冻干成功的三个关键要素
冻干样品成败的几个关键点分析
冻干样品成败的几个关键点分析冻干制剂是指利用XY冻干机冷冻干燥技术，将制品溶液预先冻结晶后，在低温、低压条件下，水分升华而获得固体药物粉末的方法，同时使药品保持原有的理化性质、生物性质，并且使药品易于溶解和长期保存。
冻干制剂的研发过程中的一个关键步骤，就是对冻干机制品冻干曲线摸索和优化，而在冻干曲线的摸索和优化前，有很多注意方面关系到冻干的成败，今天欣谕冻干主要简单讲述4个方面，先确定制品的共晶点、玻璃转化温度、共熔点和塌陷温度。
以下就上述四个冻干过程中的重要参数做一下简要介绍。
共晶点、玻璃转化温度、共熔点、塌陷温度的定义1、共晶点制品预冻过程中，对于结晶体系，随着温度降低，当制品达到冰点以下时，体系中形成冰核，冰核逐渐增长，其余溶液中溶质的浓度逐渐提高，并在达到过饱和时析出结晶，温度持续降低直至剩余溶液完全固化为冰和溶质的结晶混合体，此时的温度即为共晶点，但有些物质的共晶点不是一个具体的温度值，而是一个温度范围。
2、玻璃转化温度制品预冻过程中，对于无定形体系，当制品温度下降到某一程度时，形成的冰晶不再继续增大，残余溶液浓缩到最大程度，溶质与剩余的水分形成粘度极大的玻璃态，此刻温度即为玻璃化转变温度。
3、共熔点冻干机制品干燥过程中，随温度逐渐升高，完全凝固的溶质和溶剂开始融化，此时温度即为共熔点。
4、塌陷温度制品在干燥过程中，干燥层温度上升到一定数值时，物料中的冰晶消失，原先为冰晶所占据的空间成为空穴，因此干燥层呈多孔蜂窝状海绵体结构。
当蜂窝状结构体的固体基质温度较高时，其刚性降低。
当温度达到某一临界值时，固体基质的刚性不足以维持蜂窝状结构，空穴的固形物基质壁发生塌陷，原先蒸汽扩散的通道被封闭，阻止升华进行，最终导致成品水分含量过高。
此临界温度即为的崩溃温度或塌陷温度。
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。
冻干中的关键工艺参数
冻干是一种常用的食品、药品、生物制品等物品保鲜和贮存方式，其关键工艺参数包括以下几个方面：
初冷速度：冻干前需要将物品冷冻，并且要求冷冻速度快，以便尽快将物品内部的水分冻结成冰。
初冷速度影响着冻干的效果。
干燥温度：干燥是冻干的关键步骤，要求干燥温度适宜。
温度过高会导致物品脱水过度，影响品质，温度过低则会影响干燥速度。
真空度：干燥过程需要在一定真空度下进行，以便加速水分的蒸发。
真空度过低会影响干燥速度，真空度过高则会影响物品的品质。
干燥时间：干燥时间影响着冻干的效果和生产效率，时间过短会导致物品未能彻底脱水，时间过长则会浪费资源。
加热速度：在冻干前需要加热物品，以便将其内部的水分蒸发出来。
加热速度过快会导致物品热损伤，速度过慢则会影响生产效率。
以上是冻干中的关键工艺参数，不同物品的冻干工艺可能有所不同，具体参数需要根据物品的性质和要求进行调整。
食品冷冻干燥的原理
食品冷冻干燥的原理食品冷冻干燥是一种常用的食品保鲜和加工方法。
它通过将食品在低温下冷冻，然后将冷冻的食品在真空条件下加热，使水分从食品中直接转化为水蒸气，达到干燥的目的。
食品冷冻干燥的原理主要涉及到三个关键步骤：冷冻、干燥和真空。
食品冷冻干燥的第一步是冷冻。
将食品放入低温环境中，一般为零下20度至零下50度的温度范围内，使食品迅速冷却。
冷冻的目的是将食品中的水分转化为冰晶形式，从而减少食品中的水分含量。
接下来是干燥的过程。
在冷冻后，食品中的冰晶会转化为水蒸气，这个过程称为升华。
升华是物质从固态直接转化为气态的过程，跳过了液态阶段。
在冷冻食品中，通过升华过程将水分从食品中脱除，可以保持食品的营养成分和口感。
最后是真空的环境。
在干燥的过程中，为了加速水分的升华，需要在食品周围建立一个真空环境。
真空环境下的压力较低，可以降低水的沸点，使水分更容易从固态转化为气态。
同时，真空环境下还可以减少氧气的存在，防止食品氧化和变质。
食品冷冻干燥的原理，可以通过控制冷冻和干燥的时间、温度和真空度来实现。
首先，冷冻的时间和温度要根据不同食品的特性来调整，以确保食品能够充分冷冻。
然后，干燥的时间和温度也需要根据食品的特性来调整，以保持食品的质量和营养成分。
最后，真空的度数也需要根据食品的特性来选择，以保证水分充分升华。
食品冷冻干燥的原理有许多优点。
首先，由于食品在低温下进行干燥，可以大大减少食品的营养流失，保持食品的色、香、味和口感。
其次，冷冻干燥可以在食品中保留多种活性成分，如维生素和酶等，有助于提高食品的保健功能。
此外，冷冻干燥后的食品体积轻巧，易于储存和运输，延长了食品的保质期。
然而，食品冷冻干燥也存在一些局限性。
首先，冷冻干燥的过程时间较长，会增加生产成本。
其次，由于需要建立真空环境，设备成本也较高。
此外，某些食品在冷冻干燥过程中可能会发生结构变化，影响食品的口感。
总结起来，食品冷冻干燥是一种常用的食品保鲜和加工方法。
冷冻干燥
一、冷冻干燥技术原理冷冻干燥即通常所说的冻干，是将含有大量水分的生物活性物质先行降温冻结成固体，再在真空和适当加温条件下使固体水分子直接升华成水汽抽出，最后使生物活性物质形成疏松、多孔样固状物。
冷冻于燥技术的特点是：整个冻干过程在低温真空条件下进行，能有效地保护热敏性物质的生物活性，如酶、微生物、激素等经冻干后生物活性仍能得到保留；能有效地降低氧分子对酶、微生物等的作用，保持物质原来的性状；干燥物呈海绵状结构，体积几乎不变，加水后迅速溶解，并恢复原来状态；干燥能排除95%以上的水分，使干燥后的产品能长期保存而不致变质。
二、冷冻干燥技术方法（一）冻干设备与装置物质的冻干在冷冻真空干燥系统中进行。
冷冻真空干燥系统由致冷系统、真空系统、加热系统和控制系统四个部分组成。
1.致冷系统由冷冻机、冻干箱和冷凝器内部的管道组成。
其功用是对冻干箱和冷凝器进行致冷，以产生和维持冻干过程中的低温条件。
2.真空系统由真空泵、冻干箱、冷凝器及真空管道和阀门组成。
真空泵为该系统重要的动力部件，必须具有高度的密封性能，使制品达到良好的升华效果。
3.加热系统常利用电加热装置。
加热系统可使冻干箱加热，使物质中的水分不断升华而干燥。
4.控制系统由各种控制开关、指示和记录仪表、自动控制元件等组成。
其功用是对冻干设备进行手动或自动控制，使其正常运行，保证冻干制品的质量。
（二）冻干程序1.测量共熔点生物制品在冻干前多配成溶液或混悬液，溶液随温度降低而发生凝固冻结，达到全部凝固冻结的温度称为凝固点或称共晶点。
不同物质的凝固点不同。
实质上物质的凝固点也就是该物质的熔化点，故又称该温度为共熔点，准备冻干的产品在升华前，必须达到共熔点以下的温度，否则则严重影响产品质量。
不同生物制品的共熔点不同，生物制品的共熔点依其组成成分不同而异，必须测定每种生物制品的共熔点才有可能按此共熔点进行冻干。
测定共熔点的原理是根据导电溶液的电阻与温度相关，当温度降低时电阻加大，当降到共熔点时电阻突然增大，此时的温度即为该溶液物质的共熔点。
冻干 原理
冻干原理
冻干，又称为冷冻干燥或低温干燥，是一种将物质经过冷冻后，利用低气压下的升华过程将水分从固体直接转化为气体的干燥方法。
其原理基于三个关键步骤：冷冻、升华和真空。
首先，冷冻是将物质迅速冷却到低温，通常在摄氏零下50至-80度之间。
通过这一步骤，水分以固态形式凝结，将物质冻结，防止其分解和腐败。
随后，物质进入升华阶段。
在高真空条件下，注入热量使冻结的水分直接从固态转化为气态，而不经过液态的过程。
这一过程称为升华，其中水分由冻干物质转化为水蒸汽，跳过了液态的中间阶段。
升华既能够有效干燥样品，又能够保持样品的结构完整性和活性成分。
最后，真空环境下的低气压有助于加速水分从冻干物质中挥发的速度。
真空条件下，水分的蒸发点低于摄氏零度，所以水分固化为冰花或结晶状态时，会直接由固态转化为气态，而无需先转化为液态。
这样的特性有助于去除水分，从而实现了更高效的干燥效果。
冻干的原理在许多领域有着广泛的应用，特别是在制药、食品、生物技术和化学工业中。
该方法保留了样品的活性成分和结构，避免了常规热干燥过程可能引起的损失和降解。
由于物质在冻干的过程中保持了原始的形态和化学性质，因此冻干的产品更易于储存、运输和重新激活，具有更长的保质期和更高的稳定性。
冷冻干燥概念
冷冻干燥概念1冷冻干燥（以下简称冻干）是一个稳定化的物质干燥过程。
是将含水的物质，先冻结成固态，而后使其中的水分从固态直接升华变成气态排除，以除去水分而保存物质的方法。
2溶液状态的产品经冷冻处理后，先后经过升华和解吸作用，使产品中的溶剂减少到一定程度，从而阻止微生物的生成或溶质与溶剂间的化学反应，使产品得以长时间保存并保持原有的性质。
3真空冷冻干燥法是液态→固态→气态的过程。
在冻干过程中，溶质颗粒之间的“液态桥”已被冻成“固态桥”，两颗粒间的相对位置已经被固定下来，并且两颗粒之间不存在气液界面的表面张力。
随着溶剂的不断升华，“固桥”不断减少，但两颗粒之间的相对位置已不再发生变化，直至“固态桥”完全消失。
冻干的优点（和通常的干燥方法如晒干、烘干、煮干、喷雾干燥及真空干燥相比）1它是在低温下干燥，不使蛋白质产生变性，使微生物之类失去生物活力。
2由于是低温干燥，使物质中的挥发性成分和受热变性的营养成分和芳香成分损失很小。
3在低温干燥过程中，微生物的生长和酶的作用几乎无法进行，能最好地保持物质原来的性状。
4干燥后体积、形状基本不变，复水性好。
5因一般系真空下干燥，氧气极少，使易氧化的物质得到了保护。
6能除去物质中95-99.5% 的水分, 制品的保存期长。
冻干技术的运用1生物制品、药品方面：如抗菌素、抗毒素、诊断用品和疫苗的保存。
2微生物和藻类方面：如各种细菌、酵母、酵素、原生动物、微细藻类等的长期保存等。
3生物标本、生物组织方面：如制作各种动植物标本，干燥保存用于动物异种或同种移植的皮肤、角膜、骨骼、主动脉、心瓣膜等边缘组织。
4制作用于光学显微镜、电子扫描和透射显微镜的小组织片。
5食品的干燥方面：如咖啡、茶叶、肉鱼蛋类、海藻、水果、蔬菜、调料、豆腐、方便食品等。
6高级营养品及中草药方面：如蜂王浆、蜂蜜、花粉、中草药制剂等。
7超细微粉的制备方面：如制取Al2O3、ZrO2、TiO2、Ba2Cu3O7～8、Ba2Ti9O20等超细微粉。
冻干工艺知识
冻干粉针异常现象寻根究底在冻干粉针的生产过程中，经常会出现一些异常情况，影响产品质量。
生产人员必须从产品的处方设计、生产工艺参数、生产环境的控制、操作员工的卫生情况等多方面进行有效控制，并对生产设备、洁净区环境、冻干曲线等进行有效验证，才能有效地避免冻干产品的异常现象，提高产品质量。
现象一：含水量超标冻干粉针剂质量标准中规定的含水量较低。
造成其含水量超过标准的主要原因是：装入容器的药液过多，药液层过厚；干燥过程中供热不足，使其蒸发量减少；真空度不够，水蒸气不能顺利排出；冷凝室温度偏高，不能有效地将水蒸气捕集下来；冻干时间较短；真空干燥箱的空气湿度高；出箱时制品温度低于室温而出现制品吸湿等。
措施：生产人员须针对不同原因采取相应的解决方法。
如按药液体积调整西林瓶规格，减少装液厚度，一般应控制在10~15mm；加强热量供给，促进水分蒸发；检查真空度不高的原因，排除泄漏点或真空系统的异常；降低冷凝器温度在-60℃以下；重新试制冻干曲线，确保冻干制品含水量合格；对放入箱内的气体要进行除菌及脱水干燥处理，尤其是易吸潮的制品更要注意；制品出箱时的温度要略高于生产环境温度。
现象二：喷瓶喷瓶是由于预冻时温度没有达到制品共熔点以下，制品冻结不实；或升华干燥时升温过快，局部过热，部分制品溶化成液体，在高真空度条件下，少量液体从已干燥固体表面穿过孔隙喷出而形成。
措施：为了防止喷瓶，应严格控制预冻温度在共熔点以下10℃~20℃，并保持2小时以上，使药品冻实后再升温。
同时升华干燥时的供热量要控制好，适当放慢升温速度，且控制温度不超过共熔点。
这样可以克服喷瓶现象。
现象三：外观不合格冻干粉针的正常外观应是颜色均匀，孔隙致密，保持冻干前的体积、形状基本不变，形成块状或海绵状团块结构。
但是，如果溶液重量浓度大于30%，则制品易出现萎缩、塌陷、不饱满的情况。
另外，干燥时冻结的表面最先脱水形成结构致密的干燥外壳，下面升华的水蒸气从已干燥表层的分子之间的间隙逸出。
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冻干成功的三个关键要素
一、配方
确定配方是最关键的步骤。
溶液的组成关系到冷冻、升华等步骤的实施。
配方包括：
活性成分；赋形剂；工艺用水。
配方确定后，严格意义上讲就已经决定了制品的共晶点温度及共熔点温度并且一定意义上决定了产品的冻干过程抗冻及活性保持能力。
二、重要的热力学性能:(冻干工艺曲线)
过冷的程度；结晶的程度；崩解温度或共晶温度；亚稳状态间隙物质的相变化；溶液的结晶热；间隙物质的熔化温度。
三、性能优良的冻干机
满足GMP要求；性能卓越；能量随意调节；重演性强。
市场常见品牌有：北京博医康、上海东富龙、湖北楚天、千山远东、上海浦东、北京速原等。
博医康真空冷冻干燥机优势：
◆小试、中试冻干机品质优良，性能已达到国际水平。
◆生产型冻干机侧重生物工程及中药制备，对于制药冻干配套工艺正在成熟过程中。
◆制冷技术：深低温制冷技术，制冷温度最低可达到-165。
◆高效换热技术：系统流道专利技术，换热效率可达到95%以上。
◆真空导流技术：系统真空态气流强制导流技术，从蒸发点至捕水器，阻力更小，捕水效
率更高。
◆箱体及板层制造工艺:严格执行欧美箱体板层制造工艺标准，采用国际先进的板层箱体
制造技术，保证真空冷冻干燥机主体结构件耐压、无泄漏。
◆国际领先的板层控温技术（实验型真空冷冻干燥机）：采用日本工艺标准加热材料，单
位面积内均匀度可达到0.1℃。
控温算法采用模糊控制+PID算法，确保控制精度（国内其它厂家采用单一的PID算法，控制精度低，容易出现超调）。
◆控制系统：实验型真空冷冻干燥机主体机型均采用工业PLC+触摸屏，稳定度和可靠性
远远优于其它厂家采用的单片机+液晶屏或单片机+触摸屏。
◆共晶点测试技术：采用1000Hz交变电源，防止测试电极发生电解现象，影响测试精度。
采用美国NI公司的数据记录硬件和数据记录及数据处理软件，在产品共晶点温度附近突变区进行分析，从而精确计算出产品的共晶点温度。
对没有明显突变的产品，系统提供数学模型进行分析计算，从而得出结构。
针对客户使用需要，开发了离线和在线两种测试功能。
国内的真空冷冻干燥机厂家提供的共晶点测试功能采用的是以产品最大电阻值或者产品温度值突变作为共晶点温度判别依据这两种方法测出来的结果与实际结果有很大的偏差，此方法适合作为产品共晶点温度的参照，不能作为准确的物质共晶点温度进行科学研究或者进行精确的冻干工艺摸索。
◆在线水分测试技术：采用称重法进行在线水分测试，测试精度高，一致性强。
国内外同
行业厂家只有部分厂家拥有此项技术。
◆冻干产品活性保护技术：独有的优化蛋白质冻干工艺及细菌冻干存活率等技术，帮助客
户优化工艺。
◆制造工艺：制造过程完全遵守国内外行业标准。
原材料严格执行检验标准。
生产过程中
采用国际流行的生产过程控制方法，确保产品质量的一致性。
制造过程从工艺规范到作
业指导，从过程检验到型式检验严格执行ISO质量标准。
◆质量控制点管控：对于产品生产过程中的重要控制点均采用用三检制度，重要控制点专
人专岗，确保产品质量的稳定性。
东富龙真空冷冻干燥机优势：
◆制药冻干配套工艺完善。
◆制药冻干机品质优良，性能已达到国际水平。
◆小试、中试冻干机技术日益完善，正向小型、智能化方向发展。