冷凍干燥就是一個去水分的升華過程,因此,物理學(xué)定義,水必須要*行冷凍成為固態(tài),而在冷凍干燥過程中,當(dāng)含有溶質(zhì)的產(chǎn)品在初級干燥階段超過一定溫度時,通常會發(fā)生塌陷,這個溫度就是屬于特定于產(chǎn)品的關(guān)鍵溫度,如果我不知道這個關(guān)鍵溫度,那么很難確定凍干周期中所須使用的理想板層溫度和工作壓力。此外還注意到,即使組分正確的凍干產(chǎn)品在初次干燥沒有出現(xiàn)塌陷,也有可能出現(xiàn)影響二次干燥的效果,即產(chǎn)品相關(guān)水的解析。還可注意到,在崩塌的情況下,由美拉德反應(yīng)(Maillard reactions)引起的凍干物輕微著色,比如說產(chǎn)品輕微焦糖化,這顯然也是不可取的。在理解凍干工藝時,以及探索分析引起產(chǎn)品外觀缺陷的原因前,首先要了解3個基本的關(guān)鍵溫度定義:
應(yīng)用真空冷凍干燥技術(shù)需在凍干之前,把需要凍干的產(chǎn)品分裝在合適的容器內(nèi),裝量要均勻,蒸發(fā)表面盡量大,而厚度盡量薄些;然后放入與凍干箱尺寸相適應(yīng)的金屬盤內(nèi)。將產(chǎn)品放入凍干箱內(nèi)進(jìn)行預(yù)凍,抽真空之前要根據(jù)捕水器制冷壓縮機(jī)的降溫速度提前使捕水器工作,抽真空時捕水器應(yīng)達(dá)到-40℃左右的溫度,待真空度達(dá)到一定數(shù)值后(通常應(yīng)達(dá)到100Pa以上的真空度),即可對箱內(nèi)產(chǎn)品進(jìn)行加熱。一般加熱分兩步進(jìn)行,初步加溫不使產(chǎn)品的溫度超過共熔點的溫度;待產(chǎn)品內(nèi)水份基本干完后進(jìn)行下一步加溫,這時可迅速地使產(chǎn)品上升到規(guī)定的至高溫度。在至高溫度保持?jǐn)?shù)小時后,即可結(jié)束凍干。
整個升華干燥的時間約12-24小時左右,與產(chǎn)品的形狀、規(guī)格,產(chǎn)品的種類,凍干曲線及機(jī)器的性能等等有關(guān)。
凍干機(jī)里凍干結(jié)束后,要在出料間進(jìn)行空氣除濕,然后放干燥無菌的空氣進(jìn)入干燥箱,以防重新吸收空氣中的水份。
在凍干機(jī)冷凍干燥樣品溫度測量與控制過程中;存在著一些特殊的問題。
1、接觸式測溫只能反映測溫元件所處局部位置的溫度狀況,不能代表冷凍干燥物品整體的溫度狀況。
2、當(dāng)測溫元件進(jìn)入冷凍干燥物品內(nèi)部時,測溫元件附近的冷凍干燥物品的結(jié)構(gòu)就會受到一定程度的破壞;在物料的冷卻凍結(jié)過程中,插入的熱電偶或熱敏電阻會起到晶核的作用,使該位置處的溶液容易先形成冰晶;在測溫元件附近,冰晶體積相對較大。
3、測溫元件本身或其引線會對其附近樣品起加熱作用;裝有測溫元件的樣品的干燥速度,要比其他未裝測溫元件的樣品快。
4、插入的熱電偶或熱敏電阻是固定的,它們無法測量移動的升華界面的溫度,而凍干機(jī)冷凍干燥升華界面溫度是冷凍干燥過程的一個非常重要的溫度參數(shù)。
5、有限的測溫元件只能置入有限的試樣中。在批量生產(chǎn)中,一批樣品往往由數(shù)量眾多的試樣組成,有限的幾個試樣測得的溫度變化很難反映整批樣品所處的溫度狀況。
6、接觸式測溫方式給無菌操作、自動化連續(xù)生產(chǎn)帶來諸多不便。
凍干機(jī)凍干法基本上在0℃以下進(jìn)行,即在產(chǎn)品凍結(jié)的狀態(tài)下進(jìn)行,只在后期降低產(chǎn)品的殘余水份含量時,才讓產(chǎn)品升至0℃以上的溫度,但一般不超過40℃。在真空條件下,當(dāng)水蒸汽直接升華出來后,藥物剩留在凍結(jié)時的冰架中,形成類似海綿狀疏松多孔架構(gòu),因此它干燥后體積大小幾乎不變。再次使用前,只要加入注射用水,又會立即溶解。
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