凍干機性能驗證方法的建立和應用

魯高升

摘要：文章目的主要建立真空冷凍干燥機（凍干機）性能驗證方法，對LYO（SIP，CIP）型凍干機性能進行驗證。方法：根據2010版藥品生產和質量管理規范（GMP）指南的要求，對凍干機真空、在線清洗和滅菌系統（CIP/SIP）、板層溫度均勻性等性能指標進行測試，驗證其是否符合產品工藝需求。結果：凍干機抽極限真空至1Pa以下；在線清洗覆蓋率100%；在線滅菌完全，各溫度點F0>30min；板層均勻性溫度保持在-50℃、0℃和50℃時，各板層所有測試點在同一時刻溫度最大值與最小值溫差≤2℃。結論：通過測試驗證，所用凍干機各項性能可滿足生產要求。

關鍵詞：凍干機；性能驗證；真空；在線CIP/SIP；溫度均勻性

引言

真空冷凍干燥是在低溫低壓條件下去除液體物料中絕大部分的水分，使之成為含水率極低的干品的一種干燥方法，這種低溫干燥方法由于它具有其它熱干燥方法無法比擬的優越性，已經被廣泛應用于現代醫藥，如抗生素、生物制品、高級營養品等行業的大生產中。真空冷凍干燥機（簡稱凍干機）就是實現這種干燥的專用設備。在國外，上世紀三、四十年代就有應用，國內的工業生產中應用凍干機則要晚幾十年，起步于九十年代。這種早期的凍干機性能普通，功能也比較簡單，隨著科學技術的飛速發展，如今的凍干機已成為性能優越，功能齊備且能實現全過程自動控制的先進設備，完全能滿足現代化大生產的需要。經幾十年的發展和幾代人的努力，對于提高凍干機的性能我們取得了一定的經驗，在此就兩個局部性問題談一談。

1材料與方法

1.1驗證材料

材料包括測試儀器和指示劑兩部分。（1）測試儀器。NanoVACQ Temperature溫度驗證系統（法國TMI Orion公司）；Sartorius Sartocheck-4型完整性測試儀（德國賽多利斯集團）。（2）指示劑。滅菌生物指示劑（ATCC7953上海福澤醫藥器材有限公司）。

1.2驗證方法

1.2.1凍干機極限真空

凍干機主要包含干燥箱、冷凝器、以及真空系統等其它的功能子系統。干燥箱的主要功能是給制品在真空冷凍干燥過程中提供密閉的環境，保證整個凍干過程的真空狀態。冷凝器采用與干燥箱連體的立式圓桶形冷阱，冷阱將放置在干燥箱的后部，冷阱盤管將通過氟利昂來進行制冷，可達到的最低溫度為-75℃，用于捕獲水汽。干燥箱和冷凝器通過大通徑的、液壓驅動的主蘑菇閥進行隔離和相通。真空系統包括主真空泵、真空泵隔離閥和羅茨泵，羅茨泵作為前級泵目的是提高主真空泵的吸氣壓力，加快抽空速度，減少抽空時間。為了檢測其工作狀態，分別在干燥箱和真空系統管路上安裝了真空度的傳感器，對凍干機的極限真空性能進行檢測。

凍干機極限真空測試是確保干燥箱表面干燥前提下運行程序，在冷凝器溫度達到-45℃時，啟動真空系統對冷阱進行抽空，一定時間后打開蘑菇閥，以排除不凝性氣體和捕獲水汽進行抽拉真空，直至箱內達到極限真空。

1.2.2凍干機在線清洗CIP覆蓋率

（1）在整個凍干腔體的內表面噴灑一層維生素B2水溶液，濃度為20mg/L，特別注意難以清洗部位（如管口，箱體頂部和板層下方）要噴灑完全。開啟注射用水，啟動CIP循環，完成CIP后，用熒光燈照射檢查腔體內表面，尋找是否殘留有維生素B2熒光物部位，進行3次重復的測試。（2）合格標準。CIP清洗后的腔體內部表面無可見熒光物，清洗覆蓋率100%（參考藥用真空冷凍干燥機行業標準JB/T20032-2012）。

1.2.3凍干機在線滅菌SIP測試

（1）前校準方法。驗證前將驗證用溫度探頭和標準溫度探頭同時放入溫度干井，進行前校準；設置溫度為100℃、132℃及121℃，進行3點校準；校準讀取偏差應≤0.5℃。（2）將校準后的溫度探頭通過驗證口接入凍干機內，放置24支度探頭，探頭覆蓋凍干機干燥箱箱體、各板層以及復壓系統。運行凍干機的SIP程序，滅菌溫度121℃，滅菌時間30min。進行3次重復測試。驗證測試完成后將使用溫度探頭進行后校驗，校驗點設置為121℃，后校驗讀取偏差應≤0.5℃。（3）凍干機滅菌生物指示劑挑戰測試。在每一個溫度探頭附近各放置1支生物指示劑（1～24#），探頭編號與指示劑編號一致，凍干機的SIP程序結束后取出指示劑進行培養。（4）合格標準。依據國家標準GB-8599-2008“大型蒸汽滅菌器技術要求自動控制型”，滅菌階段同一時刻溫度最熱點與最冷點的溫度偏差≤2℃，溫度最小值≥121.0℃；依據衛生部令第79號“藥品生產質量管理規范（2010年修訂）”，同時結合產品工藝要求，各溫度點F0≥30min，滅菌生物指示劑在線滅菌后應無菌生長。

1.2.4凍干機板層溫度均一性測試

（1）前校準方法。驗證前將驗證用溫度探頭和標準溫度探頭同時放入溫度干井，進行前校準；設置溫度為-50℃、0℃及50℃，進行3點校準；校準讀取偏差應≤0.5℃。（2）干燥箱有10塊有效板層和1塊溫度補償板層，板層溫度范圍可從-55℃至+80℃，將校準后的溫度探頭通過驗證口接入凍干機內，放置55支度探頭，每塊板層四個角和中心各一個探頭。運行凍干機的板層均一性驗證程序，進行3次重復測試。

2結果

2.1凍干機抽真空測試結果

凍干機抽真空程序，抽真空速率和極限真空均在標準要求以內。抽氣速率：箱體壓力下降至10Pa的時間應≤30min；極限真空：≤1Pa。

2.2凍干機在線清洗CIP覆蓋率測試結果

對噴灑維生素B2水溶液的凍干腔體進行在線清洗CIP測試，3次重復試驗觀察結果顯示均無可見熒光物，清洗覆蓋率為100%。

2.3凍干機在線滅菌SIP測試結果

SIP后采用水浸入法檢測呼吸器濾芯完整性，WIT或WFT值符合氣體濾芯完整性標準。同時溫度探頭溫度曲線均在121℃以上，滅菌后滅菌生物指示劑培養結果為陰性，無菌生長。

2.4凍干機板層溫度均一性測試結果

板層均勻性溫度保持在-50℃、0℃和50℃三個溫度控制點時，各板層所有測試點在同一時刻溫度最大值與最小值溫差≤2℃。

3討論

由于一體化凍干機采用冷凝器在干燥箱下方的整體結構，產品中逸出的水蒸汽能迅速地均勻地流向冷凝器表面。即使沒有真空泵的導流作用，冷凝器仍然保持很高的效率，能充分捕捉制品表面逸出的水蒸汽，保持箱體內的真空度不降低。當箱內真空度達到設定值后，維持密閉箱內真空度的“泵”是高效的冷凝器而不是真空泵組，因此，一體化凍干機的真空泵組的吸氣口不放置于冷凝器的底部，而位于冷凝器盤管中心的上方。并且，從真空泵組到箱體之間的抽氣管路上裝有氣動隔膜閥，需要抽氣時，隔膜閥打開，使箱內壓力下降，當真空度到達設定值時，隔膜閥關閉。由于冷凝器捕水效率高，箱體真空度可在相當長的一段時間內保持穩定，正因為如此，隔膜閥也一直保持關閉狀態。只有當箱內壓力高于設定值時，隔膜閥才重新自動打開，真空度達到設定值時又關閉，這樣，一方面可以控制箱內真空度不會太低，以維持一定的熱對流，提高傳熱效率。同時，箱內真空度很穩定，既使在突發的情況下，也不會產生真空泵組和冷凝器中的氣流返流到干燥箱的現象，大大減少了壓力波動的可能性；另一方面也提高了安全性，因為，在第一次干燥階段，不需要太低的壓力。由于隔膜閥大部分時間處于關閉狀態，在一定程度上，可避免在高真空條件下出現真空泵內的油蒸汽的返流現象。

本研究通過實踐一系列的測試方法，建立一套適用于公司凍干機性能驗證的方法，為今后凍干機驗證及生產工作的順利開展提供依據。

參考文獻

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（作者單位：浙江昌海制藥有限公司）