冻干过程中温度传感器的放置位置

温度传感器的放置遵循一个核心原则：监控过程最冷点和最热点，以确认产品已冻结并控制升华界面温度不超过其共晶点/塌陷温度。

一、根据容器类型和工艺阶段的详细策略

场景A：西林瓶装溶液（常见）

1、预冻阶段：

关键点：产品内部传感器 + 搁板传感器。

目的：确保产品内部温度均一且低于共晶点。搁板温度需远低于产品目标温度以提供足够的过冷度。

2、一次干燥阶段：

关键点：代表性瓶中的产品传感器（最重要） + 搁板传感器 + 腔室压力传感器。

策略：将3-6个产品传感器插入不同位置的代表性西林瓶中（如搁板中心、边缘、前部、后部）。这些“哨兵瓶"用于监控最慢干燥点（通常是中心区域）的温度，确保所有产品都安全。搁板温度根据这些“哨兵瓶"的温度进行调节。

3、二次干燥阶段：

关键点：搁板传感器 + 产品传感器。

目的：逐步提高搁板温度以解吸结合水。产品温度会逐步升高并最终接近搁板温度，两者趋同时常作为二次干燥结束的参考。

场景B：托盘装散装产品或组织块

产品内部传感器：必须插入物料堆叠的中心层和底部，因为底部直接接触搁板传热快，中心层传热慢、温度高。

搁板传感器：至关重要，因为传热主要通过接触传导。

需特别注意温度梯度：物料厚度会导致显著的纵向温度梯度。

场景C：非常规容器（如安瓿瓶、套管）

原则相同，但操作更困难。有时只能依靠非接触式方法（如热像仪，如果腔室有观察窗）或更依赖搁板温度和压力测量来间接推断。

二、实践与黄金法则并行

1、多点监控，关注最差点：永远不要只依赖一个点。至少监控搁板（进热源） 和 代表性产品（受热点） 。产品的“最热点"（通常是传热最差、冰最后升华的位置）决定了整个批次的安全上限。

2、“哨兵瓶"策略：对于西林瓶，这是行业标准做法。使用与生产相同的瓶子、灌装量、塞子，并将传感器置于瓶底上方约1/3液位高度。这些瓶子应放在已知的“冷点"和“热点"区域。

3、传感器校准：所有传感器，尤其是产品传感器，必须定期校准，确保精度。

4、避免干扰：插入产品传感器时，要确保其不接触瓶壁或瓶底，否则测量的是容器温度而非产品温度。同时要尽量减少对冰晶结构的破坏。

5、结合压力测量：温度数据必须与腔室压力数据结合分析。压力升高（在恒定升华速率下）可能意味着升华界面温度过高；压力升测试是判断干燥终点的关键工具。

6、工艺验证：在工艺开发阶段，需要通过大量的温度映射实验，来确定搁板上不同位置的干燥动力学差异，从而确定“最差点"，并在后续生产中重点监控。

总结：推荐配置

对于一个稳健的冻干工艺监控系统，建议如下：

1、必须项：

1.1 多个搁板表面温度传感器（用于控制和均匀性验证）。

1.2 至少3-6个“哨兵瓶"内部产品温度传感器（放置于搁板代表性的“冷/热点"）。

1.3 高精度的腔室压力传感器。

2、可选项/高级项：

2.1 冷凝器温度传感器。

2.2 皮拉尼真空计与电容式真空计结合使用，以区分水蒸气分压和不可凝气体压力。

2.3 带有观察窗和热像仪的系统，用于非接触式温度分布测量（主要用于研发）。

最终，理想的温度传感器放置位置，是那些能最真实地反映“决定产品质量和工艺安全的关键点温度"的位置。 这通常意味着需要直接测量产品本身，尤其是在工艺开发和质量源于设计阶段。