【分享】冻干设备及选型||制冷及真空（六）：​冻干制品含水量控制

  冻干产品的含水量，是质量稳定性的关键因素。如果出箱后，发现含水量不达标，整批产品可能因此而报废，代价是相当大的。所以冻干工艺开发，含水量控制是非常重要的开发工作。

▲含水量测试仪

   如何通过工艺控制来保证含水量达标？最常用而且比较可靠的方式是压升测试。

压升测试   

  压升试验参数：压力升高的试验数值（允许升高的压力值） ；试验时间（关闭主阀的时间） ；重试时间（压力升高试验不合格时，再次做压力升高试验的间隔时间）。冻干机用静态升压法计算得出的漏率应小于或等于 0.05 毫巴·升/秒。通常我们设置：120秒压升小于0.05毫巴。

  压力升测试流程：首先关闭主阀 120 秒，如果 120 秒内压力升高数值大于 0.05 毫巴，则压升试验不合格，主阀打开继续干燥 1200秒，即 20 分钟，然后再次做压力升高试验；如果 120 秒内压力升高数值小于 0.05毫巴，就可以执行出箱操作。

   压升实验是需要冻干机满足条件：泄漏率达标，并且箱阱分离。极少数的用户会对冻干机做泄漏率测试，而且很多用户在购置冻干机之前就没考虑含水量风险方面的问题。因此很大一部分的冻干设备是无法做压升测试的。

冻干机泄漏   

1、泄漏率

  任何真空系统，即使设计、加工和安装都无问题，不可能做到绝对不漏气。严格讲，漏气是绝对的，不漏气是相对的，没有不漏气的真空系统。一个真空系统真空度不好主要原因是真空泵工作不良和系统存在漏气；漏气有二种，一种是真性漏气，另一种是假性漏气。真性漏气是实际存在的漏气，它由真空容器外部漏入或由真空容器内部的其他容器漏出，假性漏气是由于真空容器结构材料表面出气或内部存在一些挥发性物质引起。

漏率计算公式：

漏率=(P2-P1)压力升高值x容器容积V/(t2-t1)时间

2、冻干机泄漏率验证流程

  冻干机的泄漏率是影响压升测结果的。冻干机与真性漏气有关的因素是：焊缝质量，阀门的密封性，箱门密封性，法兰 的密封性，导线引入处的密封性，以及内部设备的严密性（板层，软管和冷阱盘管）等；与假性漏气有关的因素是：冻干箱和冷阱内部存在气源和异物等（例如未干完的存水，随升华气流逸出的产品粉尘和破损小瓶内产品中的水分，渗漏的各种油渍等） 。

  测试冻干箱的漏气时，应预先清洗冻干箱，并在冷阱降温的情况下对冻干箱抽真空并进行加热，加热温度应在 60℃以上（但不要超过 80℃）并保持 4 小时以上，如果关闭主阀后压力上升较快，而打开主阀后压力又迅速下降，说明冻干箱内还存在假性漏气，冻干箱的加热时间还需继续延长。直到关主阀后压力无明显上升，而再开主阀压力无明显下降为止。 

  此时可用静态升压法来判定冻干箱的漏率，在冷阱降温和系统抽真空的情况下，待冻干箱真空小于 1×10^-2mbar达到极限真空并稳定一段时间之后，关闭主阀，此时由于容器漏气，容器的压强将随时间而逐渐上升。这样我们可以绘出压强—时间曲线。

  记录下二个时间值和对应的二个压强值，测算出真空容器的容积（计算容积时，应扣除内容物的容积，例如冻干箱的板层组件等）之后，就可以计算出冻干箱的漏率。开始记录的压力和时间（即 p1 和t1） ，0.5 小时或 1 小时后再记压力和时间 (即 p1和 t2 )，然后根据

  漏率计算公式算出冻干箱的漏率。为了减少可凝性气体，特别是水汽的影响，亦可冻干箱和冷阱一起做漏率试验；在抽到冻干箱的极限真空并保持 0.5小时之后，关闭抽空阀，并使冷

阱继续降温，记录压力和时间，0.5 小时或 1 小时后再记录压力和时间，便可算出冻干箱和冷阱的漏率，需要注意应把冻干箱和冷阱的容积加在一起进行计算。

评估含水量测试的重要性   

   能够做压升测试的冻干设备生产和装配要求较高，并且需要一系列的验证，所以设备成本较高。但并不是所有冻干制品都需要压升测试来控制含水量，我们在工艺开发的时候需要评估产品以及其包材因素，在升华过程中是否存在不一致性现象。例如，最近很多用户问到的核酸诊断试剂冻干，八连管包材通过冻干托来传递热量，由于机械加工以及人员装料摆盘，每次装载同一个位置不同的托都会存在不一样的条件，同一个冻干程序，是一定会发生偏差的，那么含水量控制的压升测试，就需要着重考虑了。

▲八连管冻干