冻干过程中西林瓶破裂原因分析及解决方案（四）实战篇
2026-10-29 来源:本站 点击次数:45冻干过程中西林瓶破裂原因分析及解决方案（四）实战篇
前言
之前关于西林瓶破裂原因分析及解决方法已经连续写了三篇；
这三篇主要内容结构是，用一系列实验数据系统的阐述：西林瓶破裂原因并非主观感觉：“因为温度变化幅度太大，导致玻璃热胀冷缩从而破裂”。
而是因为在温度变化过程中，溶质的膨胀系数更大，膨胀导致的应力超出了玻璃的承受范围从而导致西林瓶破裂（被溶质撑裂）：
三篇文章阅读量都不错，说明遇到这个问题的用户还是比较多的；
不过因为内容比较注重研究过程和实验数据，距离大家解决实践中的问题还有一些距离；
读完三篇，你可能会感觉：虽然很有道理，但由于实验室配备的仪器限制、而且工作进度太紧没有时间仔细做研究，所以还是不知如何着手；
这一篇的内容，是我在实际工作中遇见并且解决问题的方法，距离实际工作更近；
部分内容机理还没有研究的很明确，但实践有效；
针对处方中含有甘露醇的样品的特别建议：
图一：不同灌装量对X轴向应力的影响
- 灌装体积越大、甘露醇浓度越高、灌装高度越高、西林瓶直径越小、板层降温速率越高，发生碎瓶的概率就越大（图一）；
5%甘露醇溶液在-65℃到25℃温度范围-----冷冻/溶解过程中的应力变化
图二：不同时间、温度X轴向应力变化
图三：不同温度X轴向和环向应力变化对比
甘露醇引起的小瓶破裂的主要原因是冷冻期间甘露醇的部分结晶和解冻期间非结晶部分的“二次”结晶（重结晶）；
- 小瓶在X轴上的应变明显高于环向四周，导致的现象为小瓶底部脱落；
- 预冻降温阶段，在-30℃进行一个温度保持可以将西林瓶破裂几率降到最低；
- 对于含有甘露醇的处方：通过增加乳糖、甘氨酸、氯化钾和氯化钠等添加剂的量来消除其重结晶现象。这些成分的少量存在（低于甘露醇浓度的1%）可以显著降低西林瓶破裂的可能性；
- 预冻阶段增加退火步骤，也可以消除甘露醇重结晶现象；
不同阶段出现的西林瓶破裂，引起的原因和解决方案：
实验室中试研究过程中发生的西林瓶破裂还是工业生产过程中出现；
出现的阶段不同，原因和解决方法也会不大一样：
实验室研究阶段出现的破瓶：
- 原因：西林瓶的质量问题；
- 解决方案：很多时候用户出现破瓶，换一个厂家的西林瓶，问题就解决了；是否是这个原因引起的，你可以用不同厂家、同样规格西林瓶，运行同一个冻干工艺来对比实验结果；
- 我想说：文献中很少提到是因为西林瓶质量问题导致破瓶，但在我和客户一起解决问题的过程中，常常是换一个品牌的西林瓶，破瓶现象就消除了；
- 原因：溶液装量过高；
- 解决方案：可以是换一个更大容量的西林瓶，使得装量不那么“高”；
- 我想说：装量高不止是会带来破瓶的问题，还会让冻干工艺开发难度大幅提高；但很多时候，因为一些原因，用户无法决定包材容量和尺寸；这种情况下，看是否能够通过更换西林瓶品牌来降低这个问题发生的概率；
- 原因：预冻降温速度过快，有时也是诱因；
- 解决方案：降低预冻阶段板层降温速率；
- 我想说：这个原因导致的破瓶，在实际工作中出现的概率不高；
- 原因：西林瓶底部太平，也会导致破瓶现象增加；
- 我想说：文献上有讲到这个原因，但我在实践中还没遇到过；所以这里，只是给大家提供多一个思路；如果你在实践中遇到过西林瓶底部太平导致的一些问题（对自动进出料系统也不是很友好），也可以联系我讨论；
如果你在研发阶段，就遇到西林瓶破裂；
那么以上是一些原因和解决问题的方法、思路；
那么以上是一些原因和解决问题的方法、思路；
工业生产阶段出现的破瓶：
研发阶段，我默认你是：
- 用“一些”样品进行工艺摸索的过程中，出现了碎瓶现象：
- 没有进行大批量满载实验；
- 西林瓶数量不足以构成考察清洗、灭菌条件的数据；
- 未使用和工业冻干机相同的抽底托盘并满载上料；
上游工艺也可能导致西林瓶的破裂；
- 原因：清洗、灭菌过程中，玻璃上的划痕等都可能造成西林瓶易于破碎；
- 解决方案：检查破裂西林瓶和经过清洗灭菌后的西林瓶，观察是否有此现象；设计更加温和的清洗、灭菌工艺；
- 我想说：很多时候我们总是反复推敲工艺，希望能够通过冻干工艺的不同参数来解决西林瓶破裂的问题；但解决某个具体问题时，不仅要考察冻干工艺，更需要把目光延伸到上下游；
西林瓶的质量问题：
- 原因：西林瓶尺寸不够精准，外径偏大一点则西林瓶位于冻干托盘的框内，热胀冷缩互相挤压产生的力就会很大（因此在托盘上放置小瓶时，也建议不要摆放太紧），从而导致西林瓶的破裂；某些西林瓶的玻璃薄了一点，也可能导致西林瓶的破裂；
- 我想说：这类原因通常不容易被发现，但是出现的概率不低；
- 原因：过冷
- 解决方案：介入成核
- 我想说：有些文献会论证介入成核可以解决西林瓶破裂的问题；但介入成核，只能解决由于过冷不均一而导致的西林瓶破裂问题；你的现场，导致西林瓶破裂的，是这个原因么？
实际工作中，因为这个原因导致的西林瓶破裂并不算多；
本文中以上列出的各种原因，以及之前三篇文章论述的原因，唯有这一种诱因是可以用介入成核来解决的。
当然了，如果确实是这种情况，可以联系：TELSTAR冻干实验室，咨询TELSTAR介入成核技术；
我们在上海的冻干工艺实验室的中试型冻干机，有这个高端功能；
最后的话：
- 至此，西林瓶破裂原因及解决方案这个系列已经写完了；
- 基于目前的知识储备和实践经验，写出了我知道的所有可能性；
- 后续如果有更多的新的解决方案，也许会继续写一个补充篇；
- 如果你有更多的解决这个问题的实际经验愿意分享；
期待
文章来源——冻干工艺之家公众号 • 星德科 TELSTAR 冻干工艺实验室
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