开题报告内容：（包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述，不少于2000字）
课题研究的背景和特点：
当今，广大科技工作者面临巨大的创新需求挑战。在制药行业，药品的质量标准要求更高，对药品生产的管理要求更加严格，药品的制造体系要求更为先进、更加有效和稳定可靠。与此同时，国内制药工程相关技术规范向FDA标准和欧盟的高标准要求全面靠拢成为发展的大趋势。冻干药品因其工艺的特殊性，对药品尤其是非最终灭菌的无菌药品的干燥、药品有效成分的保存以及药品杂质的控制，具有其他工艺不可替代的优势。数据显示，国际上认为冻干制剂应占全部注射制剂药品的25%左右，而实际上目标冻干制剂药品只占15%，中国就更少，仅占大约9%。从国际的大趋势上看，采用非最终灭菌工艺方式生产冻干药品是无菌注射剂产品的主要发展方向之一，可见冷冻干燥制药技术大有前途。
现代药品生产中经常遇到产品需要干燥的问题，冷冻干燥是用来干燥热敏性物料和需要保持生物活性的物质的一种有效方法。冷冻干燥将被干燥的药液在低温下冷冻，使其所含的水分结冰，然后放在真空环境下加热，让制品中水分直接由固态升华为气态，并移走，使物料得以干燥。用这种方法制造的药品所希望的特征是：结构稳定，生物活性基本不变，药物中的易挥发成分和受热易变性成分损失很少，呈多空状，药效好。冷冻干燥法使一些注射液呈干燥块状，便于运输，延长药品的保存期限，提高药物质量。冷冻干燥技术用途十分广泛。早在本世纪初科学家就在实验室中用冻干的方法来保存生物标本、菌种等,后来在工业上一些制药厂用冻干的方法来生产抗菌素、疫苗、血清和各种生物药品。到了上世纪60年代,欧、美、日本等发达国家开始用冻干的方法生产食品, 主要品种有蘑菇、大蒜、蔬菜、牛肉、海产品、咖啡等等。到了80年代,冻干产品生产几乎包罗了诸如各种饮料、调料、快餐食品、小食品、保健食品、 水产、肉蛋、食用菌、酶制剂、藻类等行业,同时规模和产量也在不断扩大。在我国,冷冻干燥技术在制药工业上早有应用, 如抗菌素、疫苗等生物类药品都是用冻干方法生产的。80年代中期, 东北地区开始用冻干方法生产人参、鹿茸、林产品等,后来又逐步扩大到食品生产,但规模和应用范围还很小。
课题研究的理论基础：
在冷冻干燥过程的分析中，一般认为可以将物料中的水分为两类：一类是在低温下可被冻结的水分，这部分的水可以称为“自由水”；另一类是在低温下不能被冻结的水分，这部分的水可以看作是被“束缚”的，称为“结合水”或吸附水。
从工艺过程来说，初次干燥的过程就是升华的过程, 通过升华干燥使药品中冻结的自由水升华逸出。升华干燥的时间与药品的种类、 分装的厚度及升华时提供的热量有关。在药品品种和分装厚度一定的情况下,可以通过加速热量传递来缩短升华时间。冻干期间水升华的驱动力为药品与冷凝器之间的温差。通常升华干燥阶段冷凝器温度为 - 60℃ ( 至少比药品温度低20℃ )。二次干燥阶段冷凝器温度要求低至 - 80℃ ,这样获得的冻干品残留水量较少。为达到较快的干燥速度,药品温度要求尽可能高,但必须低于共熔点温度或崩塌温度, 以防止药品熔化、变性或崩塌。在冻干时空气稀薄,故对流差,辐射也很微弱,主要靠传导方式提供热量。冻干品的热量主要从搁板获得,搁板与药品之间有效的热传递与界面温度所对应的饱和蒸汽压和干燥室内真空度之差有关。升华阶段的真空度在 10～30Pa时,较有利于热量的传递和升华的进行。若压强过低,则对传热不利,药品不易获得热量,升华速率反而降低,而且对设备的要求也更高,因而会增加成本;而当压强过高时,药品内冰的升华速度减慢,药品自身温度会上升, 当高于共熔点温度时药品将发生熔化而导致冻干失败。干燥室壁温、底盘侧边高度、小瓶的排列方式均会影响传热效果,并将影响升华速率。
二次干燥主要是去除部分结合水。这部分水主要由范德华力、氢键等弱分子键吸附在药品上, 需要更多的能量才能将其除去。药品升华结束时由于冷冻水已蒸发完毕,因而可将温度迅速上升到设置的最高温度,这样既有利于药品残留水分的去除,也可缩短二次干燥时间。初次干燥后药品残留水分通常在10%左右,二次干燥后残余水分一般应低2%。冻干药品中的残留水分对冻干药品质量影响很大,残留水分过多, 药物容易失活,稳定性变差。为控制冻干药品中的残留水分,二次干燥时应在保持药品活性的条件下选择允许的最高温度,真空度需尽可能提高, 一般这一过程需 4～6h。自动化较高的冻干机可通过压力升高试验以获得对残留水分进行控制的相应数据。
课题研究的主要内容：
- 搜索及阅读与课题相关的国内外重要文献，研究并掌握文献里涉及到的一次干燥和二次干燥（瓶装物料）的数理模型与计算分析。
- 学习并计算出冷冻干燥过程的数理模型，这里包括以下几种主要模型：第一、瓶装物料的升华干燥过程中，传热速率方程Q的计算。第二、升华干燥过程中，升华速率方程（/)的计算。第三、一次干燥过程中，传质阻力R0、干燥层传质阻力Rp的计算。
- 掌握数理模型方程式里的一些重要参数及其应用，例如物料瓶底部面积Av,搁板的辐射率es,物料瓶顶部的辐射率ev，气体的热传导率Kg，搁板的热传导率Ks，物料瓶的热传导率Kv，干燥室压力Pc，干燥层阻力系数Rp，冷冻层底部中心温度Tb，升华界面温度Tf，等等。并了解这些参数的特性，对可控参数（隔板温度、干燥室压力等）进行优化。
- 对几种数理模型进行比较，找出各模型之间的优缺点。
课题研究进度安排：
以上是文献综述，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
