一、什麽是醫藥凍幹機？
醫藥凍幹機是一種通過冷凍幹燥技術將液態藥品(如疫苗、蛋白製劑、抗生素)轉化為固態粉末的設備，在低溫、真空環境下移除水分(升華)，大限度保留藥物活性成分，延長保質期，並提高穩定性。
核心目標：滿足GMP標準，生產無菌、穩定、易複溶的凍幹製劑(如注射用粉針劑)。
二、工作原理：凍幹三階段
1.預凍階段
藥品在凍幹箱內降溫至 -40℃ ~ -80℃，使水分凝固為冰晶。
關鍵控製：降溫速率需低於藥品的共晶點溫度，避免冰晶過大破壞活性成分。
2.一次幹燥(升華幹燥)
抽真空至 0.1~0.3 mbar，對凍幹箱加熱(控溫在 -20℃~0℃)。
冰晶直接升華：冰→水蒸氣(不經過液態)，移除90%以上水分。
3.二次幹燥(解析幹燥)
升溫至 20℃~40℃，進一步移除結合水(吸附在藥品分子上的水分)。
最終產品含水量 ≤1%~3%(確保長期穩定性)。
三、核心係統與組件
1.凍幹箱(幹燥腔)
材質：316L不鏽鋼，內壁電解拋光。
設計：
層板可調溫，溫度均一性 ±1℃。
無菌設計，符合GMP潔淨要求。
2.真空係統
真空泵組：幹式螺杆泵或油旋片泵+冷阱保護。
真空度控製：精度達 0.01 mbar。
3.製冷係統
壓縮機：雙級複疊製冷，冷媒R404A/R508B。
冷阱：溫度 ≤ -60℃。
4.加熱係統
矽油循環：精確控溫，避免局部過熱。
安全冗餘：超溫自動切斷保護。
5.控製係統
自動化：PLC+觸摸屏，預設凍幹曲線。
數據追溯：符合FDA 21 CFR Part 11。
報警係統：實時監測真空泄漏、溫度偏差、壓力異常。
四、製藥行業核心應用
1.生物製品
疫苗(新冠mRNA疫苗、流感疫苗)、單克隆抗體、幹擾素。
優勢：保護蛋白質空間結構，避免熱變性。
2.抗生素與抗癌藥
青黴素類、頭孢菌素、紫杉醇脂質體(提高穩定性)。
3.診斷試劑
酶標記物、熒光探針(凍幹後延長貨架期)。
4.製劑
脂質體、納米粒、微球(控製粒徑分布，避免聚集)。
五、選型要點(製藥企業視角)
1.產能匹配
箱體麵積：從0.1㎡(研發)→ 50㎡(生產型)，計算西林瓶裝載量(如Φ20mm瓶：100瓶/㎡)。
中試型：需兼容小批量生產與工藝開發。
2.合規性設計
GMP認證：設備材質、焊縫、坡度符合ASME BPE標準。
驗證文件：提供DQ/IQ/OQ/PQ(設計/安裝/運行/性能確認)支持。
3.功能擴展
壓塞係統：層板自動下降壓膠塞(減少人工汙染風險)。
共晶點測試：集成電阻/溫度探頭，精準確定預凍溫度。
4.能耗與成本
節能設計：中隔閥(隔離箱體與冷阱，減少冷量損失)。
耗材成本：真空泵維護周期、製冷劑補充頻率。
六、凍幹工藝開發關鍵點
1.配方優化
添加凍幹保護劑(蔗糖、甘露醇、海藻糖)，減少冰晶損傷。
2.凍幹曲線設計
通過升華為主導的控溫模式(控製板溫<產品坍塌溫度)。
3.質量控製
水分檢測：卡爾費休法。
外觀檢查：蛋糕體結構均勻(無塌陷、熔融)。
七、凍幹 vs. 其他幹燥技術
| 特性 | 凍幹（Lyophilization） | 噴霧幹燥（Spray Drying） |
| 溫度 | 低溫（-40℃~40℃） | 高溫（進風150℃~220℃） |
| 活性保留 | ＞95%（蛋白質/疫苗） | 60%~80%（熱敏感成分易失活） |
| 產品形態 | 多孔疏鬆蛋糕體（易複溶） | 致密顆粒（複溶慢） |
| 成本 | 高（設備/能耗） | 較低 |
