冷凍幹燥的基本原理是基於水的三態變化。水有固態、液態和氣(qì)態,三種狀態既可以相互轉換又(yòu)可以共存。 當水在三相點(溫度為(wéi)0.01℃,水蒸氣壓為610.5Pa)時,水、冰、水蒸氣三者可共存且相互(hù)平衡。在高(gāo)真空狀(zhuàng)態下,利用升華原理,使預(yù)先凍結的物料中的水分,不經過冰的融化(huà),直接以冰態升華為水蒸汽被除去,從而達到冷(lěng)凍(dòng)幹燥(zào)的目的。 凍幹製品呈(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(xià)長(zhǎng)時間保存和運(yùn)輸。 由於具有其它幹燥方法*的優點,因此該技術問世以來越來越 受到人們的青睞,在醫藥、生物製品和食品方麵(miàn)的應用已日益廣泛。血清、菌種、中西醫藥(yào)等(děng)生物製品(pǐn)多為一些生物活性物質(zhì),真空冷凍(dòng)幹(gàn)燥技術也為保存生物活性提供了良好的解決途(tú)徑。
詳解
冷凍幹燥是利用升華的原理進行幹燥的一種技術,是將被幹燥的物質在低溫下快速凍結,然後在適(shì)當的真空環境,使凍結的水分子直(zhí)接升(shēng)華成為水蒸氣逸出的過(guò)程。 冷凍幹燥得到的產物稱作凍幹物(lyophilizer),該過程稱作凍幹(lyophilization)。物質在幹燥前始終(zhōng)處於低溫(凍結狀態),同時(shí)冰晶均勻分布於(yú)物質中,升華過程(chéng)不會因脫水而發生濃縮現象,避免了由水蒸氣產(chǎn)生泡沫、氧化等副作用。幹燥物質呈(chéng)幹海綿多(duō)孔(kǒng)狀,體(tǐ)積基本不變,極(jí)易溶於水而恢複原狀。在*上防止幹燥物質的理化和生物學方麵的變性。
醫藥真空冷(lěng)凍凍幹機係由製冷係統、真空係統、加熱係統、電(diàn)器儀表控製係統所組成。主要部件為幹燥箱(xiāng)、凝結(jié)器、冷凍機組、真空泵、加(jiā)熱/冷卻(què)裝置(zhì)等(děng)。它的工作(zuò)原理是將(jiāng)被幹燥的物品先凍結到三相點(diǎn)溫(wēn)度以下,然後在真空條件下使物品中的固態水份(冰)直接升華成水蒸氣,從(cóng)物品中(zhōng)排除,使物(wù)品幹燥。物料經(jīng)前處理後,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(jiān)包裝。真空(kōng)係統為升華幹燥倉建立低氣壓條件(jiàn),加熱係統向物料提供升華潛(qián)熱,製冷係(xì)統向冷阱和幹燥室提(tí)供所需(xū)的冷量。
本設備采用高效輻射加熱,物料受(shòu)熱均勻;采用高效捕水冷阱,並可(kě)實現快速化霜;采用高效真空機組,並可(kě)實現油水分離;采用並聯集中製冷係統,多(duō)路(lù)按需供冷,工況穩定(dìng),有利節能;采用人工智能控製,控製精度高(gāo),操作方便。
醫藥真(zhēn)空冷凍(dòng)凍幹機製品的凍結
溶液速(sù)凍時(每分(fèn)鍾降溫10~50℃),晶粒保持在顯(xiǎn)微鏡下可見的大小;相(xiàng)反慢凍時(1℃/分),形成的結晶肉眼可見。粗晶(jīng)在(zài)升華留下較大的空隙,可以提高效率,細晶在升華後留下的間隙較小,使下層升華受阻,速成凍的成品粒子細膩,外觀(guān)均勻,比表麵積大,多孔(kǒng)結構好(hǎo),溶解速度快,便成品的引濕性相對(duì)也要強些。 藥品在凍幹機中預凍在兩種方式:一種是製品與幹燥箱同時降(jiàng)溫;另一種是待(dài)幹燥箱擱板降溫至-40℃左右,再將製品放入,前(qián)者相當於慢凍,後者則介於速凍與慢凍之間,因而常被采用,以兼顧效率與產品質量。此法的缺點是製品入箱時,空氣中的(de)水蒸氣將迅速地凝結在擱(gē)板上,而在(zài)升華初期,若板升溫較快,由於(yú)大麵積的升華(huá)將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(zhì)品的凍結處於靜止狀態。經驗證明,過冷現象容易發(fā)生至使製品溫度雖已達到共晶點。但溶質仍不結晶,為了克服過(guò)冷現象,製品凍結的(de)溫(wēn)度應低於共晶點以下一個範圍,並需保持一段時間,以待製品*凍結。