冻干工艺的优化
冻干工艺的优化
02
间歇式冻干是指将物料分批装入冻干箱中，通过真空泵和制冷系统进行脱水干燥，适用于小批量生产。
03
冻干工艺优化方法
优化冻干工艺可以提高产品的稳定性、有效性、安全性，延长产品保质期。
提高产品质量
通过优化冻干工艺，可以降低能源消耗、减少原材料浪费，提高生产效率。
降低生产成本
优化冻干工艺可以增加产品种类、改善产品品质，更好地适应市场需求。
优化目的：保留食品的营养成分和口感
优化过程：通过实验研究不同干燥时间和温度对食品营养成分和口感的保留影响，确定最佳干燥时间和温度。同时，针对食品的氧化问题，采用惰性气体保护和抗氧化剂进行优化，减少食品的氧化损失，保留营养成分和口感。
生物制品名称：重组蛋白药物
某生物制品冻干工艺的优化
优化目的：提高生物制品的稳定性和活性
xx年xx月xx日
冻干工艺的优化
引言冻干工艺的基本原理冻干工艺优化方法冻干工艺优化实例冻干工艺优化的效果结论与展望
contents
目录
01
引言
1
背景介绍
2
3
冻干工艺的应用广泛，涉及医药、食品、化工等领域
冻干工艺可以保留物质原有的结构和活性，提高物质的稳定性
不同领域的冻干工艺有不同的要求，需要针对性地进行优化
控制温度
通过调节真空度、充气等措施，控制冻干过程中的压力变化，提高产品的干燥效果。
控制压力
合理安排冻干时间，保证产品在最佳的冻干条件下完成干燥过程，提高产品质量。
控制时间
优化冻干工艺的过程控制
04
冻干工艺优化实例
药品名称
优化目的
优化过程
某药品冻干工艺的优化
某食品冻干工艺的优化
冻干技术的原理、工艺过程及常见问题_概述及解释说明
冻干技术的原理、工艺过程及常见问题概述及解释说明1. 引言1.1 概述冻干技术，也被称为低温真空干燥技术，是一种将物质在低温和真空条件下获得固态而去除水分的方法。
该技术通过冷冻样品并施加真空，使水分直接从固态转变为气态，从而避免了液态中间阶段的形成。
这种技术特别适用于保留样品中的活性成分、延长产品的保质期以及提高药物和食品的稳定性。
1.2 文章结构本文将首先介绍冻干技术的原理，包括其定义、背景和原理解释。
然后，我们将讨论该技术在不同领域中的应用。
接下来，我们将详细描述冻干技术的工艺过程，包括前处理步骤、冷冻步骤和干燥步骤。
此外，在第四部分中，我们还将探讨常见问题，并提供解决方法，涵盖质量问题与控制措施、设备故障与维护工作以及工艺优化与提高产能措施。
最后，在结论部分，我们将总结冻干技术的重要性和应用价值，展望未来的发展趋势，并给出本文的结束语。
1.3 目的本文旨在全面介绍冻干技术的原理、工艺过程以及常见问题与解决方法。
通过对这些方面的详细说明，读者将能够更好地了解冻干技术的基本概念和操作流程，并掌握解决常见问题所需的知识和技能。
同时，通过对该技术在不同领域中的应用案例进行分析，读者将明确冻干技术在现实生产中的重要性，并为未来发展提供参考建议。
2. 冻干技术的原理2.1 定义和背景冻干技术，也叫冷冻干燥技术，是一种将湿润的物质（例如食品、药物或生物制品）通过低温冷冻和真空脱水处理使其直接从固态转变为气态的过程。
这种技术可以有效地保留物质中的大部分营养成分和化学性质，并延长其保存期限。
因此，在食品工业、医药工业以及生物科学领域得到了广泛应用。
2.2 原理解释冻干技术基于三个关键原理：低温固化原理、减压脱水原理和由气体直接向固体状态转移的升华原理。
- 低温固化原理：在冷冻步骤中，物质被迅速降温至低于其平衡点以下，使水分凝固并形成冰晶。
这些冰晶在后续的干燥过程中起到支撑作用，防止物质结构塌陷并加速水分蒸发。
注射用尿促性素的冻干工艺优化
注射用尿促性素的冻干工艺优化赵双双吴玉娟（上海上药第一生化药业有限公司上海 200240）摘要在确定尿促性素溶液的玻璃化转变温度和崩解温度的基础上，对一次升华和二次升华的影响因素的显著性进行考察，并通过响应面模型、全因子实验和温度挑战实验，结合压力升测试结果，确认最佳冻干参数。
优化后的冻干工艺参数：预冻阶段保温温度分别于-25和-40 ℃维持65 和120 min。
一次升华温度为-12.5 ℃维持70 min。
二次升华温度分别于5、20和40 ℃维持300、110和220 min。
新冻干工艺将整个冻干周期由原来的22 h缩短至18.5 h，并有效降低干燥失重，达到提高生产效率、改进产品质量、降低生产成本的目标。
关键词注射用尿促性素冻干工艺工艺优化中图分类号：TQ460.64; TQ467 文献标志码：A 文章编号：1006-1533(2023)17-0069-05引用本文 赵双双, 吴玉娟. 注射用尿促性素的冻干工艺优化[J]. 上海医药, 2023, 44(17): 69-73.Optimization of lyophilization process of menotrophin for injectionZHAO Shuangshuang, WU Yujuan(SPH No.1 Biochemical & Pharmaceutical Co., Ltd., Shanghai 200240, China) ABSTRACT On the basis of the determination of the glass transition temperature and disintegration temperature of menotrophin solution, the significance of the influencing factors of primary and secondary sublimation was investigated, and the optimal lyophilization parameters were confirmed by response surface model, full factor experiment and temperature challenge experiment in combination with the results of pressure rise test. The optimized process parameters for lyophilization were as follows: the temperature at pre-freezing stage was maintained at -20 and -40 ℃for 40 and 120 min, respectively, the primary sublimation temperature was maintained at -10 ℃ for 90 min and the secondary sublimation temperatures were maintained at 10, 20 and 40 ℃ for 300, 110 and 220 minutes, respectively. The new lyophilization process can shorten the whole lyophilization cycle from the original 22 h to 18.5 h, effectively reduce the drying weight loss and achieve the goal of improving production efficiency as well as stability of product quality and reducing manufacturing costs.KEY WORDS menotrophin for injection; lyophilization process; optimization注射用尿促性素是一种促性腺激素类药[1]。
冻干工艺的优化
对于需要添加溶剂或其他液体的物料，应精确控制液体的浓度和添 加量，以确保物料在冻干过程中的稳定性和干燥效果。
精细控制冻干处理过程
冷冻过程
通过调整冷冻速度和温度，确保物料在冷冻过程中形成稳 定的冰晶，避免冰晶形成过快或过慢导致干燥过程中出现 裂纹或变形。
升华干燥
控制升华干燥阶段的温度和真空度，使物料中的冰晶逐渐 升华成水蒸气，同时避免物料表面出现结晶或硬化现象。
冻干工艺的原理
01
02
03
冷冻
将产品在低温下快速冻结 ，使产品中的水分结晶成 冰。
升华
将产品在真空环境下加热 ，使冰直接从固态升华成 气态，从而去除水分。
解析干燥
在真空环境下，通过加热 使产品中的残余水分蒸发 ，达到干燥的目的。
冻干工艺的应用
医药领域
用于制备药品、生物制品 、医疗器械等，以延长保 质期和提高产品质量。
案例二：某中药冻干工艺的优化
总结词
中药冻干工艺优化
详细描述
针对中药材的特性，对冻干工艺进行优化，可以提高中药材的干燥效率、保存时 间和药效。优化措施包括选择合适的冷冻和干燥条件，减少干燥过程中的氧化和 挥发损失。
案例三：某化学药品冻干工艺的优化
总结词
化学药品冻干工艺优化
详细描述
通过对化学药品的冻干工艺进行优化，可以提高产品的纯度、结晶度和稳定性。优化措施包括控制结晶过程、干 燥温度和压力等参数，以获得高质量的化学药品。
解析干燥
在解析干燥阶段，应逐渐提高温度和真空度，以促进水蒸 气的排出和物料的进一步干燥，最终得到干燥、稳定的冻 干产品。
优化后处理流程
复水处理
对于需要复水的冻干产品，应选择合适的复水方法和条件，如热水 、冷水或真空复水等，以使产品快速恢复原有的形状和性质。
药物冻干工艺设计与优化
药物冻干工艺设计与优化
药物冻干工艺设计与优化是指针对药物冻干过程中的各个环节，包括冻结、干燥和复
原等步骤，进行工艺设计和优化的过程。
在药物冻干工艺设计中，首先需要确定药物的冻干适应性。
不同的药物具有不同的物
化特性，如溶解性、稳定性和结晶行为等，因此需要通过实验和分析，确定药物是否
适合于冻干工艺。
其次，需要进行冻结过程的设计和优化。
冻结是冻干过程中一个至关重要的步骤，它
直接影响到最终产品的质量。
常用的冻结方法有常规冷冻、冷冻干燥和快速冷冻等。
在设计和优化冻结过程时，需要考虑冻结速率、冷却方式和冷却剂的选择等因素。
然后，需要设计和优化干燥过程。
干燥是冻干工艺中最关键的步骤，通过蒸发冷冻物
质来将冷冻物质直接转变为气态，从而达到干燥的目的。
常用的干燥方法有真空干燥、冷冻干燥和冷却干燥等。
在设计和优化干燥过程时，需要考虑温度、真空度、干燥时
间和冷凝器温度等因素。
最后，需要进行复原过程的设计和优化。
复原是将干燥后的冻干物质重新恢复为可使
用的制剂的步骤。
复原过程中常用的方法有溶解和重悬等。
在设计和优化复原过程时，需要考虑溶剂的选择、溶剂的用量和复原时间等因素。
综上所述，药物冻干工艺设计与优化是一个复杂的过程，需要综合考虑药物特性、冻
结过程、干燥过程和复原过程等多个因素，以提高冻干产品的质量和稳定性。
冻干工艺的优化
《冻干工艺的优化》xx年xx月xx日•冻干工艺简介•冻干工艺优化原因•冻干工艺优化方法•冻干工艺优化实例目•冻干工艺优化的发展趋势录01冻干工艺简介冻干工艺是一种将含水物质冻结成固态，然后在真空环境下加热升华去除水分，最终得到干燥产品的过程。
冻干工艺可用于生物制品、药品、食品等多种领域，是重要的工业干燥方法之一。
冻干工艺的原理基于物质的相变，即物质在不同温度和压力下会呈现不同的物态。
在冻干工艺中，含水物质先被冻结成固态，然后在真空环境下加热升华去除水分，最终得到干燥产品。
冻干工艺在生物制品、药品、食品等领域有广泛应用。
冻干工艺可以保护物质的结构和活性，提高产品的稳定性和储存期。
02冻干工艺优化原因冻干工艺受限于温度范围，无法处理热敏性和易氧化物质。
冻干工艺的局限性温度控制范围有限冻干工艺需要大量能源，成本较高。
能源消耗较大干燥速度受多种因素影响，难以精确控制。
干燥速度难以控制冻干工艺优化对产品质量的影响提高产品稳定性通过优化冻干工艺，可以提高产品的稳定性和保质期。
提升产品纯度和精度优化冻干工艺可以减少产品中的杂质和误差，提高产品的纯度和精度。
增强产品功能性合理调整冻干工艺可以增加产品的功能性，例如形成微晶结构以提高产品的吸附性和溶解性。
提高产量优化冻干工艺可以提高单位面积的产量，从而降低生产成本。
缩短生产周期通过优化冻干工艺，可以在更短的时间内完成产品的干燥和处理。
实现自动化生产通过优化冻干工艺，可以实现自动化生产，减少人工操作，提高生产效率。
冻干工艺优化对生产效率的影响03冻干工艺优化方法预冻方法的优化提升冻干效果，降低能耗总结词优化制冷剂的选择优化预冻速率优化预冻时间根据实际需求选用不同的制冷剂，如液氮、干冰等，以提升预冻效果和节能减排控制降温速率，避免产品在预冻过程中出现分层、裂纹等现象充分考虑产品特性和设备性能，合理设置预冻时间，以减少能耗和时间成本升华干燥阶段的优化提高干燥速率，降低产品损失总结词在保证产品质量的前提下，适当提高升华温度，以加快干燥速率控制升华温度通过调节升华湿度，避免产品在升华过程中出现过度干燥和裂纹等现象控制升华湿度合理设置升华压力，促进升华过程的进行，提高干燥速率优化升华压力完善干燥过程，提升产品质量总结词通过调节解吸温度，充分考虑产品特性和干燥需求，以完善干燥过程控制解吸温度避免产品在解吸过程中出现过度干燥和裂纹等现象，通过调节解吸湿度实现控制解吸湿度合理设置解吸压力，促进解吸过程的进行，提高干燥效果优化解吸压力解吸干燥阶段的优化优化干燥时间的控制降低生产成本，提高生产效率总结词设定合理的干燥时间采用先进的干燥控制系统对干燥过程进行实时监控充分考虑产品特性和设备性能，设定合理的干燥时间，以降低生产成本和提高生产效率通过采用先进的干燥控制系统，实现自动化、智能化控制，提高干燥效果和生产效率通过对干燥过程进行实时监控，及时调整干燥参数，以保证产品质量和降低能耗04冻干工艺优化实例某生物制品具有高活性、高保质期要求和高附加值等特性，需要采用冻干工艺来保证其稳定性和品质。
冻干工艺优化方法之退火工艺设计
冻⼲⼯艺优化⽅法之退⽕⼯艺设计前⾔冷冻⼲燥⼯艺三个步骤：预冻⼀次⼲燥⼆次⼲燥其中预冻阶段除了将液体冻结为固体，还有将溶质与溶液通过相变进⾏分离的作⽤，因此⼀个好的预冻⼯艺不仅决定了后续步骤中⼲燥的效率，也会影响产品的关键质量属性（如：产品的⽔分，复溶速率等）。
⽽在预冻⼯艺的设计中，退⽕是优化冻⼲⼯艺⾮常重要的⼀个⼿段。
正⽂预冻过程介绍在退⽕程序开始前，溶液已经经历了⼀次预冻过程被冻结成固体，此时固体的组成对研究退⽕⼯艺⾄关重要。
可以通过图1⼆元相图进⾏简要的描述预冻过程。
图 1 ⼆元相图说明如下：阶段⼀：（A→B→C→D）溶液从室温A开始降温，到达冰点B，由于⽆晶核存在，不发⽣结晶，从⽽形成过冷溶液，当到达C点时，形成晶核，发⽣结晶，整个溶液温度会回到冰点D点让⽔继续结晶。
阶段⼆：（D→Te）随着⽔结晶增多，未冻结相溶质浓度增⼤，当到达共晶点Te时，理论上会形成共晶体，但是实际上会有部分溶液⽆法形成共晶（根据溶质性质，形成共晶的⽐例会不同）。
阶段三：（Te→E→Tg’）⾮晶态溶液继续降温形成过饱和溶液，最终在Tg’点完全固化，形成玻璃体，同事玻璃体中也会包含部分未来得及结晶的⽔分⼦即结合⽔。
阶段四：（Tg’→F）进⼀步降温，这时结晶相和⾮晶相⽐例不会改变，此时形成了⼀个即有⽔的冰晶，共晶体，玻璃体的混合物。
以上的四个阶段都是理想的状况，⽽实际的预冻过程会更加复杂，预冻速率的加快会加重这种复杂程度，⾸先有部分⽔分⼦没有来得及按照理想状况形成晶格，⽽被包裹进⾮晶相溶液中；其次结晶快速⽣长会将⾮均相溶液分散隔绝开，不同区域内溶质浓度、性质区别也很⼤，如表⾯富集现象。
退⽕的原理退⽕程序是将已冻结样品由温度F点升⾼到⼀定温度维持，再降低到F点冻结的过程。
从动⼒学⾓度来看，退⽕过程遵循吉布斯-居⾥-乌洛普的表⾯能理论：晶体的平衡形状应该是使晶体单位体积具有最⼩的总表⾯积⾃由能，简单来说就是表⾯积：体积⽐值趋向于最⼩化，即⼩的体积变成⼤体积，⽚状变成球状或圆柱状。
冻干工艺研究
冻干工艺研究
冻干工艺是一种将液体或溶液中的物质冻结并通过气化去除水分的过程。
它被广泛应用于食品、药品、生物制品等领域，可以有效保留物质的活性和稳定性。
在冻干工艺中，首先将液体样品放置在低温环境中冷冻，使其变为固态。
然后，通过在低温下施加适当的真空，将冰直接转变为气体，绕过液态的中间过程，这个过程称为气化。
在气化的过程中，水分会从固态直接转变为气态，从而达到去除水分的目的。
最后，冻干的样品可以存储在干燥的环境中，大大延长其保质期。
冻干工艺的研究主要包括以下几个方面：
1. 工艺优化：研究冻干工艺的最佳条件和参数，例如冻结速度、气化速度、真空度等。
通过优化工艺条件可以提高冻干的效率和产品质量。
2. 产品稳定性：研究不同物质在冻干过程中的稳定性，了解其在低温和真空环境下的变化规律，以及如何通过工艺调控来保持产品的稳定性和活性。
3. 产品质量：研究冻干产品的物理化学性质，如颗粒大小、形态、结构等，以及其对水分敏感性、溶解性等。
通过研究产品质量，可以进一步优化工艺，提高产品的实际应用性能。
4. 能耗与成本：研究冻干过程中的能耗和成本，寻找节能降耗
的途径，提高工艺的经济性和可行性。
冻干工艺研究的目标是将其应用于不同领域的产品制造中，实现高效、稳定和经济的冻干过程。
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Most Important Step 最重要的步骤
Formulation 配方
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Why is the Formulation so Important? 为何配方如此重要
Defines the freezing process 限定冷冻过程 Defines the drying process parameters限定干
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Key Thermal Properties 主要的热性质
Degree of Supercooling 过冷度
Eutectic or Collapse Temperature 共晶或塌陷温度
Freeze Drying – product may not remain frozen during the drying process 冷冻干燥-冻干过程中产品可能不是冷冻状态
Kห้องสมุดไป่ตู้y point is the term frozen “冻干”这个词是关键点
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Key Thermal Properties 主要的热性质
Degree of Supercooling 过冷度
Eutectic or Collapse Temperature 共晶或塌陷温度
Degree of Crystallization 结晶度
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燥过程参数 Defines the freeze drying equipment
requirements 限定冷冻干燥设备要求 Defines the shelf-life of the product 限定产品的货架寿命 Defines if the process is going to be lyophilized or freeze dried 限定产品是冻干还是冷冻干燥
冷冻干燥是一个是物质稳定的过程，在该过程中，冻干的 溶剂先结晶，在产品中形成一定的结构，然后靠升华和解 吸附作用将溶剂的量减少至不足以维持生物生长和发生化 学反应的程度。
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Basic Difference 基本差别
Lyophilization – product remains frozen during the drying process 冻干-干燥过程中产品保持冷冻
Supercooling 过冷度
The degree of supercooling is defined as the number of degrees below the equilibrium freezing temperature where ice first starts to form. 过冷度是指低于冰开始形成时的冷冻平衡温度的 度数
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Key Properties of the Formulation 配方的关键性质
Composition 组成 Stability 稳定性
Thermal Properties热性质
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Optimization of the Lyophilization or Freeze
Drying Process 冻干工艺的优化
Copyright 2006 Phase Technologies, Inc
Definition of Lyophilization 冻干的定义
A stabilizing process in which the product is first frozen and then the amount of solvent is removed first by sublimation and then by desorption to values that will no longer support biological growth or chemical reactions.
冻干是一个使物质稳定化的过程，在该过程中，首先使 产品冷冻，然后将溶剂升华和解吸附，使产品中的含水量 减少到不足以支持生物生长和发生化学反应的程度
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Definition of Freeze Drying 冷冻干燥的定义
Freeze drying is a stabilizing process in which there is first crystallization of the solvent to form a structure in the product and then the amount of solvent is removed first by sublimation and then by desorption to values that will no longer support biological growth or chemical reactions.
Degree of Crystallization 结晶度
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Basic Definition of a Eutectic 共晶点的基本定义
That temperature at which the number of degrees of freedom in a system during freezing is zero. (f = 0) 冷冻过程中，该温度下系统的自由度为零