真空冷凍干燥技術在生物制藥中的應用

摘 要：近些年，隨著我國科學技術的快速發展，我國的各個行業也有了很大程度的進步，真空冷凍干燥技術在生物制藥方面也有很重要的應用。文章主要介紹真空冷凍干燥技術的原理以及真空冷凍干燥技術在生物制藥方面的應用，闡述了真空冷凍干燥技術的注意事項和在生物制藥方面的優點。

關鍵詞：真空冷凍；干燥技術；生物制藥；技術原理

引言

真空冷凍干燥技術在20世紀初出現到現今已經有了很大程度的改進，同時，它在各行業也有廣泛的應用。真空冷凍干燥技術在生物制藥行業的應用，對藥物的生產制造起到了關鍵性的作用。真空冷凍干燥技術與傳統的干燥技術相比，生產的藥物制品質量較高，保存時間也相對較長，該技術在生物制藥方面的應用有效促進了生物制藥行業的發展。

1 相關概念

1.1 真空冷凍干燥技術

真空冷凍干燥技術是一項對食品和藥品進行色、保鮮、保質的高新脫水技術。在二十世紀初，真空冷凍干燥技術就已經出現，但是技術不太成熟不能達到廣泛應用的程度。而如今在市場上可以看到玲瑯滿目的真空冷凍干燥食品。真空冷凍干燥簡稱凍干，是將濕物料或溶液在較低的溫度（-10℃～-50℃）下凍結成固態，然后在真空（1.3～13帕）下使其中的水分不經液態直接升華成氣態，最終使物料脫水的干燥技術。該技術在現今應用廣泛，主要表現在食品和藥品方面，用來長期保存物品。

1.2 生物制藥

生物制藥是生物技術在醫學中的最大應用，生物藥物是指運用微生物學、生物學、醫學、生物化學等的研究成果，從生物體、生物組織、細胞、體液等，綜合利用微生物學、化學、生物化學、生物技術、藥學等科學的原理和方法制造的藥物。我國生物技術藥物的研究和開發起步較晚，在近幾年才發展起來。生物制藥技術在醫學方面有很重要的地位，可以用于生產稀缺的藥品。在生物制藥中，也會應用到真空冷凍干燥技術，以便長期保存藥品使其內部結構不發生變化。

2 真空冷凍干燥技術原理

真空冷凍干燥技術是通過低溫處理將待冷凍干燥的物品凍結，在真空的條件下，使凍結的物品里的水份直接升華成水蒸氣，使其與物品分離開。而后經過速凍倉凍結和干燥倉干燥處理后，進行真空包裝。真空冷凍干燥技術能保持生產的產品生物活性不變、結構牢固、外觀色澤好、殘余水分少。

3 真空冷凍干燥技術在生物制藥方面應用的意義

生物制藥產業要依靠生物技術不斷發展，生物技術研制出來的產品，在醫學上應用廣泛，在治療疾病方面有重要的意義。由于藥物與人們的身體健康息息相關，疾病的治療必須依靠藥物，所以藥物的安全非常重要。生物制藥對生產環境和技術水平要求非常高，低溫和干燥等生產環境必須要符合要求。真空干燥冷凍技術在生物制藥方面的應用，不僅能夠滿足生物制藥的生產環境要求，而且在生物制藥產品的保存方面有很重要的作用。因此，真空冷凍干燥技術在生物制藥方面的應用對生物制藥產業有重要意義，極大的促進了生物制藥產業的發展。

4 真空冷凍干燥技術在生物制藥中的應用

4.1 真空冷凍干燥技術的應用背景

隨著生物技術的不斷發展，生物制藥產業也有了迅速的發展。在疾病的治療過程中，出現了許多新型的藥物，可見生物制藥在疾病治療方面的重要作用。由于人們對藥品的生產環境以及保存條件需求的提高，生物技術的局限性一定程度地阻礙了生物制藥產業的發展。因此，真空冷凍干燥技術在生物制藥產業的應用對生物制藥產業有重要意義，解決了生物制藥過程中的問題，極大的促進了生物制藥產業的發展。

4.2 凍干機性能的選擇

凍干機是真空冷凍干燥操作需借助的重要設備，用于制品的冷凍，為其提供合適的冷凍環境。隨著經濟的發展，越來越多的冷凍機進入到市場，市場中優勢的冷凍機混雜，所以在選擇凍干機時，要對凍干機的性能進行了解。首先，要檢測其凍干技術是否合格，其次，凍干機工作的安全性也不能忽視。凍干機工作時內部會有氣壓和溫度的變化，所以箱體、板層不能承受相應的壓力，很有可能會出現安全事故。合格的凍干機應在規格的容量、隔板性能、箱體真空環境等方面都能符合標準。

4.3 真空冷凍干燥技術的應用過程

4.3.1 預凍階段。預凍就是把待處理的物料進行凍結，降低溫度使其迅速達到物料的共晶點之下，讓物料凍結。在凍結過程中，要依據物料的自身情況確定凍結的最低溫度、降溫時間、降溫速度。不同的物料凍結的溫度不同；降溫的速度影響著凍結的快慢，凍結的快慢與物料中冰晶顆粒的大小相關，從而間接影響到物料的結構和接下來的升華速度。凍結速度過快會使產品冰晶過大，而過快會造成細胞死亡；降溫時間如果過長會浪費時間和資源。要想提高最終產品的質量，就要保證預凍階段操作符合標準。

4.3.2 升華階段。升華階段是冷凍干燥的重要階段，主要是通過升華將物料中的水份分離出來。目的是將水份和物料分離，所以升華過程不能出現冰的溶化。升華階段要遵守兩個原則：一是不能出現冰的溶化；二是冰周圍的水蒸汽必須低于物料凍結點的飽和蒸汽壓。升華需要一定的熱量，所以在升華過程中為了保證升華質量，要持續不斷的提供熱量維持升華的正常進行。而且水蒸汽增多氣壓會增大，水蒸汽壓要低于要求的飽和蒸汽壓，就需要不斷的放出水蒸氣。

4.3.3 解析階段。物料經過升華階段的處理后，物料中凍結的冰升華與物料分離，但預凍階段未凍結的水份還殘留在物料中，水分大概占10%。為了保證物品存放時間夠長，要將其與物料分離開，也就是解析干燥階段，將水份占的比例降到2%。該階段需要在制品溫度的可行范圍內將溫度升高，將水分子從物料中分離出來。

5 真空冷凍干燥技術存在的問題

5.1 技術理論不純熟

真空冷凍干燥技術從20世紀就已經出現，距今已有近百年，雖然發展時間不短，但真空冷凍干燥技術仍然存在一些缺陷。在技術的探索過程中，由于沒有相關資料參考，也沒有富有經驗的專家指導。所以需要科學家們一次一次地從失敗中找到教訓，進行不斷地修補改正，一步步探索出真空冷凍干燥的技術。因此，當今的真空冷凍干燥技術仍不純熟，還有許多需要改進的方面。

5.2 真空冷凍干燥技術實用的環境要求比較高

根據真空冷凍干燥的生產環境可知，其操作的環境要求非常高。因其升華階段必須保證不能出現冰的融化，否則會影響制品的質量，所以，溫度控制要達到標準的要求。在干燥階段，要想達到預想的效果，要保證操作環境密閉，同時空氣的濕度也要恰到好處。真空冷凍干燥技術，顧名思義，其環境必須是真空，也就是容器密閉。并且，因真空冷凍干燥過程有氣壓的沖擊，所以對容器的硬度要求比較高。

5.3 真空冷凍干燥技術價格比較昂貴

由于真空冷凍干燥的技術比較復雜，包括三項技術：預凍階段；升華階段；干燥階段。技術操作需要一流的專業技術人員指導。其技術設備比較先進，與一般設備相比，市場價格比較高。真空冷凍干燥技術對操作環境要求非常苛刻，要想達到操作環境的高要求，必定要耗費大量的資金。因此，真空冷凍干燥技術的價格比較昂貴，在生物制藥方面應用時，只適用于對一些稀少和短缺的藥物進行真空冷凍干燥不能廣泛使用。

6 真空冷凍干燥技術的注意事項和在制藥方面的優點

6.1 真空冷凍干燥技術的注意事項

在預凍階段，要根據不同物料的自身情況來確定其凍結的最低溫度，還要按照物料的特點確定適合的降溫速度和降溫時間。如果降溫條件不恰當會影響制品的質量，降低真空的效率。在升華階段，水分升華成為水蒸氣會使容器內壓強升高，要不斷抽取其中的水蒸氣，保持氣壓維持在標準水平，同時，氣壓不能過低，否則會減慢冰的升華速度。所以，在升華階段，要嚴格控制容器內氣壓和溫度的穩定。在干燥階段，提高溫度時要注意溫度要在制品所能承受的范圍內，使溫度達到水能解析的條件進行干燥。在真空冷凍干燥技術過程中，一定要注意這些事項。

6.2 真空冷凍干燥技術在制藥方面的優點

與傳統的干燥技術相比，真空冷凍干燥技術具有許多優點。首先因為技術的升級，真空冷凍干燥技術不會破壞制品的內部結構，而傳統的干燥技術會使得生物制品的形態及外觀受損。真空冷凍干燥技術在升華階段，水分會直接升華與物料分離，在物料內部都會留下孔隙，從而保持了制品的生物活性。并且，真空冷凍干燥技術可以用于對高溫條件容易變質的物料進行干燥，因為真空冷凍干燥技術是在低溫的條件下進行的，幾乎不破壞制品的結構。而且真空冷凍干燥的操作環境污染少、雜質少，生產的生物制品比普通干燥技術生產的制品存放時間長。

7 結束語

生物制藥方面舊的生物技術不能滿足人們對生物制品的高要求，但隨著真空冷凍干燥技術在生物制藥方面的廣泛應用，生物制藥行業得到了快速的發展。真空冷凍干燥技術包括三個階段：預凍階段、升華階段、解析階段，經過介紹各階段的目的和過程，總結了真空冷凍干燥技術在生物制藥方面應用的意義和優點，同時也分析了當前真空冷凍干燥技術存在的問題。真空冷凍干燥技術是生物制藥發展過程不可缺少的技術，對生物制藥的行業的發展有重要的作用。

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