藥品凍干是利用溶液經(jīng)冷凍凍結(jié)在低溫低壓的條件下，從凍結(jié)狀態(tài)不經(jīng)過液態(tài)直接升華，去除掉水分完成干燥的一個(gè)過程，可以使凍干后的藥品保持原有的理化性質(zhì)和藥物活性，且其有效成分損失很少。凍干后的產(chǎn)品由于自身的疏松結(jié)構(gòu)，可以遇水復(fù)溶，具有含水量極低的特性，可以長期保存。
根據(jù) 2010 新版 GMP 要求，產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝及關(guān)鍵設(shè)施、設(shè)備應(yīng)當(dāng)按照驗(yàn)證方案進(jìn)行驗(yàn)證，而凍干機(jī)的性能則會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量，如產(chǎn)品的性狀、水分等。對(duì)凍干機(jī)的相關(guān)功能進(jìn)行確認(rèn)，可以確保凍干機(jī)能夠按照既定的凍干工藝進(jìn)行運(yùn)行，保證藥品凍干過程的穩(wěn)定性，使制成的凍干粉針劑能有效地防止水溶液不穩(wěn)定造成藥物的降解，冷凍干燥后其真空狀態(tài)能有效消除氧氣對(duì)藥品的氧化作用，從而大大改善藥品的貯藏穩(wěn)定性。
1、 凍干機(jī)箱體結(jié)構(gòu)和內(nèi)部系統(tǒng)組成
1.1 凍干機(jī)箱底結(jié)構(gòu)組成
凍干機(jī)的箱體結(jié)構(gòu)一般由以下結(jié)構(gòu)組成：箱體、箱門、隔板、冷阱和主閥。
1.2 凍干機(jī)內(nèi)部系統(tǒng)組成
凍干機(jī)的內(nèi)部系統(tǒng)由液壓系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)、熱媒循環(huán)系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、通氣系統(tǒng)、CIP 系統(tǒng)、SIP 系統(tǒng)、排水及水環(huán)泵干燥系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。
（1）液壓系統(tǒng)：用于箱門、隔板和主閥等液壓控制和運(yùn)動(dòng)。
（2）氣動(dòng)系統(tǒng)：包括一系列啟動(dòng)閥門。
（3）熱媒循環(huán)系統(tǒng)：采用多個(gè)循環(huán)泵、多個(gè)板框換熱器，換熱回路上帶有膨脹箱，以補(bǔ)償在不同周期中由于溫度變化而引起的容積變化。
（4）制冷系統(tǒng)：載冷劑流過蒸發(fā)器，蒸發(fā)器內(nèi)的制冷劑蒸發(fā)吸熱，隨后制冷劑蒸汽（蒸發(fā)器上部蒸汽）被壓縮機(jī)抽走，加壓升溫排入冷凝器，經(jīng)過水或風(fēng)進(jìn)行冷卻冷凝，有節(jié)流裝置控制蒸發(fā)器制冷劑流量。
（5）真空系統(tǒng)：由一臺(tái)羅茨泵和兩臺(tái)干泵組成，配置壓力計(jì)用于真空控制，配置真空探頭監(jiān)視壓力，普通壓力變送器測量粗真空和壓力。
（6）通氣系統(tǒng)：向箱體摻氣火凍干后破解真空，還起到化霜后向冷阱通風(fēng)的作用。
（7）CIP 系統(tǒng)：由 CIP 儲(chǔ)罐和增壓泵組成，可蒸汽滅菌，通過泵供應(yīng) CIP 水壓力，對(duì)凍干機(jī)進(jìn)行清洗。
（8）SIP 系統(tǒng)：通過 121 ℃純蒸汽對(duì)腔體和冷阱進(jìn)行滅菌。
（9）排水和水環(huán)泵干燥系統(tǒng)：配置水環(huán)泵，用于除霜之后的冷阱抽空干燥。
（10）控制系統(tǒng)：通過 PLC 和 HMI 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。
2、凍干程序描述
凍干粉針劑的凍干程序可以分為以下階段[1]。
（1）首先是對(duì)凍干制品進(jìn)行半加塞，然后將制品放入凍干機(jī)。
（2）依次進(jìn)行制品的預(yù)凍，將冷凝器降溫，抽真空。
（3）待真空度達(dá)到一定的數(shù)值后，可對(duì)凍干箱內(nèi)制品進(jìn)行加熱，第一步加溫不使制品的溫度超過共晶點(diǎn)的溫度，進(jìn)行升華干燥。
（4）待制品內(nèi)水分基本干燥完再進(jìn)行第二步加溫，使制品上升到規(guī)定的最高溫度，進(jìn)行二次干燥。
（5）進(jìn)行真空壓塞或充氮壓塞。
3、功能確認(rèn)部分
3.1 檢測儀器與材料
研工 TVS 溫度驗(yàn)證系統(tǒng)、嗜熱脂肪地芽孢桿菌生物指示劑（D121℃值為 1.5～3.0 min、孢子濃度約為 1.0×106～5.0×106 mL/個(gè)）。
3.2 功能確認(rèn)測試方法
3.2.1 冷凝器降溫時(shí)間和最低溫度測試
真空冷凝器的工作溫度直接影響凍干箱內(nèi)部的壓力和最終產(chǎn)品的干燥質(zhì)量，因而需要通過測試來確定。
測試步驟：
（1）對(duì)冷凝器進(jìn)行降溫，當(dāng)冷凝器開始制冷時(shí)，記下20 ℃左右的溫度和時(shí)間，當(dāng)冷凝器溫度降至-40 ℃時(shí)，記錄溫度和時(shí)間。
（2）當(dāng)溫度到達(dá)-45 ℃以下時(shí)，啟動(dòng)真空泵組并在真空條件下繼續(xù)給冷凝器制冷，直至溫度降到-75 ℃以下，并記錄數(shù)值。
判定標(biāo)準(zhǔn)：
（1）從 20 ℃降至-40 ℃的時(shí)間≤30 min。
（2）最低溫度≤-75 ℃。
冷凝器降溫時(shí)間和最低溫度測試結(jié)果如表 1 所示。
由表 1 可以看出，冷凝器從 20℃降至-40℃的時(shí)間為24 min，小于 30 min，且最低溫度可達(dá)到-75℃以下，說明冷凝器制冷效果達(dá)到要求。
3.2.2 板層（冷媒）降溫時(shí)間和最低溫度測試
板層由于和產(chǎn)品直接接觸，板層的降溫速率和溫度，直接影響產(chǎn)品的凍干效果，對(duì)板層進(jìn)行降溫時(shí)間和最低溫度測試，可間接反映產(chǎn)品的凍干溫度[2]。
測試步驟：
（1）使板層溫度為 20℃左右并記錄板層溫度和時(shí)間。
（2）設(shè)定板層溫度為-40℃，并對(duì)板層進(jìn)行降溫。
（3）當(dāng)板層溫度降至-50℃時(shí)，記錄時(shí)間。
判定標(biāo)準(zhǔn)：
（1）板層從 20℃降至-40℃的時(shí)間≤70 min。
（2）最低溫度≤-50 ℃。
板層（冷媒）降溫時(shí)間和最低溫度測試結(jié)果如表 2 所示。
由表 2 可以看出，板層從 20 ℃降至-40 ℃的時(shí)間為 27 min，小于 30 min，且最低溫度可達(dá)到-50 ℃以下，說明板層降溫效果達(dá)到要求。
3.2.3 板層（冷媒）升溫速率和最高溫度測試
板層的升溫速率和升溫效果，會(huì)影響產(chǎn)品的升華和干燥效果，可通過對(duì)板層進(jìn)行升溫速率和最高溫度進(jìn)行測試。
測試步驟：
（1）使板層溫度降至-40 ℃以下，記錄溫度和時(shí)間，并設(shè)定板層溫度為 70 ℃。
（2）對(duì)板層進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度升至 20 ℃時(shí)，記錄溫度和時(shí)間，并計(jì)算板層升溫速率。
（3）繼續(xù)對(duì)板層進(jìn)行升溫至 70 ℃以上，并記錄溫度值。
判定標(biāo)準(zhǔn)：
（1）板層升溫速率＞1 ℃/min。
（2）板層的最高溫度≥70 ℃。
板層（冷媒）升溫速率和最高溫度測試結(jié)果如表 3 所示。
由表 3 可以看出，板層升溫速率為 1.8 ℃/min，且最高溫度超過 70 ℃，說明板層升溫效果達(dá)到要求。
3.2.4 抽氣所需時(shí)間和極限真空測試
測試步驟：
（1）對(duì)冷凝器進(jìn)行降溫，當(dāng)冷凝器制冷至-45℃時(shí)，開啟
真空泵，并記錄開啟時(shí)間。
（2）記錄抽真空至真空度為 10 Pa 的時(shí)間。
（3）繼續(xù)進(jìn)行抽真空，并記錄極限真空度。
判定標(biāo)準(zhǔn)：
（1）當(dāng)冷凝器到達(dá)-45℃時(shí)，真空度從大氣壓抽到 10 Pa，所需要的時(shí)間≤30 min。
（2）極限真空度值≤1 Pa。抽氣所需時(shí)間與極限真空測試結(jié)果如表 4 所示。
由表 4 可以看出，凍干機(jī)抽氣用時(shí) 26 min，符合抽氣時(shí)間小于 30 min 的要求，極限真空小于 1 Pa，該確認(rèn)方法可真實(shí)反映凍干機(jī)抽真空性能良好。
3.2.5 系統(tǒng)真空泄漏率測試
當(dāng)凍干機(jī)進(jìn)行抽真空時(shí)，若系統(tǒng)有泄漏，將會(huì)影響產(chǎn)品凍干效果，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行真空泄漏率測試，可以考察凍干機(jī)整體的泄漏狀況，測試步驟如下：
（1）對(duì)冷凝器進(jìn)行降溫，使其降溫至-40 ℃以下。
（2）當(dāng)凍干箱加熱至 40 ℃以上時(shí)，開啟真空泵進(jìn)行抽真空，使真空度到達(dá)極限真空，并停止抽真空，關(guān)閉中隔閥進(jìn)行保壓，記錄開始時(shí)間和真空度。
（3）待 30 min 后，記錄凍干箱真空度，并按照公式計(jì)算真空泄漏率。
系統(tǒng)真空泄漏率計(jì)算公式：
Q＝△P× V/t Pa·m3/s；
Q：泄漏率；△P：壓差（
P2-P1）；V：箱體容積；t：所需時(shí)間；P2：30 min 后箱內(nèi)真空度。
判定標(biāo)準(zhǔn)：真空泄漏率應(yīng)≤0.005 Pa·m3/s。
系統(tǒng)真空泄漏率測試結(jié)果如表 5 所示。
由表 5 可以看出，系統(tǒng)真空泄漏率喂 0.0006 Pa·m3/s，遠(yuǎn)小于規(guī)定的 0.005 Pa·m3/s，說明系統(tǒng)運(yùn)行抽真空后，箱體泄露量少，箱體密封性能好，可保證凍干工藝流程既定流程順利完成。
3.2.6 板層溫度分布均勻度確認(rèn)
通過在凍干機(jī)板層上均勻放置溫度監(jiān)測探頭，可以考察凍干機(jī)板層溫度，從而反映實(shí)際生產(chǎn)中產(chǎn)品實(shí)際到達(dá)溫度，測試方法如下[3]。
（1）選用 50 顆溫度探頭，平均分布于 10 層凍干機(jī)板層上（每層 5 顆，每層探頭分布如圖 1、圖 2 所示），設(shè)定溫度驗(yàn)證記錄儀記錄時(shí)間間隔為 1 min。
（2）啟動(dòng)凍干機(jī)，在空載的情況下進(jìn)行板層熱分布測試，溫度測試點(diǎn)分別設(shè)置為-45℃、0℃和 45℃。
（3）在每個(gè)測試溫度點(diǎn)溫度穩(wěn)定后，穩(wěn)定記錄 30 min。
判定標(biāo)準(zhǔn)：
（1）溫度驗(yàn)證儀各探頭溫度的溫差應(yīng)＜2℃。
（2）探頭平均溫度與系統(tǒng)顯示溫度溫差應(yīng)＜2℃。
板層溫度分布均勻度測試結(jié)果如表 6 所示。
由表 6 可以看出，在設(shè)置點(diǎn)-45 ℃、0 ℃和 45 ℃，溫度驗(yàn)證儀各探頭溫度的溫差均小于 2 ℃，探頭平均溫度與系統(tǒng)顯示溫度溫差均小于 2 ℃，該性能測試方法可有效證明該凍干機(jī)各溫度段板層溫度均勻。
3.2.7 在線蒸汽滅菌功能與生物挑戰(zhàn)性測試
測試方法：
（1）與板層溫度分布探頭布置相同，選用 50 顆溫度驗(yàn)證探頭放置凍干機(jī)內(nèi)。
（2）設(shè)定滅菌溫度為 121 ℃，滅菌時(shí)間為 20 min。
（3）運(yùn)行凍干機(jī)在線滅菌程序，并啟動(dòng)溫度驗(yàn)證系統(tǒng)記錄凍干機(jī)內(nèi)溫度變化。
（4）在進(jìn)行在線蒸汽滅菌測試的同時(shí)進(jìn)行生物挑戰(zhàn)性測試，用 10 支濕熱滅菌生物指示劑放置于板層中間，滅菌完成后，取出，按說明書條件放置培養(yǎng)箱進(jìn)行培養(yǎng)，另取 1 支不經(jīng)過滅菌的指示劑作為陽性對(duì)照。見圖 1、圖 2。
判定標(biāo)準(zhǔn)：
（1）滅菌過程所有溫度探頭溫度應(yīng)大于 121℃。
（2）所有探頭當(dāng)中，最小 F0 值應(yīng)大于 12。
（3）滅菌所需時(shí)間與滅菌曲線時(shí)間應(yīng)一致。
（4）陽性對(duì)照應(yīng)呈陽性，經(jīng)過滅菌的生物指示劑經(jīng)培養(yǎng)后應(yīng)為陰性。
在線滅菌測試功能與生物挑戰(zhàn)性測試結(jié)果如表 7 所示。
由表 7 可以看出，滅菌過程符合溫度均大于 121℃的要求，各探頭 F0 值均大于 12，且生物指示劑全部為陰性，可達(dá)到可靠的滅菌效果，凍干機(jī)滅菌性能符合要求。
4、 結(jié)論
通過對(duì)真空冷凍干燥機(jī)性能確認(rèn)技術(shù)進(jìn)行測試和研究，證明一系列確認(rèn)方法有效，若在測試過程中出現(xiàn)個(gè)別項(xiàng)目不合格，需仔細(xì)查明原因，找出影響凍干機(jī)性能的具體原因，并再次進(jìn)行測試確認(rèn)，必要時(shí)還可以進(jìn)行多次測試。
真空冷凍干燥機(jī)的性能確認(rèn)方法和測試標(biāo)準(zhǔn)不止以上所述，可通過查找設(shè)備自身參數(shù)等因素進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，更換重要設(shè)備零件后需對(duì)真空冷凍干燥機(jī)進(jìn)行再次確認(rèn)，以確保各重大變更不會(huì)對(duì)設(shè)備造成嚴(yán)重影響，確保生產(chǎn)出質(zhì)量合格的產(chǎn)品。
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