藥品凍干是利用溶液經冷凍凍結在低溫低壓的條件下，從凍結狀態不經過液態直接升華，去除掉水分完成干燥的一個過程，可以使凍干后的藥品保持原有的理化性質和藥物活性，且其有效成分損失很少。凍干后的產品由于自身的疏松結構，可以遇水復溶，具有含水量極低的特性，可以長期保存。
根據 2010 新版 GMP 要求，產品的生產工藝及關鍵設施、設備應當按照驗證方案進行驗證，而凍干機的性能則會影響產品的質量，如產品的性狀、水分等。對凍干機的相關功能進行確認，可以確保凍干機能夠按照既定的凍干工藝進行運行，保證藥品凍干過程的穩定性，使制成的凍干粉針劑能有效地防止水溶液不穩定造成藥物的降解，冷凍干燥后其真空狀態能有效消除氧氣對藥品的氧化作用，從而大大改善藥品的貯藏穩定性。
1、 凍干機箱體結構和內部系統組成
1.1 凍干機箱底結構組成
凍干機的箱體結構一般由以下結構組成：箱體、箱門、隔板、冷阱和主閥。
1.2 凍干機內部系統組成
凍干機的內部系統由液壓系統、氣動系統、熱媒循環系統、制冷系統、真空系統、通氣系統、CIP 系統、SIP 系統、排水及水環泵干燥系統和控制系統組成。
（1）液壓系統：用于箱門、隔板和主閥等液壓控制和運動。
（2）氣動系統：包括一系列啟動閥門。
（3）熱媒循環系統：采用多個循環泵、多個板框換熱器，換熱回路上帶有膨脹箱，以補償在不同周期中由于溫度變化而引起的容積變化。
（4）制冷系統：載冷劑流過蒸發器，蒸發器內的制冷劑蒸發吸熱，隨后制冷劑蒸汽（蒸發器上部蒸汽）被壓縮機抽走，加壓升溫排入冷凝器，經過水或風進行冷卻冷凝，有節流裝置控制蒸發器制冷劑流量。
（5）真空系統：由一臺羅茨泵和兩臺干泵組成，配置壓力計用于真空控制，配置真空探頭監視壓力，普通壓力變送器測量粗真空和壓力。
（6）通氣系統：向箱體摻氣火凍干后破解真空，還起到化霜后向冷阱通風的作用。
（7）CIP 系統：由 CIP 儲罐和增壓泵組成，可蒸汽滅菌，通過泵供應 CIP 水壓力，對凍干機進行清洗。
（8）SIP 系統：通過 121 ℃純蒸汽對腔體和冷阱進行滅菌。
（9）排水和水環泵干燥系統：配置水環泵，用于除霜之后的冷阱抽空干燥。
（10）控制系統：通過 PLC 和 HMI 對系統進行監控。
2、凍干程序描述
凍干粉針劑的凍干程序可以分為以下階段[1]。
（1）首先是對凍干制品進行半加塞，然后將制品放入凍干機。
（2）依次進行制品的預凍，將冷凝器降溫，抽真空。
（3）待真空度達到一定的數值后，可對凍干箱內制品進行加熱，第一步加溫不使制品的溫度超過共晶點的溫度，進行升華干燥。
（4）待制品內水分基本干燥完再進行第二步加溫，使制品上升到規定的最高溫度，進行二次干燥。
（5）進行真空壓塞或充氮壓塞。
3、功能確認部分
3.1 檢測儀器與材料
研工 TVS 溫度驗證系統、嗜熱脂肪地芽孢桿菌生物指示劑（D121℃值為 1.5～3.0 min、孢子濃度約為 1.0×106～5.0×106 mL/個）。
3.2 功能確認測試方法
3.2.1 冷凝器降溫時間和最低溫度測試
真空冷凝器的工作溫度直接影響凍干箱內部的壓力和最終產品的干燥質量，因而需要通過測試來確定。
測試步驟：
（1）對冷凝器進行降溫，當冷凝器開始制冷時，記下20 ℃左右的溫度和時間，當冷凝器溫度降至-40 ℃時，記錄溫度和時間。
（2）當溫度到達-45 ℃以下時，啟動真空泵組并在真空條件下繼續給冷凝器制冷，直至溫度降到-75 ℃以下，并記錄數值。
判定標準：
（1）從 20 ℃降至-40 ℃的時間≤30 min。
（2）最低溫度≤-75 ℃。
冷凝器降溫時間和最低溫度測試結果如表 1 所示。
由表 1 可以看出，冷凝器從 20℃降至-40℃的時間為24 min，小于 30 min，且最低溫度可達到-75℃以下，說明冷凝器制冷效果達到要求。
3.2.2 板層（冷媒）降溫時間和最低溫度測試
板層由于和產品直接接觸，板層的降溫速率和溫度，直接影響產品的凍干效果，對板層進行降溫時間和最低溫度測試，可間接反映產品的凍干溫度[2]。
測試步驟：
（1）使板層溫度為 20℃左右并記錄板層溫度和時間。
（2）設定板層溫度為-40℃，并對板層進行降溫。
（3）當板層溫度降至-50℃時，記錄時間。
判定標準：
（1）板層從 20℃降至-40℃的時間≤70 min。
（2）最低溫度≤-50 ℃。
板層（冷媒）降溫時間和最低溫度測試結果如表 2 所示。
由表 2 可以看出，板層從 20 ℃降至-40 ℃的時間為 27 min，小于 30 min，且最低溫度可達到-50 ℃以下，說明板層降溫效果達到要求。
3.2.3 板層（冷媒）升溫速率和最高溫度測試
板層的升溫速率和升溫效果，會影響產品的升華和干燥效果，可通過對板層進行升溫速率和最高溫度進行測試。
測試步驟：
（1）使板層溫度降至-40 ℃以下，記錄溫度和時間，并設定板層溫度為 70 ℃。
（2）對板層進行加熱，當溫度升至 20 ℃時，記錄溫度和時間，并計算板層升溫速率。
（3）繼續對板層進行升溫至 70 ℃以上，并記錄溫度值。
判定標準：
（1）板層升溫速率＞1 ℃/min。
（2）板層的最高溫度≥70 ℃。
板層（冷媒）升溫速率和最高溫度測試結果如表 3 所示。
由表 3 可以看出，板層升溫速率為 1.8 ℃/min，且最高溫度超過 70 ℃，說明板層升溫效果達到要求。
3.2.4 抽氣所需時間和極限真空測試
測試步驟：
（1）對冷凝器進行降溫，當冷凝器制冷至-45℃時，開啟
真空泵，并記錄開啟時間。
（2）記錄抽真空至真空度為 10 Pa 的時間。
（3）繼續進行抽真空，并記錄極限真空度。
判定標準：
（1）當冷凝器到達-45℃時，真空度從大氣壓抽到 10 Pa，所需要的時間≤30 min。
（2）極限真空度值≤1 Pa。抽氣所需時間與極限真空測試結果如表 4 所示。
由表 4 可以看出，凍干機抽氣用時 26 min，符合抽氣時間小于 30 min 的要求，極限真空小于 1 Pa，該確認方法可真實反映凍干機抽真空性能良好。
3.2.5 系統真空泄漏率測試
當凍干機進行抽真空時，若系統有泄漏，將會影響產品凍干效果，對系統進行真空泄漏率測試，可以考察凍干機整體的泄漏狀況，測試步驟如下：
（1）對冷凝器進行降溫，使其降溫至-40 ℃以下。
（2）當凍干箱加熱至 40 ℃以上時，開啟真空泵進行抽真空，使真空度到達極限真空，并停止抽真空，關閉中隔閥進行保壓，記錄開始時間和真空度。
（3）待 30 min 后，記錄凍干箱真空度，并按照公式計算真空泄漏率。
系統真空泄漏率計算公式：
Q＝△P× V/t Pa·m3/s；
Q：泄漏率；△P：壓差（
P2-P1）；V：箱體容積；t：所需時間；P2：30 min 后箱內真空度。
判定標準：真空泄漏率應≤0.005 Pa·m3/s。
系統真空泄漏率測試結果如表 5 所示。
由表 5 可以看出，系統真空泄漏率喂 0.0006 Pa·m3/s，遠小于規定的 0.005 Pa·m3/s，說明系統運行抽真空后，箱體泄露量少，箱體密封性能好，可保證凍干工藝流程既定流程順利完成。
3.2.6 板層溫度分布均勻度確認
通過在凍干機板層上均勻放置溫度監測探頭，可以考察凍干機板層溫度，從而反映實際生產中產品實際到達溫度，測試方法如下[3]。
（1）選用 50 顆溫度探頭，平均分布于 10 層凍干機板層上（每層 5 顆，每層探頭分布如圖 1、圖 2 所示），設定溫度驗證記錄儀記錄時間間隔為 1 min。
（2）啟動凍干機，在空載的情況下進行板層熱分布測試，溫度測試點分別設置為-45℃、0℃和 45℃。
（3）在每個測試溫度點溫度穩定后，穩定記錄 30 min。
判定標準：
（1）溫度驗證儀各探頭溫度的溫差應＜2℃。
（2）探頭平均溫度與系統顯示溫度溫差應＜2℃。
板層溫度分布均勻度測試結果如表 6 所示。
由表 6 可以看出，在設置點-45 ℃、0 ℃和 45 ℃，溫度驗證儀各探頭溫度的溫差均小于 2 ℃，探頭平均溫度與系統顯示溫度溫差均小于 2 ℃，該性能測試方法可有效證明該凍干機各溫度段板層溫度均勻。
3.2.7 在線蒸汽滅菌功能與生物挑戰性測試
測試方法：
（1）與板層溫度分布探頭布置相同，選用 50 顆溫度驗證探頭放置凍干機內。
（2）設定滅菌溫度為 121 ℃，滅菌時間為 20 min。
（3）運行凍干機在線滅菌程序，并啟動溫度驗證系統記錄凍干機內溫度變化。
（4）在進行在線蒸汽滅菌測試的同時進行生物挑戰性測試，用 10 支濕熱滅菌生物指示劑放置于板層中間，滅菌完成后，取出，按說明書條件放置培養箱進行培養，另取 1 支不經過滅菌的指示劑作為陽性對照。見圖 1、圖 2。
判定標準：
（1）滅菌過程所有溫度探頭溫度應大于 121℃。
（2）所有探頭當中，最小 F0 值應大于 12。
（3）滅菌所需時間與滅菌曲線時間應一致。
（4）陽性對照應呈陽性，經過滅菌的生物指示劑經培養后應為陰性。
在線滅菌測試功能與生物挑戰性測試結果如表 7 所示。
由表 7 可以看出，滅菌過程符合溫度均大于 121℃的要求，各探頭 F0 值均大于 12，且生物指示劑全部為陰性，可達到可靠的滅菌效果，凍干機滅菌性能符合要求。
4、 結論
通過對真空冷凍干燥機性能確認技術進行測試和研究，證明一系列確認方法有效，若在測試過程中出現個別項目不合格，需仔細查明原因，找出影響凍干機性能的具體原因，并再次進行測試確認，必要時還可以進行多次測試。
真空冷凍干燥機的性能確認方法和測試標準不止以上所述，可通過查找設備自身參數等因素進行適當調整，更換重要設備零件后需對真空冷凍干燥機進行再次確認，以確保各重大變更不會對設備造成嚴重影響，確保生產出質量合格的產品。
