真空冷凍干燥技術在生物制藥方面的實踐應用

摘 要：在當前經濟科技發展形式下，國家提出新興產業發展規劃，鼓勵人工智能、生物制藥等多領域專業技術的開發和應用。生物制藥技術近年來快速發展，對微生物的代謝過程加以控制，使其能夠被人類有效利用，為醫藥領域的發展做出了重大貢獻。目前真空冷凍干燥技術也逐漸的在生物制藥領域發揮作用，很大程度上促進了生物制藥技術的發展。本文對真空冷凍干燥技術做出概述并對其在生物制藥方面的實踐應用做出了分析。

關鍵詞：凝結；升華；凍干機；解析干燥；水蒸氣

中圖分類號：R91 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）12-0348-01

引 言

當前形勢下生物制藥行業依托于各項現代科學技術快速發展，真空冷凍干燥技術也在生物制藥領域廣泛應用。該技術能夠使材料內部水分快速冷凍，根據物理學中的升華原理使材料在低溫環境下排出水分，達到符合實際需求的干燥程度。傳統的干燥技術在進行材料烘干的過程中容易破壞材料本質，難以長期儲存，真空冷凍干燥技術充分彌補了傳統烘干技術的不足，最大限度的保留材料各項成分，延長保質期，全面提升藥品質量。

1 真空冷凍干燥技術概述

1.1 真空冷凍干燥技術的基本原理

在進行生物制藥或是其他領域對各類材料進行加工時，部分生產過程需要對材料進行脫水處理。水以固液態三種狀態存在，以物理學角度來講水承受的壓力越低，沸點會越接近冰點，當水的沸點和冰點達到同一標準后，冰晶能夠由固體直接升華為氣體，真空冷凍干燥技術就是運用這種方法對材料進行升華脫水。真空冷凍干燥技術是先將材料進行冷凍處理，使其加熱過程處于真空狀態下，材料中的水分會直接汽化為氣體脫離材料。在進行干燥處理的過程中要保持持續加熱狀態，使水蒸氣持續蒸發。為材料提供熱量是傳熱操作，材料內部水分蒸發是傳質過程，對材料進行冷凍干燥處理的過程就是傳熱、傳質同時進行的步驟。

1.2 真空冷凍干燥的技術特點

真空冷凍干燥技術能夠對材料內水分進行冷凍升華，使水分不經過液態直接轉變為氣態，簡單來說將該技術可直觀比作干冰蒸發過程。傳統的干燥技術會導致材料收縮，內部細胞結構發生改變，真空冷凍干燥技術下，水分凝結成冰支撐內部結構，冰在升華時會留下相應的空隙在材料內部，最大程度上保留材料的結構和性質，保障材料加工質量。現階段真空冷凍干燥技術在生物制藥中必不可少，能夠對微生物材料進行長期的保存，并保持生物活性和結構。真空冷凍干燥技術能夠充分保留材料的顏色、成分和化學性質，極大程度上保證其他成分的最低揮發；在干燥過程中能夠有效排除材料內部95～99%的水分，有效抑制微生物的生長和酶的化學反應，真空狀態下使材料不會發生氧化反應便于長期保存；材料冷凍升華后結構不會破壞，遇水后能夠快速恢復初始狀態；材料內部其他物質會隨冰的升華而析出，有效的防止材料表面硬化。

2 真空冷凍干燥技術在生物制藥方面的實踐應用

2.1 凍干機性能的選擇

為材料提供冷凍環境的設備叫做凍干機，主要用來制造低溫環境對生物制藥所需的材料和藥物成品進行儲存。現代科學技術促進了生物技術的快速發展，很多企業都看重了生物制藥未來發展的前景，開始進行凍干機的生產，雖然生物制藥企業擁有更多的選擇性，但一定程度上擾亂了市場環境。相關的生物制藥企業和藥廠在進行凍干機采購的過程中，應當對設備的各項性能進行全面檢查測試，例如凍干機的絕對真空程度、溫度變化范圍等，確保滿足實際需求和過硬的設備質量。全面保障藥物研發和生產工作的正常進行。

2.2 凍干機附屬裝置

液壓壓塞裝置用于凍干后在箱內整箱壓塞，能夠有效的減少生產環節和材料被各類微生物或雜質污染的幾率。凍干機板層能夠進行移動或拆卸，便于進行相關清潔操作，能夠對箱內各個部位進行清洗，減少細菌滋生。在實際使用過程中要對箱內真空程度做出不同的調節，限量漏泄裝置能夠有效的進行調節，或是對箱內注入氮氣和純凈空氣，在對材料進行二次干燥的過程中加強對溫度控制，極大的降低材料凍干周期。凍干機的控制系統能夠對隔板溫度進行控制，技術人員能夠通過記錄儀對各個部件的溫度和箱內的真空程度做出監測，在警報設備中設立標準數值，一旦出現問題能夠及時知曉并采取相應措施，防止凍干機在操作過程中或其他因素下影響材料的干燥處理。

3 真空冷凍干燥技術的運用流程

3.1 預凍階段

在使用真空冷凍干燥技術的過程中，首先應當對材料進行相應的冷凍處理，降低材料溫度，使內部水分達到冰點，保證后續工作的進度。各類材料所需凝結溫度有所差別，實際加工過程中應當對材料的凝結時間和速度進行相應的控制，使材料在同一狀態下凝結成冰，防止部分材料未完全凝結。凝結速度會影響材料內部冰晶的體積，會對升華速度造成影響，在凍結過程中應當嚴格把控，一般來說，材料凍結時間應當控制在1～3h，使材料能夠充分凝結。

3.2 升華階段

升華是材料水分蒸發變為干燥的重要環節，這個環節的操作能夠使材料內部的冰晶升華，使材料內部冰晶直接蒸發為水蒸氣排出。如果在此環節材料內部冰晶溶化，冷凍干燥工作將會失敗，對材料造成未知損害。材料內部冰晶升華過程中要保證不能發生溶化，冰晶周圍的水蒸氣必須要比凍結點的飽和蒸氣壓低，升華環節能夠有效的蒸發水分，提升材料干燥速度。在材料干燥時，應當保持增溫的持續性，連續不斷的為升華提供熱量，加強供熱的溫控和氣壓的控制，使干燥工作順利完成。不同材料的冰晶升華時間具有差別，根據實際工藝需要對升華時間進行控制。

3.3 解析干燥

上述操作會使材料內部的冰晶升華剩余極少的水分，材料內部在冰晶升華后會存在較多空隙，一般情況下，材料內部仍有10%的剩余水分，這種情況會較大程度的影響干燥結果。解析干燥環節能夠充分排出材料內部剩余水分，極大的降低水分含量，將材料內部剩余水分控制在2%以內，確保材料的干燥程度，保障生物制藥的臨床研究結果和生產藥品的質量。

4 結 語

未來的生物制藥技術的全面發展較大程度上要依靠真空冷凍干燥技術，科學技術的發展能夠有效解決現階段存在的一些問題，真空冷凍技術極大的促進了生物制藥技術的發展，醫學專家和相關學者應當不斷加強對于兩種技術的深入探究，使其能夠發揮更大的作用，為醫藥事業創造更多的價值。

參考文獻

[1]李雪冬，唐志杰.膜分離技術及其在中藥和生物制藥中的應用進展[J].特別健康，2017（20）.

[2]劉萬忠，張 超，張 杰.過氧化氫納米霧脈動滅菌技術在真空冷凍干燥機中的滅菌效果研究[J].現代制造，2017（2）：23～27.

收稿日期：2018-3-24