一、概述
中試冷凍干燥機是銜接實驗室研發(fā)與工業(yè)化生產(chǎn)的關鍵設備，其擱板面積通常在0.5㎡至2㎡之間。它采用復疊制冷、高精度控溫及PLC自動控制系統(tǒng)，能精確模擬生產(chǎn)工藝，用于凍干工藝的放大、優(yōu)化與驗證。其核心功能在于解決從小試到大規(guī)模生產(chǎn)過程中的傳熱傳質(zhì)等放大效應問題，為無菌制劑提供原位壓蓋支持，并為符合cGMP要求的數(shù)據(jù)完整性提供保障。該設備是進行臨床樣品中小批量生產(chǎn)、工藝可行性研究以及最終為工廠選型提供關鍵數(shù)據(jù)的核心平臺。
二、核心定位與目的
1??、工藝放大：?? 主要目的是將在實驗室小試(通常使用幾毫升到幾百毫升物料的凍干機)中確定的基本凍干工藝??放大??到更接近生產(chǎn)規(guī)模(幾十升物料)的條件。
2??、工藝優(yōu)化與驗證：?? 在放大過程中，探索、優(yōu)化和驗證關鍵的工藝參數(shù)，如??預凍速率、凍結終溫、一次干燥(升華)的溫度與真空度、二次干燥(解吸附)的溫度與時間??等，確保工藝的??穩(wěn)健性??和??可重現(xiàn)性??。
3??、物料轉移風險降低：?? 為將來在更大規(guī)模的工業(yè)凍干機上生產(chǎn)時提供可靠數(shù)據(jù)支持，??極大降低??放大失敗、產(chǎn)品質(zhì)量不符合預期(如水分超標、外觀坍塌、復溶性差等)的風險。
4??、批量生產(chǎn)準備：?? 用于生產(chǎn)??臨床研究??或??小規(guī)模市場??需求的產(chǎn)品批次。
5??、設備兼容性測試：?? 測試物料與設備(如西林瓶規(guī)格、托盤等)的兼容性。
6??、模擬生產(chǎn)條件：?? 通常比實驗室凍干機更接近工業(yè)化設備的設計，能更好地模擬實際生產(chǎn)環(huán)境。
7、??法規(guī)符合性基礎：?? 為中試和最終工業(yè)化生產(chǎn)提供符合??GMP規(guī)范所需的關鍵工藝數(shù)據(jù)??和文件基礎。
三、工作原理
中試冷凍干燥機的工作原理基于水的三態(tài)變化，即液態(tài)、固態(tài)和氣態(tài)之間的轉換。在冷凍干燥過程中，物料首先被迅速冷凍至冰點以下，使其中所含的水分結成冰晶。然后，在真空環(huán)境下，通過加熱使冰晶直接升華成水蒸氣，從而達到去除物料中水分的目的。這一過程避免了物料與液態(tài)水的直接接觸，有效防止了物料的氧化、水解等反應，從而保留了物料的生物活性和化學穩(wěn)定性。
具體來說，中試冷凍干燥機的工作過程可以分為以下幾個階段：
1、冷凍階段：將物料置于冷凍室中，通過降低溫度使物料迅速冷凍。此時，物料中的水分轉變?yōu)楸А?br />
2、主干燥階段：在適當?shù)恼婵諚l件下，通過加熱使冰晶升華為水蒸氣。此階段是實現(xiàn)物料干燥的主要過程。
3、輔助干燥階段：進一步提高溫度和真空度，加快水分的脫出速度。此階段主要用于去除物料中殘留的水分。
4、真空加熱階段：通過加熱樣品和減小系統(tǒng)壓力，促使剩余的水分迅速從固態(tài)轉變?yōu)闅鈶B(tài)。此階段完成后，物料即達到干燥狀態(tài)。
四、結構組成
1、制冷系統(tǒng)：包括壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器等部件，用于為冷凍干燥過程提供低溫環(huán)境。
2、真空系統(tǒng)：包括真空泵、真空管道和真空計等部件，用于在干燥過程中維持一定的真空度，以促進水蒸氣的排出。
3、加熱系統(tǒng)：通常采用電加熱或蒸汽加熱方式，用于為物料提供必要的熱量，以促進冰晶的升華。
4、控制系統(tǒng)：包括溫度控制器、真空度控制器和程序控制器等部件，用于實現(xiàn)對整個干燥過程的精確控制。
5、物料處理系統(tǒng)：包括物料盤、物料架和物料輸送裝置等部件，用于裝載和傳輸待干燥的物料。
五、標準操作規(guī)程
??1、預處理階段??：
物料分裝厚度≤20mm(液體)或≤50mm(固體)
預凍終點判斷：物料中心溫度≤共晶點+5℃
??2、運行監(jiān)控??：
每30分鐘記錄真空度、板層溫度、物料溫度
壓力升測試：關閉真空閥后壓升率≤0.5Pa/min
??3、異常處理??：
??真空泄露??：優(yōu)先檢查門密封圈(壽命周期2-3年)
??冷阱結冰過厚??：當冰層≥30mm時需啟動除霜程序
六、應用領域
1、生物醫(yī)藥領域：可用于藥品、疫苗、血清等生物制品的干燥保存。這些生物制品通常對溫度和濕度敏感，傳統(tǒng)的干燥技術容易破壞其生物活性。而通過升華原理進行干燥，有效避免了這些問題，從而保證了生物制品的穩(wěn)定性和安全性。
2、化工原料領域：可用于干燥各種易揮發(fā)、易氧化的化工原料，如有機溶劑、催化劑等。這些原料在儲存和運輸過程中容易受到溫度、濕度等因素的影響而發(fā)生變質(zhì)。通過中試冷凍干燥機進行干燥處理，可以延長其保質(zhì)期并提高其穩(wěn)定性。
3、食品工業(yè)領域：可用于干燥水果、蔬菜、肉類等食品原料。這些食品原料在干燥過程中容易失去原有的色澤、口感和營養(yǎng)價值。通過中試冷凍干燥機進行干燥處理，可以在保留食品原有品質(zhì)的同時，延長其保質(zhì)期并便于儲存和運輸。
七、優(yōu)勢分析
1、干燥效果好：能夠在低溫下實現(xiàn)物料的快速干燥，有效避免高溫對物料性質(zhì)的破壞。
2、干燥過程溫和：物料在冷凍干燥過程中不會發(fā)生明顯的收縮和變形，能夠保持其原有的形狀和結構。
3、產(chǎn)品質(zhì)量高：干燥后的物料含水量低、純度高、易于保存和運輸。
4、節(jié)能環(huán)保：中試冷凍干燥機采用先進的制冷和加熱技術，能夠?qū)崿F(xiàn)高效節(jié)能和環(huán)保減排。
八、維護保養(yǎng)意見
1、定期清潔設備內(nèi)外表面，保持設備整潔。
2、定期檢查制冷系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)等部件的運行狀態(tài)，確保其正常工作。
3、定期檢查控制系統(tǒng)各部件的功能是否正常，如溫度控制器、真空度控制器等。
4、定期更換或清洗過濾器等易損件，以保證設備的正常運行。
5、根據(jù)設備的使用情況和使用環(huán)境，制定合適的維護保養(yǎng)計劃和周期。
