一致性。

　　二、制药冻干机的核心组成部分

　　一台完整的制药冻干系统主要由以下几部分组成：

核心部件	功能与要求
冻干箱	• 材质：通常为316L不锈钢，内外表面镜面抛光，保证易清洁。 • 功能：放置药品的腔室，内部有可冷却和加热的板层，用于承载产品并控制其温度。
真空系统	• 由真空泵和罗茨泵组成，用于抽取系统内的空气和水分，建立并维持升华所需的真空环境。
制冷系统	• 功能：为板层和冷阱提供冷量。 • 冷媒：通常采用环保制冷剂。对于要求极低的产品，会采用复叠式制冷系统，可达-80℃甚至更低。 • 冷却方式：硅油循环，通过泵将冷/热的硅油在板层内循环，精确控制温度。
冷阱	• 功能：作为“水分捕集器”，在升华过程中捕获从产品中升华出来的水蒸气，使其重新凝结成冰。 • 位置：位于冻干箱和真空泵之间。 • 温度：其温度必须远低于板层温度，以形成足够的蒸汽压差，驱动升华进行。
控制系统	• 核心：现代冻干机均采用PLC（可编程逻辑控制器）+ SCADA/HMI（人机界面）的自动化控制。 • 功能：可编程、存储和重复运行复杂的冻干工艺曲线，实时监控并记录产品温度、板层温度、冷阱温度、系统真空度等所有关键参数，确保生产过程符合GMP数据完整性要求。
CIP/SIP系统	• CIP（在线清洗）：通过喷淋球等装置，自动对冻干箱内部进行清洗，确保无交叉污染。 • SIP（在线灭菌）：通过纯蒸汽对冻干箱和冷阱进行灭菌，这是生产无菌注射剂的重要功能。

　　三、冻干工艺的三个核心阶段

　　1.预冻阶段：

　　•将产品溶液冻结成固体。

　　•关键：温度必须降至产品的共晶点温度以下，确保冻结，否则在升华时会出现“喷瓶”或熔化。

　　2.一次干燥/升华干燥：

　　•在真空下，对板层缓慢加热，提供升华所需的热量，将冰直接升华除去。

　　•此阶段除去的是自由水，约占全部水分的90%以上。

　　•关键：板层温度、真空度的控制至关重要，必须在产品共熔点温度以下进行，否则产品会发生“塌陷”，结构被破坏。

　　3.二次干燥/解析干燥：

　　•升华完成后，产品中仍含有少量结合水。通过进一步提高板层温度，打破水分子与药物的结合，将其除去。

　　•目标：将产品的残留水分降到极低水平，以确保长期稳定性。

　　四、制药冻干机的分类

分类方式	类型	特点与应用
按规模	实验室型	用于处方筛选、工艺开发和小批量样品生产。
	中试型	用于工艺放大和临床一期、二期样品生产，是连接实验室与生产的桥梁。
	生产型	用于商业化大规模生产，板层面积大（从几平米到几十平米），自动化程度高，配备完整的CIP/SIP系统。
按无菌性	非无菌型	用于非最终灭菌的原料药或特殊材料。
	无菌型	配备SIP系统，用于生产无菌注射剂，是主流制药机型。