在冷冻干燥机使用过程的冷冻步骤期间，成核的随机性质被认为是在严格控制下考虑的过程中的缺点，产品的冷冻性能可影响其随后的干燥行为和最终产品质量属性。因此控制这种随机事件，并因此直接影响产品形态的想法似乎非常有吸引力。正确理解成核的性质及其与干燥性能的关联，以及选择合适的技术概念，具有根本重要性，并且是从受控成核提供的机会中，获益的先决条件。

    冷冻干燥是制药工业中常用的方法，整个过程的关键步骤之一是初始冷冻程序。在冷冻水溶液期间，冰的形成不会在平衡冷冻温度。相反该解决方案显示在冷冻温度以下的过冷却，直到在成核温度处形成个冰核，成核本身在三个阶段进行，初级成核描述了初始晶核出现超过临界尺寸2分1。通过二次成核将形成的核进一步生长成冰晶。

    结晶的放热性质导致产物温度升高至冷冻温度，从而阻止二次成核。在成核的最后阶段，最终凝固从架冷却的小瓶底部朝向顶部进行。由于结晶热必须从凝固界面通过已经凝固的基质和小瓶底部转移到冷却架，因此该步骤相对缓慢地完成，冷冻温度和成核温度之间的温差被称为过冷，并且在具有低颗粒环境3-5的GMP制造设施中发现高达30摄氏度或更高。

    当考虑冰晶的大小和形状作为干燥产品基质的孔和空腔的负模板时，产物的成核行为和干燥性能之间的联系变得明显。因此冰形态决定性地决定了在干燥过程中，从冰升华界面通过已经干燥的产品对水蒸汽流动的抵抗力。过冷的程度以相反的方式与冰晶大小相关。例如由低过冷度引起的大冰晶使快速成型降低，从而提高了有效的初级干燥速率。如果在冷冻期间形成较大的冰晶，则干燥产品中的比表面积较低，过冷却每降低1摄氏度，初级干燥率增加约4％。总的来说强调了冷冻步骤对于冷冻干燥过程的所有后续阶段的重要性。冰成核的性质是自发的和随机的，有效的成核温度取决于几个方面。这些因素包括溶液性质，工艺条件，环境影响，容器的特性和颗粒物质的存在。

文章来源：上海靳澜仪器制造有限公司