冷凍幹(gàn)燥的基本原理是基於水的三態變化。水有固態、液態和氣態,三種狀態既可以相(xiàng)互轉換又可以(yǐ)共存。 當水在(zài)三相點(溫度為0.01℃,水蒸氣壓為610.5Pa)時,水、冰、水蒸氣三者可共存且相互平衡。在高真(zhēn)空狀態下,利用(yòng)升華原理,使預先凍結的物料中的水分,不經過(guò)冰的融化,直接以(yǐ)冰態升華為水蒸汽被除去,從(cóng)而達到冷凍幹燥的目的。 凍(dòng)幹製品呈(chéng)海綿狀、無幹縮、複水性好、含水分極少,相應包裝後可在常溫下長時間保存和運輸(shū)。 由於具有其它幹燥方法*的優點,因此該技術問世以(yǐ)來越來越 受到人們的青睞,在醫藥、生物製品和食品方麵(miàn)的應用已日(rì)益廣泛。血清、菌種、中西醫藥等生物製(zhì)品多(duō)為一些生物活性物質,真(zhēn)空冷凍幹燥(zào)技(jì)術也為保存生物活性提供了(le)良好的解(jiě)決途徑。
詳解
冷凍幹燥是利用升華的(de)原理進行幹(gàn)燥的一種技術,是將被幹燥的物質在低(dī)溫下快速凍結,然後在適當的真空環境,使凍結的水分子直接升華(huá)成為水蒸(zhēng)氣逸(yì)出的過程。 冷凍幹燥得到的產物稱作凍幹物(lyophilizer),該過程稱作凍幹(lyophilization)。物質在幹燥前(qián)始終處於低溫(凍結狀態(tài)),同時冰晶均勻分布於物質中,升華(huá)過程不會因脫水而(ér)發生(shēng)濃縮現象,避免了由水蒸氣產生泡沫、氧化等(děng)副作用。幹燥物(wù)質(zhì)呈幹海(hǎi)綿多孔狀,體積基本不變,極易溶於水而恢複原狀。在*上防止幹燥物質的(de)理化和生物學方麵的變性。
醫藥真空冷凍凍幹機係由製冷係統、真空係統、加熱係統、電器儀表控製係統所組成(chéng)。主要部件為幹燥箱、凝結器、冷凍機組(zǔ)、真空泵、加熱/冷卻裝置等。它的工作原理是將被幹燥的物品先凍結到三相點溫(wēn)度以下,然後在真空(kōng)條件下使(shǐ)物品中的固態水份(fèn)(冰)直接升華成水蒸氣,從物品中排除,使物品幹燥(zào)。物料經前(qián)處理後,被(bèi)送入速凍倉凍結,再送入幹燥倉升華脫水,之後在後處理車間包裝。真空係統為升華幹燥倉(cāng)建立低氣壓條件,加熱係統向物(wù)料提供升華潛熱(rè),製冷係(xì)統向(xiàng)冷阱和幹燥室提供所需的冷量。
本設備采用高效輻射加熱,物料受熱均(jun1)勻;采用高效捕(bǔ)水冷阱,並可實(shí)現快速(sù)化霜;采用高效真空機組,並可實現(xiàn)油水分離(lí);采(cǎi)用並聯集中製冷係統,多路按需供冷,工況穩(wěn)定,有利節能;采用人工(gōng)智能控製,控製精度高,操作方(fāng)便。
醫藥真空冷凍(dòng)凍幹機製品的凍結
溶液速凍時(每分鍾降溫10~50℃),晶粒保持在顯微鏡下可見的大小;相(xiàng)反慢凍時(1℃/分),形成(chéng)的結晶肉眼可見。粗晶在升華留(liú)下較大的空隙,可以提高效率,細晶在升華(huá)後留下的間隙較小,使下層升華受阻,速成凍(dòng)的成品粒(lì)子細膩,外觀均勻,比表麵積大(dà),多孔結構好,溶解速度快,便(biàn)成(chéng)品的引(yǐn)濕性相對也要強些。 藥品在凍幹機中預凍在兩種方式(shì):一種是製品與幹燥箱同時降溫;另一種是待幹燥箱擱板降溫(wēn)至-40℃左右,再將製品放入,前者相當於慢凍,後者則介於速凍與慢凍(dòng)之間,因而常(cháng)被采用,以兼顧效率與產品質量(liàng)。此法的缺點(diǎn)是製品入箱(xiāng)時,空氣(qì)中的水蒸(zhēng)氣將迅速地凝結在擱板(bǎn)上(shàng),而在升華初期,若板升溫較快,由(yóu)於大麵積的升華將(jiāng)有可能超越凝結器的正常負荷(hé)。此現象在夏季尤為顯著。 製品的凍結處於靜止狀態。經驗證(zhèng)明,過冷現象容易發生至使製品溫度雖已達到共晶點(diǎn)。但溶質仍不結晶,為了克服過冷(lěng)現象,製品凍結的溫度應低於共晶點以下一個範圍,並需保持(chí)一段時間(jiān),以待製品*凍結。