关于冷冻干燥的原理应用和探讨

1冷冻干燥的基本原理冷冻干燥是将配制的溶液，在冰冻的状态下通过低压升华和解吸附的方法，使制品内的水分减少到使其在长时间内无法维持生物学或化学反应的水平。
饱和蒸汽压图可以看出，固态的水和液态的水一样在不同的温度下都具有不同的饱和蒸汽压。在低于其饱和蒸汽压的真空下，水分即被升华。在冷冻干燥时，通常所采用的真空度约为相应温度下饱和蒸汽压的1/2~1/4. *冷趟髓称为1升升华干燥从水f的物态1三相（图及冰的ublishing在压力低于三相点t压力s时IV固1态冰1转化为气态称为纯水的相平衡图图中以压力为纵坐标，曲线AB、AC、AD把平面划分为三个区域，对应于水的三种不同的集聚态。曲线AC称为融解曲线，线上冰水共存，是冰水两相的平衡状态，不能无限向上延伸，只能到2x108Pa和-20C左右的状态，再升高压力会产生不同结构的冰，相图复杂。曲线AD称为蒸发（汽化）或冷凝曲线。线上水汽共存，是水汽两相的平衡状态。AD线上的D点是临界点，该点为218x 107Pa、温度374C.曲线AB称为升华或凝聚曲线，线上冰汽共存，是冰汽两相的平衡状态。从理论上讲，AB线可以延伸到零度，真空冷冻干燥基本的原理就在AB线上。AB线也是固态冰的蒸汽压曲线，表示该温度下冰的蒸汽压。
表不同温度下冰、水的饱和蒸汽压温度（压力（Pa）温度（°c）冷冻干燥的药液首先被冷冻，药液中的水被冻结成冰晶体，药物成分被限制在冰晶之间。在维持冻结状态的同时，冰冻物质置于水蒸气分压力低于水的三相点压力的低气压中，冰晶体直接升华为气体。升华的同时，伴随着大量的解吸附作用，从而可以除去制品中的水分、游离水和部分工艺溶媒，由于冰晶体的升华，使制品中留下大量的枝状空隙，致使冻干后的干固体物质包含无数的微小孔隙，在使用时，水可以容易地渗透到这些孔隙中去，进行迅速的再溶解（复水性好）。在冰晶体升华干燥过程中，物质的重要组分被保留并成型。因此干品的形状和冷冻态的湿体形状是一致的，同时，由于干燥过程是在低温条件下进行的，药物受破坏的程度及挥发性组分的损失小。
在升华干燥的过程中，随着升华的进行，水分和能量同时减少，保持制品一定的升华速度要供给热量，使其处于“匀速升华”的干燥状态。但此热量必须加以控制，不能因加热而增加制品的温度，致使形成制品的局部熔融或液化。药物制品的升华干燥过程是冻结干燥的主要干燥阶段，也称为一次在这个过程中，应达到以下要求：①使热量能够通过玻璃瓶或托盘从隔板转换到冻结冰晶体内，传导至制品的表面上；②冰晶体的升华以及升华过程中产生的水蒸气通过制品的干燥部分枝状孔隙，扩散到制品的表面层；③从制品表面来的水蒸气通过制品容器进入真空冷凝器（水分捕集器）；④水蒸气能够在真空冷凝器中凝结成冰。
2二次干燥尽管在一次干燥过程中，绝大部分水能随同冰晶体的升华而排除，但为了获得尽可能好的干燥效果，应进行二次干燥。如果将未经二次干燥的制品置于室温下，制品中足量的水分会迅速使制品分解。二次干燥的目的是进一步去除制品中低温的、一次干燥中尚没能随着冰晶体升华的水分。
3冻干制剂工艺的优缺点31优点①工艺过程对组分的破坏程度小；②热畸变极其微弱，对不耐热药物特别适合；③药剂为液体，定量分装比粉剂或片剂精度高；④用无菌水溶液调配且通过除菌过滤、灌装，杂质微粒小、无污染；品为多孔结构，质地疏松，较脆，复水性能好，重复再溶解迅速完全，便于临床使用；⑥冻结物干燥前后形状及体积不变化；⑦干燥后真空密封或充氮密封，消除了氧化组分的氧化作用。
32缺点①设备造价高；②工艺时间长（典型的干燥过程周期需要二十小时左右），生产成本高；③能源消耗大；④工艺控制的要求高。
4适用范围冻结真空干燥工艺特别适用于以下制剂：①理化性质不稳定，耐热性差的制品；②细度要求高的制品；③灌装精度要求高的制剂；④使用时能迅速溶解的制剂；*经济价值高的制剂。
5冷冻干燥所用设备冷冻干燥的操作在冷冻干燥机内完成。冷冻干燥机主要结构有制冷系统、真空系统、热交换系统、冷冻干燥室和电器仪表控制系统等；主要部件分干燥室、凝结室、冷冻机组、真空泵和加热装置等。
制品的冻干在干燥室内进行，干燥室的内部材料包括隔板等主要部件均用316或304不锈钢制。两排冷管及两排热管浇注其中，分别用于对产品的冷却和加热。干燥室顶部装有真空传感器，能将其中真空度转化成电信号显示。与干燥室相连接的是冷凝器，冷凝器内装有螺旋式冷气盘管，其工作温度低于干燥室内药品的温度，低可达-60.主要用于捕集制品的水气，并使之在盘管上凝结，从而保证冻干过程的顺利完成。
真空系统包括机械泵（旋片式真空泵）和增压泵（罗茨真空泵）。一般先采用机械泵将系统真空抽到10mmHg柱以下，再用增压泵将工作真空度抽到小于a5mmHg柱。
制冷系统向热媒系统和真空冷凝器提供冷源。由于温度干：燥阶段。2011ChhaAcad咖icJournalElectronicPublis较I，设备通常采用1两种制哜剂的复迭式双级制冷压缩机。
现在也有采用双级螺杆式制冷压缩机来冷却热媒的，即仅使用一种共沸制冷剂如R502来达到深度冷却的目的。
热交换系统通常由一个加热器和两个热交换器及热媒循环泵组成。通过隔板向冻干箱内制品提供冻干过程所需的冷量和热量，系统和制品间热交换的方式一般分为直接法和媒体间接法两大类型。在热媒系统中一般设置大流量的循环泵，靠循环泵驱使大流量的媒体强制循环，通过具有优良换热性能的热交换器进行热传导，来获得较高的热交换效率和均匀的隔板温度。该系统的关键是使用的热媒介质。由于整个冻干工艺周期内不仅热媒介质的温差悬殊，且持续时间特别长，因此，热媒应具备下述理化性质：良好的粘滞性能，粘度不随温度变化而变化；热稳定性好，无论在低温或高温都有很高的稳定性；低凝固点，高沸点，高比热；药物不良反应*含水量低，无毒性或低毒性。
仪表控制系统：冻结真空干燥机的运行过程己从手工控制、机电、光学震荡器发展到现在的计算机程序控制。冻干工艺过程的各个阶段一般采用计算机编程控制。各种温度、真空度信号分阶段集中调控，由各阶段的热工参数组成完整的自控系统并将全过程的各种温度、压力数值由记录仪自动记录下来。近年来还出现了将冻干机的核心控制单元与性能曰益增强的微型计算机相接，构成一台微机对一台或多台冻干机进行监控调节的智能化集中控制系统，控制系统的显示界面也曰益迅速地由数显方式向微型计算机图形界面转移。