冷冻技术在制药工艺中的应用

姜春杰

哈尔滨凯程制药有限公司 黑龙江哈尔滨 150025

冷冻是把产品进行干燥，就是所说的冷冻干燥措施，可以直接称作冻干。其运用范围十分普遍，特别是在制药方面使用的多，包含了制冷以及真空措施等很多分类，由于受到的阻碍要素比较多，还有很多地方要整改。

一、冷冻技术工作原理

为了生存，人类每天都需要摄取食物中所含有的水份;为了生存，人类保存食物、药物必须要除去水份，为了更好的生存，人类很多生活资料必须要彻底的去除水份。干燥技术是保证物质不变质的主要方法之一，是目前社会生产领域中最为常见的工作。冷冻干燥技术作为一项干燥新技术，在近年来的社会发展中得到了广泛的应用，尤其是在食品生产、药品生产和农副业加工等领域中，更是成为产品保鲜、保质的主要手段。药品冷冻技术在应用中是集制冷、真空技术为一体的综合性技术，但在工作中，由于冷冻干燥技术的应用容易受到外界环境的干扰，为此必须要提前进行严格的改革和设计，促使这门技术在应用中朝着理想、可靠的方向发展。药品的冷冻干燥技术的应用是一个从药品的准备、预冻、升华乃至吸收干燥、密封为一体的工作环节，其在工作中主要的工作原理是在低温作用下，将药品中的溶液迅速冻结，进而在真空的条件下进行升华干燥，同时出去在这个时候所产生的冰晶问题，再通过分解作用来去除药品中存在的水份，最终得到干燥的药品。

二、冷冻干燥技术特点

首先，冷冻干燥措施要在低温的条件下开展，例如蛋白质、微生物措施等这些对热比较敏感的材料性质不会发生改变，就不会改变其生物性质；冷冻干燥时没有牵扯到物理、化学以及酶的改变，确保化学组织的完整；并且冷冻干燥药剂分装要在药剂冰冻之前进行的，能够掌控好药剂的分量；冷冻干燥措施确保药剂冷冻的状态、颜色以及大小都不会出现变化；冷冻干燥容积是使用无菌水进行调制的，并且要进行过滤、灌装，确保所含杂质量最少；冷冻干燥措施所生产的物质多孔、松散、具有脆性、易溶于水、能够快速整体的溶解，在临床上很方便运用。不过也具有一些不足：程序过于繁琐、时间久、设施成本昂贵、使用能源多、技术要求高等。不过整体来说，其带来的利益还是要多于缺陷的。

其次，冻干措施的道理与程序。冷冻干燥措施能够经过升华的形式除去生物中所含的水份以及别的液体，水在固体、液体、气体中处于一个均衡的状态，水在变化时，压力较低，能够从固体直接升华为气体，这个步骤就是冷冻干燥原理中运用的物理学。一般在真空程度在适宜的温度下的饱和状态蒸汽压的二分之一到四分之一时进行冷冻干燥。

三、冷冻技术在制药工艺中的应用

冷冻干燥的全过程包括预冻、升华干燥和解析干燥三个阶段，各阶段都有各阶段的要求，不同物料的要求也不尽相同。冻干产品的质量与制品的浓度，罐装的厚度，容器的形状、容量、口径及热导性，各阶段的工艺设计及控制手段均直接相关。

1、预冷冻阶段

预冷冻阶段需要把物料在极短的时间内迅速的进行冷冻，使待处理的物料温度降至共晶点以下，物料充分冻结。在预冻过程中，物料所需的最低冻结温度、物料所需的冻结时间以及物料的降温速度都需要严格的确定，每一项内容都与冻干质量息息相关。物料的不同其冻干温度也不同，降温速度影响冻结快慢，冻结快慢影响物料中冰晶颗粒的大小，而冰晶颗粒的大小会影响物料结构以及下一步冻干的升华速度。冻干的速度太快会增大冰晶，细胞死亡就是冰晶过大造成的，如果冻干的速度太慢，就会造成资源与时间不必要的浪费。保证冻干产品的最终质量，预冻阶段符合操作标准非常重要。

2、升华干燥阶段

升华阶段是冷冻干燥的重要阶段，主要是通过升华将物料中的水份分离出来。目的是将水份和物料分离，所以升华过程不能出现冰的溶化。升华阶段要遵守两个原则：一是不能出现冰的溶化；二是冰周围的水蒸汽必须低于物料冻结点的饱和蒸汽压。升华需要一定的热量，所以在升华过程中为了保证升华质量，要持续不断的提供热量维持升华的正常进行。而且水蒸汽增多气压会增大，水蒸汽压要低于要求的饱和蒸汽压，就需要不断的放出水蒸汽。

3、解析阶段

物料经过升华阶段的处理后，物料中冻结的冰升华与物料分离，但预冻阶段未冻结的水份还残留在物料中，水份大概占10%。为了保证物品存放时间够长，要将其与物料分离开，也就是解析干燥阶段，将水份占的比例降到2%。该阶段需要在制品温度的可行范围内将温度升高，将水分子从物料中分离出来。

四、冷冻干燥技术应用需注意的问题

生物制药行业迅速发展离不开生物技术的支持，生物制药技术的发展研制出了很多新药，这些新药的出现，对于人们的疾病治疗起到了良好的作用，可见生物技术对生物制药有着极其重要的作用。生物制药的生产环境急需得到提高、保存条件急需得到改善，生物制药行业因为生物技术的发展程度受到了一定阻碍。因此，生物制药行业的发展依赖于冷冻干燥技术，冷冻干燥技术解决了生物制药生产过程中的较多问题，在很大程度上促进了制药业的大力发展。在预冻阶段，要根据不同物料的自身情况来确定其冻结的最低温度，还要按照物料的特点确定适合的降温速度和降温时间。如果降温条件不恰当会影响制品的质量，降低真空的效率。在升华阶段，水份升华成为水蒸汽会使容器内压强升高，要不断抽取其中的水蒸汽，保持气压维持在标准水平，同时，气压不能过低，否则会减慢冰的升华速度。所以，在升华阶段，要严格控制容器内气压和温度的稳定。在干燥阶段，提高温度时要注意温度要在制品所能承受的范围内，使温度达到水能解析的条件进行干燥。在真空冷冻干燥技术过程中，一定要注意这些事项。

五、结束语

随着社会经济的发展和人民物质生活水平的日益提高，人们对身体健康也提出了新要求。药品作为保障人类身体健康的重要成分，如何保证药效的稳定性、药物的高质性深受业内人士的重视。在制药生产过程中应用冷冻干燥技术必将为医学发展提供技术依托，为医治人类的病患，保障人的身体健康必将发挥更积极的作用。