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凍干溶液的真空冷凍干燥過(guò)程
更新時(shí)間:2021-05-08 點(diǎn)擊次數(shù):1597

凍干溶液一般都是配置成含固體物質(zhì)4%-25%的稀溶液。溶液里水的組成:

1、大部分水是以水分子的形式存在于溶液中的自由水。

2、少部分是吸附于固體物質(zhì)晶格間隙中或以氫鍵方式結(jié)合在一些極性基因團(tuán)上的結(jié)合水。

3、固定于生物體和細(xì)胞中的水,大部分也是可以凍結(jié)和升華的自由水。也含有一些不能凍結(jié)、很難去除的結(jié)合水。

凍干的目的就是在低溫、真空環(huán)境中除去物質(zhì)中的自由水和一部分吸附于固體晶格間隙中的吸附水。凍干過(guò)程分為以下幾個(gè)步驟:

預(yù)凍結(jié):

預(yù)凍是將溶液中的自由水固化,賦予干后產(chǎn)品與干燥前有相同的形態(tài),防止抽空干燥時(shí)起泡、濃縮、收縮和溶質(zhì)移動(dòng)等不可逆變化發(fā)生。

溶液在凍結(jié)過(guò)程中,需過(guò)冷到冰點(diǎn)以下,其內(nèi)產(chǎn)生晶核以后,自由水才開(kāi)始以冰的形式結(jié)晶,同時(shí)放出結(jié)晶熱,使其溫度上升到冰點(diǎn),隨著晶體的生長(zhǎng),溶液濃度增加,當(dāng)濃度到達(dá)共晶濃度,溫度下降到共晶點(diǎn)以下時(shí),溶液就全部?jī)鼋Y(jié)。

冷卻速度愈快,過(guò)冷溫度越低,所形成的晶核數(shù)量越多,晶體來(lái)不及生長(zhǎng)就被凍結(jié),形成的晶粒數(shù)量越多,晶粒也細(xì)。冷卻速度慢,形成的晶粒數(shù)量越少,晶粒也粗大。凍干制品升華前,必須凍結(jié)到一定的溫度,這個(gè)溫度應(yīng)設(shè)在制品的共熔點(diǎn)以下10至20℃左右,如不經(jīng)過(guò)預(yù)凍直接抽真空,當(dāng)壓力降到一定程度時(shí),液體就會(huì)被抽去。這種情況也叫蒸發(fā),這種蒸汽叫做不飽和蒸汽,如果制品凍結(jié)不實(shí)而抽真空,液體中的氣體迅速逸出而引起“沸騰”的現(xiàn)象。制品如在“沸騰”中凍結(jié),有部分可能逸出瓶外,引起藥物損失或使制品表面凹凸不平。由此可見(jiàn),共熔點(diǎn)的溫度是保證產(chǎn)品正常干燥的安全的溫度,只能比它低,不能高于共溶點(diǎn)溫度。

升華干燥(一次干燥)

將凍結(jié)后的產(chǎn)品置于一閉的真空容器中加熱,其冰晶就會(huì)升華成水蒸氣逸出而使產(chǎn)品脫水干燥。干燥是從外表面開(kāi)始逐步向內(nèi)推移的,冰晶升華后殘留的空隙變成爾后升華水蒸氣的逸出通道。升華所需的熱量由以下幾種途徑得到:固體的傳導(dǎo),輻射,氣體的對(duì)流。

產(chǎn)品升華時(shí)受以下幾個(gè)溫度限制:

產(chǎn)品凍結(jié)部分的溫度應(yīng)低于產(chǎn)品共溶點(diǎn)的溫度。產(chǎn)品干燥部分的溫度要低于其崩解溫度或容許的最高溫度(不燒焦或性變)。最高擱板溫度。

解析干燥(二次干燥)

第一階段干燥是將水以冰晶的形式除去,因此其溫度和壓力都必須控制在產(chǎn)品共溶點(diǎn)以下,才不使冰晶溶化。對(duì)于吸附水,由于其吸附能量高,如果不提供足夠的能 量,水就不可能從吸附中解析出來(lái)。為了使解析出來(lái)的水蒸氣有足夠的推動(dòng)力逸出產(chǎn)品,必須使產(chǎn)品內(nèi)外形成較大的蒸汽壓差,所以箱體內(nèi)要保持高真空。第二階段干燥后,產(chǎn)品殘余水分的含量一般可以控制在0.4%-4% 之間。 

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