原位冷冻干燥机是现代生物制药、高级材料及精细化工等领域至关重要的核心设备,其最大特点是样品在预冻结束后,无需移动,直接在原来的容器和位置完成干燥全过程。这种“预冻-干燥一体化”的设计,避免了样品转移的污染风险,尤其适合无菌制剂、高级原料药及珍贵样品的批量生产与研发。掌握其规范操作流程,对保证产品品质至关重要。

一、操作前准备:设备与样品的精密校验
1.设备检查与清洁:
①确认设备电源、压缩空气(若需气动压盖)等连接正常。
②清洁并消毒样品舱和所有搁板,确保无上次残留物,这对无菌操作是首要步骤。
③检查设备的真空泵油位和密封圈完整性,保证其性能。
2.样品准备与装置:
①将样品(如药液)分装于敞口的无菌西林瓶或托盘内,装置需均匀,厚度一般不超过1cm,以确保干燥效率。
②将装好样品的容器精密摆放于冻干机搁板上,确保平稳且与搁板充分接触。
3.设置程序参数:根据样品的共晶点、共熔点等热力学性质,在控制系统中预设关键程序:
①预冻阶段:设定目标温度和保温时间。
②一次干燥(升华干燥)阶段:设定搁板升温程序、保温温度与时间,及真空度目标。此阶段移除游离水。
③二次干燥(解析干燥)阶段:设定更高的搁板温度和长时间保温,以去除结合水。
二、核心运行流程:自动化与监控
1.启动预冻:关闭舱门,启动设备。搁板将迅速制冷至预设的预冻温度,并使样品在原位完成冻结。
2.抽真空与升华:预冻结束后,设备自动启动真空泵,将舱内压力降至设定值。随后,搁板按程序缓慢升温,为冰的升华提供能量。样品中的水分以冰的形式直接升华为水蒸气,并被冷凝器捕获。
3.在线监控与判断终点:
①密切关注搁板温度、样品温度、真空度及冷凝器温度的曲线变化。
②专业机型配备压力升测试(PRT)功能,可自动定时中断搁板加热并监测压力回升速率,是科学判断各干燥阶段是否结束的可靠方法。
三、结束操作与后续处理
1.破空与压盖(如适用):
①干燥完成后,先向冷凝器泄冰(化霜),或先通过导入无菌干燥氮气/空气缓慢破除真空。
②对于西林瓶样品,可在真空或惰性气体环境下,通过压盖机构在原位自动压紧瓶塞,确保样品处于密闭无菌状态。
2.取样与记录:
①缓慢开舱,及时取出干燥完毕的产品,并立即密封包装,防止吸潮。
②完整打印并保存本次运行的所有工艺曲线和参数记录,这是满足GMP规范和质量追溯的核心要求。
3.设备维护:
①清洁舱室和搁板,排出化霜水。
②定期检查真空泵油、密封圈和制冷系统,按计划进行预防性维护。
安全与效能提示:
1.严禁在设备运行期间强行打开舱门。
2.样品配方和工艺开发是基础,不合理的冻干配方即使使用先进的设备也无法获得理想产品。
3.完整的系统验证(IQ/OQ/PQ)是确保其用于合规生产的前提。
遵循本指南,您将能安全、高效地运用原位冷冻干燥技术,为您的研发与生产提供坚实保障。