制剂药品的冻干原理和技术
医l药I与l保I健
制剂药品的冻干原理和技术
万军黄华
(哈药集团中药二厂,黑龙江哈尔滨150000) 摘要:制齐药品的冻干工艺优越性突出,重点对其原理与技术进行阐述.
关键词:冻干工艺;原理;技术
冷冻真空干燥是制剂药品常用的一种干 燥方法,简称冻干.冷冻干燥是保持物质不致 腐败变质的方法之一.
干燥的方法有很多,比如晒干,煮干, 烘干,喷雾干燥以及真空干燥.但这些方法都 是在O~C以上或更高的温度下进行的.干燥的 产品一般是体积缩小;质地变硬;有些物质发 生了氧化;一些易挥发的成分会损失掉;一些 热敏性的物质,如维生素,蛋白质会发生变 性;微生物失去生物活力;干燥后的物质不易 溶解在水中.
因此,干燥后的产品与干燥前相比在性 状上有很大的差别.
而冷冻干燥不同于以上的干燥方法,产 品的干燥基本上在Ooc以下的温度进行,即在 产品冻结状态下进行的.直到后期,为进一步 降低产品的残余水份,才让产品的温度升高到 O?以上,但通常不超过40?.
制剂药品的冷冻干燥就是把液态的药品 预先降温冻结成固体.然后在真空条件下使冻
结的水分以水蒸气的形态从固体中升华出来, 而药品的有效成分剩留在冻结时的冰架子中, 因此制剂药品干燥后的体积不变,疏松多孑L. 冰在升华时要吸收热量,从而引起冻结药品制 剂本身温度的下降,导致升华速度的减慢,为 了增加升华的速度,缩短干燥时间,就必须对 药品进行适当的加热.整个干燥是在较低的温 度下进行的.制剂药品的冻干工艺有以下的优 点:
(1)液体药剂加丁方便,简化了无菌作 业的过程,冻于过程是在低温下进行,因此对 许多热敏性的物质特别适用.如生物药剂中的 活性蛋白质,微生物之类的制剂,不会在冻干 过程中发生变性或失去生物的活性.因此在冻 干技术在医药上得到广泛的应用.
(2)在低温干燥过程中,制剂药品中一 些挥发性成份损失很小.
(3)在冷冻干燥过程中,微生物的生长 和活性酶的作用无法进行,因此保持原来的性 状,提高了干粉的稳定性.
(4)由于在冻结状态下进行干燥,因此 制剂药品的体积几乎不发生变化,保持了原来 的结构,不会发生浓缩现象.
(5)干燥后的物质疏松多孔,呈海绵状, 加水后溶解迅速而完全,几乎立即恢复原来的 性状.冻干制剂的水溶性特别好.
(6)冷冻干燥是在真空下进行,氧气极 少,因此药品制剂中一些易氧化的物质得到了 保护.
冷冻干燥能排除药品制剂中95%:-96%以 上的水份,这样可以使干燥后的药品干粉能长 期保存而不变质.
但同时药品制剂的冻干工艺也存在下面 的缺点,就是加工处理所需时间长;干粉复水 时需要用无菌稀释液;设备复杂而且生产成本 高.
用于药品制剂冷冻干燥工艺的设备是冷 冻干燥机,简称为冻干机.冻干机按系统分, 由制冷系统,真空系统,加热系统和控制系统 四个主要部分组成.按结构分,由冻干箱,干 燥箱,冷凝器或叫水汽凝聚器,冷冻机,真空 泵和阀门,电气控制元件等组成.冻干机设备 组成如图1所示:
科
部的管道等组成.冷冻机可以是相互独立的几 套,也可以合用一套.冷冻机的功用是对冻干 箱和冷凝器进行制冷,以产生和维持它们工作 时所需要的低温,它有直接制冷和间接制冷两 种方式.
加热系统对于不同的冻干机有不同的加 热方式.
有的是利用直接电加热法;有的则利用 中间介质来进行加热,由一台或几台循环泵使 中间介质不断循环.加热系统的作,}}=I是对冻干 箱内的产品进行加热,以使产品内的水份不断 S
1.冻干箱2.冷凝器
7.冻干箱冷凝器阀
11.循环泵12.膨胀容器
5
图l冻干机组成示意图
3.真空泵4.冷冻机5.水冷冷凝器6.放气阀 8.真空泵冷凝器阀9.冷交换器10.电加热器 13.排出阀14.除霜阀l5.膨胀阀l6.真空测量头 冻干箱是一个能够制冷到一4O?左右.又 能够加热到+5O?左右的高低温箱,也是一个 能够抽成真空的密闭容器.它是冻干机的主要 部分,需要冻干的产品就放在箱内分层的金属 板层上,对产品进行冷冻,并在真空下加温, 使药剂产品内水份升华而干燥.
冷凝器同样是一个真空密闭容器,在它 的内部有一个较大
表
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面积的金属吸附面,吸附 面的温度能降到一4O?以下,并且能恒定地维 持这个低温.冷凝器的功能是把冻干箱内产品 升华出来的水蒸汽冻结吸附在其金属表面上. 冻干箱,冷凝器,真空管道和阀门,再
加上真空泵,便构成了冻干机的真空系统.真 空系统要求没有漏气现象,真空泵是真空系统 建立真空的重要条件.真空系统对于产品的迅 速升华干燥是必不可少的.
制冷系统由冷冻机与冻干箱,冷凝器内 升华,并达到规定的残余水份要求. 控制系统由各种控制开关,指示调节仪 表及一些自动装置等组成,它可以较为简单. 也可以很复杂.一般自动化程度较高的冻于机 则控制系统较为复杂.控制系统的功用是对冻 干机进行手动或自动控制.操纵机器正常运
转.以冻干出合乎要求的产品来.
冷冻真空干燥是一门综合性很强的技术, 属于边缘科学,它涉及物理,化学,生物等知 识,包括制冷,真空,电工,电子,仪表,控 制,机械等技术.
因此,对于操作者的要求是比较高的, 它要求操作者不仅要熟知冻干机的各个部件的 结构,用途,工作原理,而且还要熟悉所要冻 干对象的工艺要求.这些综合能力不是一朝一 夕就能够具备的,需要长期地潜心钻研,勤于 思考和努力实践.
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