冻干粉的生产过程非常精密,它结合了生物工程、制药技术和冷冻干燥技术。其核心原理是 “冷冻干燥” ,即在低温、真空环境下,使物料中的水分直接从冰态升华为水蒸气,从而得到干燥的粉末。
下面我们以一个典型的生物类冻干粉(如EGF冻干粉)为例,详细拆解其生产步骤:
冻干粉生产全流程
整个流程可以概括为三大阶段:前处理 -> 冷冻干燥 -> 后处理。
第一阶段:前处理
这个阶段的目标是制备出高纯度、无菌、稳定的液态原料。
1. 原料筛选与制备:
首先,需要获取核心有效成分。例如,如果是寡肽(如EGF、bFGF),通常通过基因工程技术,利用大肠杆菌或酵母菌等微生物进行发酵、表达,然后通过层析、过滤等精密技术进行分离和纯化,得到高纯度的液态原料。
其他辅助成分,如甘露醇、海藻糖等保护剂,也会在这一阶段按精度高比例称量好。
2. 配方与溶解:
将纯化后的核心成分与各种冻干保护剂 混合溶解。这些保护剂(如甘露醇、海藻糖、氨基酸等)至关重要,它们的作用是:
在冷冻和干燥过程中,保护蛋白质/多肽的立体结构,防止其失活。
使Z终得到的粉末外观饱满、疏松,易于复溶。
提高产品的长期稳定性。
3. 过滤除菌:
混合好的药液需要通过0.22微米的微孔滤膜进行过滤,以去除所有可能存在的细菌和杂质,确保药液的无菌状态。这是保证产品安全的关键一步。
4. 分装:
在无菌环境下(通常是C级或A级洁净车间),将过滤除菌后的药液精度高分装到预先清洗、消毒灭菌的西林瓶(即冻干粉小瓶)中。分装的量需要非常精度高,以确保每瓶产品的剂量一致。
第二阶段:冷冻干燥
这是整个工艺的核心,在专业的冻干机中完成。欣谕冻干机通常由制冷系统、真空系统、加热系统和控制系统组成。
1. 预冻结:
将分装好的药液连同瓶子一起放入冻干机的搁板上。
冻干机迅速降温,通常降至 -30℃ 到 -50℃,使瓶内的药液快速冻结成固态冰晶。这个过程非常重要,因为冰晶的大小和形态会影响后续的干燥速度和产品外观。快速冷冻能形成细小的冰晶,得到结构更佳的成品。
2. 一次干燥:
启动真空泵,将冻干仓内的压力降至几十帕(Pa) 以下,达到高度真空状态。
在真空环境下,对搁板进行缓慢、控温的加热(但温度仍保持在冰点以下,例如-20℃)。
此时,固态的冰晶会不经过液态,直接升华为水蒸气。这个过程会移除药液中约90%-95%的水分。一次干燥是耗时Z长的阶段,可能需要几十个小时。
3. 二次干燥:
一次干燥后,物料中还存在一部分“结合水”,它们被物料分子牢牢吸附着。
为了去除这些水分,需要进一步提高搁板温度(例如升至20℃-30℃),同时保持高真空状态。通过加热,使结合水的分子获得能量而脱附。
二次干燥结束后,物料中的残余水分含量通常可以降至1%-3% 以下。
第三阶段:后处理
干燥完成后,产品需要在严格控制的环境下进行封装。
1. 压塞与充氮:
冻干机内部搁板会下降,通过机械装置在真空或充氮环境下,将丁基胶塞压入瓶口。
充氮 是关键步骤:在压塞前,向仓内注入纯净的氮气,排出空气。目的是防止空气中的氧气和水分在未来影响产品的稳定性,避免活性成分被氧化或吸潮变质。
2. 轧盖与贴标:
压塞后,出箱。然后在瓶盖外加压一个铝盖,通过轧盖机将铝盖牢牢固定在瓶口,确保密封性。
Z后进行贴标、装盒,并放入干燥剂。
3. 检验与包装:
对成品进行抽样检验,包括活性含量测定、无菌检验、水分残留测定、外观检查等,确保每一批产品都符合质量标准。
冻干技术的核心优势
保护活性:低温过程能Z大限度地保护热敏性物质(如蛋白质、多肽、益生菌)的生物活性。
结构稳定:得到的粉末呈疏松多孔的海绵状结构,复溶速度快。
延长保质期:J低的水分含量有效抑制了微生物生长和化学降解反应。
便于运输储存:重量轻,无需冷链运输(某些特殊产品除外)。
希望这个详细的分解能帮助您全面了解冻干粉的生产过程!
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