冷凍幹(gān)燥(zào)是利用(yòng)升(shēng)華的原理進(jìn)行幹(gān)燥(zào)的一種(zhǒng)技術(shù)，是將被幹燥的(dí)物(wù)質(zhì)在低溫下(xià)快速凍結(jié)，然(rán)後在(zài)適(shì)當(dāng)的(dí)真空(kōng)環境下，使凍(dòng)結(jié)的水分子(zǐ)直接(jiē)升(shēng)華(huá)成(chéng)為水蒸氣逸出的過(guò)程。
製(zhì)藥(yào)冷凍(dòng)幹燥機的(dí)凍幹工藝主要包(bāo)括以(yǐ)下幾(jī)個階(jiē)段(duàn)，合(hé)理而有效地(dì)縮短凍(dòng)幹的(dí)周(zhōu)期(qī)在(zài)工業(yè)生(shēng)產上具有(yǒu)明(míng)顯的(dí)經濟價(jià)值(zhí)。
一，製品的(dí)凍(dòng)結(jié)
溶(róng)液速凍時(shí)(每分(fēn)鐘降溫(wēn)10~50℃)，晶粒(lì)保(bǎo)持在顯(xiǎn)微鏡(jìng)下(xià)可見的大小(xiǎo);相反慢凍時(shí)(1℃/分)，形成(chéng)的(dí)結晶(jīng)肉眼可見。粗晶在(zài)升華留下較(jiào)大的(dí)空隙(xì)，可以(yǐ)提(tí)高(gāo)凍幹(gān)的效(xiào)率(shuài)，細晶在升華後(hòu)留(liú)下(xià)的間隙(xì)較小，使下層(céng)升華受(shòu)阻，速(sù)成凍的(dí)成(chéng)品(pǐn)粒子(zǐ)細(xì)膩，外觀均(jūn)匀(yún)，比(bǐ)表(biǎo)麵積大(dà)，多(duō)孔(kǒng)結構好，溶解速(sù)度快(kuài)，便成品(pǐn)的引濕性相(xiāng)對也要強(qiáng)些。
藥(yào)品在(zài)製藥冷凍幹燥機中預(yù)凍在(zài)兩(liǎng)種方式：一種是(shì)製品與(yǔ)幹(gān)燥箱同時降溫(wēn)，;另一種是待(dài)幹燥箱擱板降溫至(zhì)-40℃左右，再(zài)將製(zhì)品(pǐn)放入，前者相當於慢凍，後者(zhě)則(zé)介(jiè)於(yú)速凍(dòng)與慢凍之間(jiān)，因(yīn)而常被采用，以兼顧凍幹(gān)效(xiào)率(shuài)與產(chǎn)品(pǐn)質量。此(cǐ)法的(dí)缺(quē)點(diǎn)是製品入箱時(shí)，空氣中(zhōng)的水蒸(zhēng)氣將迅速地(dì)凝(níng)結(jié)在擱(gē)板(bǎn)上，而在(zài)升華(huá)初期，若(ruò)板升溫(wēn)較快，由於大麵積的升華(huá)將(jiāng)有可能超越凝結器(qì)的(dí)正常負荷(hé)。此現象(xiàng)在夏季尤(yóu)為顯(xiǎn)著(zhù)。製品的凍(dòng)結(jié)處(chǔ)於靜(jìng)止狀態(tài)。經(jīng)驗證明，過冷(lěng)現象(xiàng)容易發生至使製品溫度雖(suī)已達(dá)到共晶點(diǎn)。但溶(róng)質(zhì)仍(réng)不結(jié)晶，為了克(kè)服過(guò)冷現象，製(zhì)品凍(dòng)結的溫(wēn)度應低於共(gòng)晶點以下(xià)一個範(fàn)圍，並(bìng)需保持(chí)一(yī)段時間，以待製品(pǐn)*凍(dòng)結。
二(èr)，升華的條(tiáo)件(jiàn)與(yǔ)速度(dù)
冰(bīng)在一定溫度下的飽(bǎo)和(hé)蒸汽(qì)壓大於(yú)環境的水蒸氣分(fēn)壓(yā)時(shí)即(jí)可開(kāi)始(shǐ)升華，比(bǐ)製品溫度更(gēng)低的(dí)凝(níng)結器對(duì)水(shuǐ)水蒸(zhēng)氣(qì)的抽(chōu)吸(xī)與(yǔ)捕獲作用(yòng)，則是(shì)維(wéi)護升華所必需的(dí)條件。
氣(qì)體分(fēn)子在兩(liǎng)次連續碰(pèng)撞之間(jiān)所(suǒ)走(zǒu)的距離稱為(wéi)平均自由程(chéng)，它(tā)與壓(yā)力(lì)成反比。在常壓下(xià)，其(qí)值(zhí)很小，升華(huá)的(dí)水(shuǐ)分子很(hěn)容(róng)易(yì)與(yǔ)氣體碰撞又返回到蒸汽(qì)源表麵(miàn)，因(yīn)而升華速(sù)度(dù)很漫(màn)。隨(suí)著壓(yā)力(lì)降低(dī)13.3Pa以(yǐ)下，平均自(zì)由程增大(dà)105倍(bèi)，使升華速(sù)度顯著(zhù)加快，飛離(lí)出(chū)來的(dí)水(shuǐ)分子很(hěn)少改變自己的(dí)方(fāng)麵(miàn)，從而形(xíng)成了定向的蒸汽流。
冰的(dí)升華熱約(yuē)為2822J/克，如(rú)果(guǒ)升華過(guò)程不供(gōng)給熱量(liáng)，那末製(zhì)品(pǐn)隻有降低(dī)內能(néng)來(lái)補(bǔ)償升(shēng)華(huá)熱，直至其(qí)溫度(dù)與(yǔ)凝(níng)結(jié)器(qì)溫(wēn)度(dù)平衡後，升(shēng)華(huá)也就(jiù)停(tíng)止了(liǎo)。為(wéi)了保(bǎo)持升華(huá)與冷凝(níng)來的溫(wēn)度(dù)差，必須對製(zhì)品(pǐn)提供足夠(gòu)的熱(rè)量。
三(sān)，升(shēng)華(huá)過(guò)程(chéng)
在(zài)升(shēng)溫(wēn)的*階段(大(dà)量(liáng)升華(huá)階段(duàn))，製(zhì)品溫度要低於(yú)其共(gòng)晶點(diǎn)一個範圍。因此(cǐ)擱板溫要(yào)加(jiā)以控製，若製品(pǐn)已(yǐ)經(jīng)部分幹燥，但(dàn)溫度卻超過了其共晶點，此時(shí)將(jiāng)發生(shēng)製(zhì)品融化現(xiàn)象(xiàng)，而此時(shí)融(róng)化的液(yè)體(tǐ)，對冰(bīng)飽(bǎo)和，對(duì)溶質(zhì)卻未(wèi)飽和(hé)，因(yīn)而(ér)幹燥(zào)的溶(róng)質(zhì)將迅速(sù)溶解(jiě)進去，zui後(hòu)濃縮(suō)成一薄僵塊(kuài)，外觀極為不(bù)良(liáng)，溶(róng)解(jiě)速(sù)度很差(chà)，若(ruò)製(zhì)品的融(róng)化發(fā)生(shēng)在大量升(shēng)華後(hòu)期(qī)，則(zé)由於融化的液體數量較(jiào)少(shǎo)，因而(ér)被(bèi)幹燥的孔(kǒng)性固體所吸收(shōu)，造成凍幹後(hòu)塊(kuài)狀物有(yǒu)所缺(quē)損(sǔn)，加(jiā)水溶(róng)解時仍能發現溶(róng)解速(sù)度較慢。
在大量升(shēng)華過程，雖然擱板和製(zhì)品溫(wēn)度有很大懸殊，但(dàn)由(yóu)於板溫，凝結器溫(wēn)度和真空(kōng)溫度(dù)基本不(bù)變，因而升(shēng)華(huá)吸(xī)熱比(bǐ)較穩(wěn)定，製品(pǐn)溫度(dù)相對恒定(dìng)。隨著製品自(zì)上而下層層幹燥(zào)，冰(bīng)層(céng)升華的(dí)阻力(lì)逐漸(jiàn)增大。製品溫度相應也會(huì)小幅(fú)上升。直至(zhì)用肉(ròu)眼已不到(dào)冰晶(jīng)的存在。此時90%以上(shàng)的(dí)水分已(yǐ)除(chú)去。大量升華的過程(chéng)至(zhì)此(cǐ)已(yǐ)基(jī)本(běn)結束，為了確保(bǎo)整箱(xiāng)製(zhì)品大(dà)量升(shēng)華完(wán)畢，板溫仍(réng)需(xū)保(bǎo)持一個(gè)階段(duàn)後(hòu)再(zài)進行第二(èr)階(jiē)段(duàn)的升(shēng)溫。剩餘百分(fēn)之幾(jī)的(dí)水分稱(chēng)殘餘水分，它與自(zì)由狀態的水在(zài)物(wù)理(lǐ)化學性(xìng)質上有(yǒu)所(suǒ)不同，殘餘水分包(bāo)括(kuò)了化學結合之(zhī)水(shuǐ)與(yǔ)物(wù)理(lǐ)結合之水，諸如化(huà)合的結(jié)晶水結晶(jīng)，蛋(dàn)白質(zhì)通(tōng)過(guò)氫鍵(jiàn)結合(hé)的水以及固體表麵或毛(máo)細(xì)管中吸附(fù)水(shuǐ)等(děng)。
由於(yú)殘餘水分(fēn)受到某(mǒu)種引力的(dí)束縛(fù)，其飽(bǎo)和蒸(zhēng)汽壓(yā)則是不同(tóng)程度的降(jiàng)低，因(yīn)而(ér)幹燥速(sù)度(dù)明顯下降。雖(suī)然提(tí)高製品溫度(dù)促(cù)進殘(cán)餘水(shuǐ)分(fēn)的氣化，但若超(chāo)過(guò)某極限溫度(dù)，生物活(huó)性也可能(néng)急(jí)劇下降。保(bǎo)證(zhèng)製品(pǐn)安全的(dí)zui高幹燥溫(wēn)度要由實驗(yàn)來確定。通常我們在第(dì)二階(jiē)段(duàn)將板(bǎn)溫+30℃左(zuǒ)右(yòu)，並保(bǎo)持(chí)恒(héng)定。在這一階段初期，由於(yú)板(bǎn)溫(wēn)升高，殘(cán)餘水分少又不易氣化，因(yīn)此(cǐ)製品(pǐn)溫(wēn)度上(shàng)升較快(kuài)。但(dàn)隨著製品溫(wēn)度(dù)與板溫逐漸靠攏，熱(rè)傳導變得更(gēng)為緩慢，需要(yào)耐心(xīn)等(děng)待相當長(cháng)的一(yī)段時間，實踐經驗表明(míng)，殘(cán)餘(yú)水(shuǐ)分(fēn)幹燥(zào)的(dí)時間與大(dà)量升(shēng)華的(dí)時間(jiān)幾乎(hū)相等有時甚至(zhì)還(huán)會(huì)超過。
四，凍幹(gān)曲(qū)綫
將擱板(bǎn)溫度與(yǔ)製(zhì)品溫(wēn)度隨時(shí)間的變化(huà)記錄下來(lái)，即(jí)可得(dé)到(dào)凍幹曲(qū)綫。比較典型的(dí)凍幹曲(qū)綫(xiàn)係(xì)將(jiāng)擱板(bǎn)升(shēng)溫分為(wéi)兩(liǎng)個階(jiē)段，在大量升華(huá)時擱(gē)板溫度(dù)保持(chí)較(jiào)低，根(gēn)據(jù)實際情況(kuàng)，一般(bān)可(kě)控製在(zài)-10至+10之間。第(dì)二階段(duàn)則根據(jù)製(zhì)品(pǐn)性(xìng)質(zhì)將(jiāng)擱(gē)板溫(wēn)度適當(dāng)調高(gāo)，此法適(shì)用(yòng)於其(qí)熔點較低的(dí)製(zhì)品。若對(duì)製(zhì)品的(dí)性能(néng)尚不清楚，機器(qì)性(xìng)能較(jiào)差或(huò)其工作(zuò)不(bù)夠穩定時，用(yòng)此(cǐ)法也比(bǐ)較穩妥。
如果製(zhì)品共晶(jīng)點(diǎn)較(jiào)高，係(xì)統(tǒng)的真空(kōng)度也(yě)能保(bǎo)持(chí)良(liáng)好(hǎo)，凝結器的製(zhì)冷能力(lì)充裕(yù)，則也可采用(yòng)一定的(dí)升溫速度，將擱(gē)板(bǎn)溫(wēn)度升(shēng)高至允許(xǔ)的(dí)zui高(gāo)溫(wēn)度，直至(zhì)凍(dòng)幹結束(shù)，但也(yě)需保證製品(pǐn)在大量升華時(shí)的溫(wēn)度(dù)不得超(chāo)過(guò)共晶(jīng)點(diǎn)。
了解製(zhì)藥(yào)冷(lěng)凍幹燥(zào)機的凍幹(gān)工藝，可以幫(bāng)助我們獲(huò)得(dé)高質量的(dí)製品，同(tóng)時有(yǒu)效縮短(duǎn)凍幹周(zhōu)期(qī)，降低成本(běn)。
當(dāng)前位(wèi)置(zhì)：