冷凍干燥的三個階段
由于生物制品和藥品的凍干工藝比較復雜,為保證凍干產品的質量和節能,在生產過程中需要嚴格控制預凍溫度、升華吸熱等,使凍干過程各階段按照預先制訂的工藝路線工作。
1、保持預凍溫度
在真空冷凍干燥過程中,需要先對被干燥的藥品進行預凍,然后在真空狀態下,使水分直接由冰變為氣而使藥品干燥。在整個升華階段,藥品必須保持在凍結狀態,否則就不能得到性狀良好的產品。在藥品預凍階段,要嚴格控制預凍溫度(通常比藥品的共熔點低幾度)。
如果預凍溫度不夠低,則藥品可能沒有完全凍結,在抽真空升華時會膨脹起泡;若預凍溫度太低,不僅會增加不必要的能量消耗,而且對于某些生物藥品,會降低其凍干后的成活率。
2、關注升華吸熱
在干燥升華階段,物料需要吸收熱量(每克冰完全升華成水蒸氣約吸收2.8千焦耳的熱量)。如果不對藥品進行加熱或熱量不足,則在水分在升華時會吸收藥品本身的熱量而使藥品的溫度降低,致使藥品的蒸氣壓降低,于是引起升華速度的降低,整個干燥的時間就會延長,生產率下降;
如果對藥品加熱過多,藥品的升華速率固然會提高,但在抵消了藥品升華所吸收的熱量之后,多余的熱量會使凍結藥品本身的溫度上升,使藥品可能出現局部甚至全部熔化,引起藥品的干縮起泡現象,整個干燥就會失敗。
3、自動化控制
為了獲得良好的凍干藥品,一般在凍干時應根據每種凍干機的性能和藥品的特點,在經過試驗的基礎上制訂出一條凍干曲線,然后控制機器,使凍干過程各階段的溫度變化符合預先制訂的凍干曲線。真空冷凍干燥的生產過程控制可借助于計算機來控制生產系統按照預先設定的凍干曲線工作。
如計算機對鏈霉素硫酸鹽的凍干過程控制可分為兩個階段:第一階段,在低于熔點的溫度下,將水分從冷凍的物料內升華,約有98%~99%的水分均在此時被除去。第二階段,將物料溫度逐漸升到或略高于室溫,經此階段水分可以減少到低于0.5%。
此過程預凍溫度為-40℃左右,時間約兩小時。凍干藥品的干燥升華階段,物料溫度約為-30℃~-35℃,絕對壓強約為4~7帕。鏈霉素的最終干燥溫度可升至40℃,總干燥時間約18小時。采用計算機自動化控制系統,有助于保證藥品符合質量要求。