冷冻干燥机在冻干疫苗上的研究

四环福瑞科仪科技发展（北京）有限公司

    冻干机广泛用在医学、制药、生物研究和生物制药、中药材、西药针剂等领域。经冷冻干燥处理的药品易于长期保存，加水后能恢复到冻干前状态并保持原有生化特性。制药冷冻干燥机可用于血清、血浆、疫苗、酶、抗生素、激素等药品的生产；由于真空冷冻干燥具有其它干燥方法*的优点，因此该制药技术受到人们的青睐，在医药的应用已日益广泛，真空冷冻干燥技术也为保存生物活性提供了良好的解决途径。

    冻干疫苗，即利用致病微生物经传代或基因改造的方式，在不破坏原有免疫原性的基础上使该致病微生物无致病性。将失去致病性的病原微生物经扩增后将培养液放入冻干机中，经低温，增加冻干机内真空度的方法，使培养液中的水分以升华的方式分离，制成保持原有微生物免疫原性的干粉，即为冻干疫苗。采用冻干而不是烘干的方式，目的是为了避免因温度过高而导致的因蛋白质变性而破坏微生物的免疫原性。冻干疫苗在使用时，须用稀释液稀释至一定倍数后进行注射。冻干疫苗使用的冻干机除需具备先进的冻干技术外，还应当具备安全性、可靠性、适用性和经济性的性能指标。

    四环福瑞科仪科技发展（北京）有限公司设计生产的中试型系列冻干机（型号为LGJ-50E/80E/100E/120E）适合冻干疫苗，该型设备冻干仓和冷阱为两个独立的腔体，冻干仓中的搁板带制冷功能，物料置入冻干腔后，物料的预冻、干燥过程无需人工操作，是进行冻干疫苗的理想选择。

冻干机型号为：LGJ-50E/80E/100E/120E

一、该型号系列冻干机的主要特点

1、控制软件系统为安卓系统，冻干过程均有可编程程序自动控制，可实时切换为人工操作，实现冻干过程全程参数控制，在运行过程中系统自动监控检测并记录储存相关数据，也可通过标配远程系统进行监控，储存多个固定或自定义程序，可数字密码签名；

2、连续记录实时数据，绘制冻干曲线，每分钟存储一次数据，具备USB数据存储串口；

3、控制系统人机界面设备符合NEMA（电气制造业协会）防护规定和欧洲CE电气认证标准；

4、系统配有各种传感器，实时记录显示真空度、冷阱温度、物料温度、搁板温度，运行错误报警可在运行过程中温度和压力出现异常时即时报警并主动保护运行安全稳定；

5、与生产型机器设计原理和制造形式高度接近，部件表面处理符合或高于相关国家和行业规定；

6、冻干自动控制系统冻干过程升温和降温均采用PID控制，可自动实现对物料反复预冻、速冻和慢冻；

7、中间介质循环技术：搁板梯度控温，特殊工艺流程制造保证板层温度均一、可控性强，板层平整，冷热量传导良好，提高冻干效率；

8、外置冷阱提高设备的捕水能力，减少冻干过程中冷阱温度对物料的干扰，保证物料冻干质量一致和实验数据稳定，提高冻干效率，降低能源损耗；

9、采用进口压缩机双机复叠制冷技术，标准绿色环保冷媒，制冷迅速，冷阱温度低，捕水能力强；

10、中设备冻干前准备和冻干结束后关闭冻干室与捕水室之间管路的蝶阀，可保证物料在洁净环境中进行装卸和产品预冻，冻干后可测控判定物料冻干是否结束（选配），提高设备冻干效率；

11、具有自动化霜功能；

12、复压掺气系统：减少样品二次污染，可回填氮气或惰性气体；

13、压塞方式：电动；

14、提供洁净室安装解决方案；

15、真空度全程自动控制，可选配真空度调节功能；

16、选配共晶点测试功能，更好的优化样品升华工艺；

17、选配上位机控制。

※ 达标冷阱温度： ≤-80℃ （空载，环境温度 ≤30℃）     

※ 极限冷阱温度： ≤-83℃ （空载，环境温度 ≤25℃）   

※ 达标真空度： ≤10Pa（空载）

※ 极限真空度： ≤1Pa（空载）

※搁板降温速率：20℃降至-40℃≤60min（空载）

※冷阱降温速率：20℃降至-40℃≤30min（空载）

※真空抽气速率：标准大气压降至10Pa≤20min（空载）

※搁板控温范围：-50℃～+70℃

※电源要求：AC380V 50Hz 三相五线制或AC220V 50Hz

※ 适用环境：≤30℃  

二、冷冻干燥参数的确定和控制

    生物制品的冷冻干燥产品要求有一定的物理形态、均匀的颜色、合格的残水含量、良好的溶解性、高的存活率或效价、长的保存期。因此不仅要对原材料的配制和冻干后的密封保存进行控制，更重要的是对冻干过程每一阶段各参数进行全面监控，以获得良好的冻干产品。

    冻干过程的参数主要是温度、压强和时间三要素，即预冻阶段、升华阶段、解吸阶段三个阶段。在预冻阶段过程中，一般采用速冻对物料进行冻结,所产生的冰晶体较小,在升华过程中较易除去。采用在长时间慢冻工艺(时间≥10- 12h) 下预冻，在低工作压力(≤20Pa)、低升华温度（≤25C)下进行物料的升华干燥。物料在低温下进行干燥，冰晶迅速的升华,缩短了升华干燥时间；采用较高的解吸温度(≥50C )，缩短了解吸干燥的时间,降低了含水量。确定冷冻干燥参数的主要依据是产品的品种和冻干机的性能，其次也要考虑到总装量，每瓶内的装量和厚度、容器的种类，产品是放在盘内干燥还是直接放在板层上干燥，瓶口是否带有塞子等。

三、冻干疫苗保护剂

    在冷冻干燥的液体制品中，除了那些有活性、有生命或有治疗效果的成分之外，统称为冻干保护剂。有些液体制品能单独地进行冷冻干燥，但也有些液体制品进行冷冻干燥往往不易成功。为了使某些制品能成功地进行冷冻干燥，改善冻干产品的溶解性和稳定性，或使冻干产品有美观的外形，需要在制品中加入一些附加物质，它们就是保护剂。保护剂的范围相当宽广，品种繁多，对于不同的冻干制品没有一个保护剂的通用配方，每种产品的适宜保护剂需通过反复的试验才能确定。

四、保护剂有以下作用

1、细菌和病毒需要在特定的培养介质中生长繁殖，但这些培养介质与细菌和病毒往往难以分离，他们一般能成功地冷冻干燥在这些培养介质中。

2、有些活性物质浓度极小，干物质含量极小，在冷冻干燥时已经干燥的物质会被升华的气流带走。

3、有些活性物质特别脆弱，在冷冻和干燥时由于物理或化学原因会受到危害，因此需加入一些保护剂，以减少在冷冻和干燥时的损害。

4、加入某些物质可以提高产品的崩解温度，以得到良好的产品，并容易冻干。

5、为了改变产品贮藏的稳定性，提高贮藏温度，增加贮藏时间，它们是抗氧化剂类。