作者：鲁高升
来源：《科学与技术》 2019年第5期
■鲁高升
摘要：文章目的主要建立真空冷冻干燥机（冻干机）性能验证方法，对LYO（SIP，CIP）型冻干机性能进行验证。方法：根据2010版药品生产和质量管理规范（GMP）指南的要求，对冻干机真空、在线清洗和灭菌系统（CIP/SIP）、板层温度均匀性等性能指标进行测试，验证其是否符合产品工艺需求。结果：冻干机抽极限真空至1Pa以下；在线清洗覆盖率100%；在线灭菌完全，各温度点F0＞30min；板层均匀性温度保持在-50℃、0℃和50℃时，各板层所有测试点在同一时刻温度最大值与最小值温差≤2℃。结论：通过测试验证，所用冻干机各项性能可满足生产要求。
关键词：冻干机；性能验证；真空；在线CIP/SIP；温度均匀性
引言
真空冷冻干燥是在低温低压条件下去除液体物料中绝大部分的水分，使之成为含水率极低的干品的一种
干燥方法，这种低温干燥方法由于它具有其它热干燥方法无法比拟的优越性，已经被广泛应用于现代医药，如抗生素、生物制品、高级营养品等行业的大生产中。真空冷冻干燥机（简称冻干机）就是实现这种干燥的专用设备。在国外，上世纪三、四十年代就有应用，国内的工业生产中应用冻干机则要晚几十年，起步于九十年代。这种早期的冻干机性能普通，功能也比较简单，随着科学技术的飞速发展，如今的冻干机已成为性能优越，功能齐备且能实现全过程自动控制的先进设备，完全能满足现代化大生产的需要。经几十年的发展和几代人的努力，对于提高冻干机的性能我们取得了一定的经验，在此就两个局部性问题谈一谈。
1材料与方法
1.1验证材料
材料包括测试仪器和指示剂两部分。（1）测试仪器。NanoVACQ Temperature温度验证系统（法国TMI Orion公司）；Sartorius Sartocheck-4型完整性测试仪（德国赛多利斯集团）。（2）指示剂。灭菌生物指示剂（ATCC7953上海福泽医药器材有限公司）。
1.2验证方法
1.2.1冻干机极限真空
冻干机主要包含干燥箱、冷凝器、以及真空系统等其它的功能子系统。干燥箱的主要功能是给制品在真空冷冻干燥过程中提供密闭的环境，保证整个冻干过程的真空状态。冷凝器采用与干燥箱连体的立式圆桶形冷阱，冷阱将放置在干燥箱的后部，冷阱盘管将通过氟利昂来进行制冷，可达到的最低温度为-75℃，用于捕获水汽。干燥箱和冷凝器通过大通径的、液压驱动的主蘑菇阀进行隔离和相通。真空系统包括主真空泵、真空泵隔离阀和罗茨泵，罗茨泵作为前级泵目的是提高主真空泵的吸气压力，加快抽空速度，减少抽空时间。为了检测其工作状态，分别在干燥箱和真空系统管路上安装了真空度的传感器，对冻干机的极限真空性能进行检测。
冻干机极限真空测试是确保干燥箱表面干燥前提下运行程序，在冷凝器温度达到-45℃时，启动真空系统对冷阱进行抽空，一定时间后打开蘑菇阀，以排除不凝性气体和捕获水汽进行抽拉真空，直至箱内达到极限真空。
1.2.2冻干机在线清洗CIP覆盖率
（1）在整个冻干腔体的内表面喷洒一层维生素B2水溶液，浓度为20mg/L，特别注意难以清洗部位（如管口，箱体顶部和板层下方）要喷洒完全。开启注射用水，启动CIP循环，完成CIP后，用荧光灯照射检查腔体内表面，寻是否残留有维生素B2荧光物部位，进行3次重复的测试。（2）合格标准。CIP清洗后的腔体内部表面无可见荧光物，清洗覆盖率100%（参考药用真空冷冻干燥机行业标准JB/T20032-2012）。
1.2.3冻干机在线灭菌SIP测试
（1）前校准方法。验证前将验证用温度探头和标准温度探头同时放入温度干井，进行前校准；设置温度为100℃、132℃及121℃，进行3点校准；校准读取偏差应≤0.5℃。（2）将校准后的温度探头通过验证口接入冻干机内，放置24支度探头，探头覆盖冻干机干燥箱箱体、各板层以及复压系统。运行冻干机的SIP程序，灭菌温度121℃，灭菌时间30min。进行3次重复测试。验证测试完成后将使用温度探头进行后校验，校验点设置为121℃，后校验读取偏差应≤0.5℃。（3）冻干机灭菌生物指示剂挑战测试。在每一个温度探头附近各放置1支生物指示剂（1～24#），探头编号与指示剂编号一致，冻干机的SIP程序结束后取出指示剂进行培养。（4）合格标准。依据国家标准GB-8599-2008“大型蒸汽灭菌器技术要求自动控制型”，灭菌阶段同一时刻温度最热点与最冷点的温度偏差≤2℃，温度最小值≥121.0℃；依据卫生部令第79号“药品生产质量管理规范（2010年修订）”，同时结合产品工艺要求，各温度点F0≥30min，灭菌生物指示剂在线灭菌后应无菌生长。
1.2.4冻干机板层温度均一性测试
（1）前校准方法。验证前将验证用温度探头和标准温度探头同时放入温度干井，进行前校准；设置温度为-50℃、0℃及50℃，进行3点校准；校准读取偏差应≤0.5℃。（2）干燥箱有10块有效板层和1块温度补偿板层，板层温度范围可从-55℃至+80℃，将校准后的温度探头通过验证口接入冻干机内，放置
55支度探头，每块板层四个角和中心各一个探头。运行冻干机的板层均一性验证程序，进行3次重复测试。
2结果
2.1冻干机抽真空测试结果
冻干机抽真空程序，抽真空速率和极限真空均在标准要求以内。抽气速率：箱体压力下降至10Pa的时间应≤30min；极限真空：≤1Pa。
2.2冻干机在线清洗CIP覆盖率测试结果
对喷洒维生素B2水溶液的冻干腔体进行在线清洗CIP测试，3次重复试验观察结果显示均无可见荧光物，清洗覆盖率为100%。
2.3冻干机在线灭菌SIP测试结果
SIP后采用水浸入法检测呼吸器滤芯完整性，WIT或WFT值符合气体滤芯完整性标准。同时温度探头温度曲线均在121℃以上，灭菌后灭菌生物指示剂培养结果为阴性，无菌生长。
2.4冻干机板层温度均一性测试结果
板层均匀性温度保持在-50℃、0℃和50℃三个温度控制点时，各板层所有测试点在同一时刻温度最大值与最小值温差≤2℃。
3讨论
由于一体化冻干机采用冷凝器在干燥箱下方的整体结构，产品中逸出的水蒸汽能迅速地均匀地流向冷凝器表面。即使没有真空泵的导流作用，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，保持箱体内的真空度不降低。当箱内真空度达到设定值后，维持密闭箱内真空度的“泵”是高效的冷凝器而不是真空泵组，因此，一体化冻干机的真空泵组的吸气口不放置于冷凝器的底部，而位于冷凝器盘管中心的上方。并且，从真空泵组到箱体之间的抽气管路上装有气动隔膜阀，需要抽气时，隔膜阀打开，使箱内压力下降，当真空度到达设定值时，隔膜阀关闭。由于冷凝器捕水效率高，箱体真空度可在相当长的一段时间内保持稳定，正因为如此，隔膜阀也一直保持关闭状态。只有当箱内压力高于设定值时，隔膜阀才重新自动打开，真空度达到设定值时又关闭，这样，一方面可以控制箱内真空度不会太低，以维持一定的热对流，提高传热效率。同时，箱内真空度很稳定，既使在突发的情况下，也不会产生真空泵组和冷凝器中的气流返流到干燥箱的现象，大大减少了压力波动的可能性；另一方面也提高了安全性，因为，在第一次干燥阶段，不需要太低的压力。由于隔膜阀大部分时间处于关闭状态，在一定程度上，可避免在高真空条件下出现真空泵内的油蒸汽的返流现象。
本研究通过实践一系列的测试方法，建立一套适用于公司冻干机性能验证的方法，为今后冻干机验证及生产工作的顺利开展提供依据。
参考文献
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真空干燥箱使用方法 （作者单位：浙江昌海制药有限公司）
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