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PAGEPAGE4疫苗凍干技術(shù)一、冷凍干燥參數(shù)的確定和控制生物制品的冷凍干燥產(chǎn)品要求有一定的物理形態(tài)、均勻的顏色、合格的殘水含量、良好的溶解性、搞的存活率或效價(jià)、長(zhǎng)的保存期。因此不僅要對(duì)原材料的配制和凍干后的密封保存進(jìn)行控制,更重要的是對(duì)凍干過(guò)程每一階段各參數(shù)進(jìn)行全面監(jiān)控,以獲得良好的凍干產(chǎn)品。凍干過(guò)程的參數(shù)主要是溫度、壓強(qiáng)和時(shí)間三要素。在預(yù)凍階段是預(yù)凍溫度、預(yù)凍時(shí)間、預(yù)凍溫度和預(yù)凍時(shí)間的關(guān)系即預(yù)凍速率。升華階段中是產(chǎn)品溫度、板層溫度、凍干箱內(nèi)的壓強(qiáng)、冷凝器溫度、升華時(shí)間。在解吸階段中是產(chǎn)品的最高許可溫度、板層溫度、凍干箱內(nèi)的壓強(qiáng)、冷凝器溫度和解吸時(shí)間。確定冷凍干燥參數(shù)的主要依據(jù)是產(chǎn)品的品種和凍干機(jī)的性能,其次也要考慮到總裝量,每瓶?jī)?nèi)的裝量和厚度,容器的種類,產(chǎn)品是放在盤內(nèi)干燥還是直接放在板層上干燥,瓶口是否帶有塞子等?,F(xiàn)把凍干中的參數(shù)按階段分述如下:(一)預(yù)凍階段1、預(yù)凍溫度:由于冷凍干燥是在真空狀態(tài)下進(jìn)行,因此只有產(chǎn)品全部固化,才能干燥出良好的產(chǎn)品。每種產(chǎn)品有不同的共熔點(diǎn)或固化點(diǎn),因此不同的產(chǎn)品預(yù)凍的最低溫度也不盡相同。預(yù)凍溫度必須低于該產(chǎn)品的共熔點(diǎn)溫度。產(chǎn)品的共熔點(diǎn)可通過(guò)多種方法來(lái)確定,比較方便和常用方法是電阻法。在凍干過(guò)程中,物質(zhì)狀態(tài)發(fā)生了變化,有液態(tài)逐漸變成了固態(tài),這一改變從溫度上無(wú)法測(cè)到,但隨著物質(zhì)形態(tài)的改變而同時(shí)發(fā)生的電性能的變化是可以測(cè)量到的,進(jìn)行凍結(jié)過(guò)程中產(chǎn)品電阻的測(cè)量可以知道凍結(jié)實(shí)在進(jìn)行之中,還是已完成了。液體主要靠離子導(dǎo)電,當(dāng)溫度降低時(shí)由于離子逐步被凍結(jié)而固定,液體的電阻將會(huì)逐步增加,當(dāng)液體全部變成固體時(shí),離子導(dǎo)電突然停止,電阻會(huì)發(fā)生一個(gè)突然增大現(xiàn)象,因此在降溫過(guò)程中同時(shí)對(duì)產(chǎn)品的電阻和溫度進(jìn)行測(cè)量,能確定產(chǎn)品的共熔點(diǎn)溫度。2、預(yù)凍時(shí)間:產(chǎn)品在預(yù)凍中,達(dá)到了規(guī)定預(yù)凍溫度之后,一般還要保持一定時(shí)間,因?yàn)闇y(cè)量產(chǎn)品的預(yù)凍溫度是通過(guò)某一瓶或幾瓶樣品得到的,而樣品溫度不一定能準(zhǔn)確地代表全貌,由于凍干箱的板層之間存在一定的溫度差別,所以為了使全箱產(chǎn)品都真正的固化,需要延長(zhǎng)一些時(shí)間。一般是在樣品達(dá)到的固化溫度之后,再保持1—2小時(shí)左右的時(shí)間,但是,對(duì)于板層溫度差別大的凍干機(jī),預(yù)凍時(shí)間還要進(jìn)一步延長(zhǎng)??偠灾A(yù)凍的總時(shí)間與產(chǎn)品的品種、凍干機(jī)的性能、產(chǎn)品的裝量、使用的容器、盤子等有關(guān)。3、預(yù)凍速率:冷凍會(huì)對(duì)細(xì)胞和生命體產(chǎn)生一定的破壞作用,一般認(rèn)為是由機(jī)械效應(yīng)和溶質(zhì)效應(yīng)而引起的。機(jī)械效應(yīng)是細(xì)胞內(nèi)部冰晶生長(zhǎng)時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械力量引起的,特別是對(duì)于有細(xì)胞膜的生命體影響較大。冷凍時(shí)產(chǎn)生的冰晶越大,細(xì)胞膜越易破裂,冰晶小,則機(jī)械損傷也小。緩慢冷凍產(chǎn)生的冰晶較大,快速冷凍產(chǎn)生的冰晶較小。就此而言,緩慢冷凍對(duì)細(xì)胞和生命體的影響較大,快速冷凍對(duì)細(xì)胞和生命體的影響較小。溶質(zhì)效應(yīng)是由于水凍結(jié)使間隙液體逐漸濃縮,從而使電解質(zhì)的濃度增加,而蛋白質(zhì)對(duì)電解質(zhì)是很敏感的,電解質(zhì)濃度的增加會(huì)使蛋白質(zhì)變性引起生命體的死亡;此外,電解質(zhì)濃度的增加還會(huì)使細(xì)胞脫水而死亡。間隙液體的濃度越高,上述原因引起的破壞也越嚴(yán)重。溶質(zhì)效應(yīng)在某一溫度范圍最明顯,這個(gè)溫度范圍在水的冰點(diǎn)和該液體的全部固化溫度之間,若能以較高的速度越過(guò)這一溫度范圍,則溶質(zhì)效應(yīng)產(chǎn)生的后果可以減小。此外,冷凍時(shí)所形成的冰晶大小還會(huì)影響干燥速率和干燥后產(chǎn)品的溶解度。大的冰晶利于升華,小的冰晶不利于升華,但大的冰晶干燥后溶解較慢,小的冰晶溶解較快。冰晶越小,干燥后越能反映出產(chǎn)品的原來(lái)結(jié)構(gòu)。綜上所述,需要試驗(yàn)一最佳冷卻速率,以得到最高的存活率,最好的物理性狀和溶解速度,且有利于升華干燥。(二)升華階段1、產(chǎn)品溫度:產(chǎn)品在升華時(shí)要吸收熱量,1克冰變成汽大約需吸收670卡左右的熱量,因此升華時(shí)必須對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行加熱,但加熱時(shí)產(chǎn)品的溫度不能超過(guò)該產(chǎn)品的共熔點(diǎn)溫度。如果低于共熔點(diǎn)溫度過(guò)多,則升華的速率降低,升華階段的時(shí)間會(huì)延長(zhǎng),如果高于共熔點(diǎn)溫度,則產(chǎn)品會(huì)發(fā)生熔化,使凍干失敗,因此升華時(shí)產(chǎn)品的溫度要求接近共熔點(diǎn)溫度,但又不能超過(guò)共熔點(diǎn)溫度。由于產(chǎn)品升華時(shí),升華面不是固定的,而是在不斷變化的,并且隨著升華的進(jìn)步凍結(jié)產(chǎn)品越來(lái)越小,因此產(chǎn)品溫度的測(cè)量比較困難,利用溫度探頭測(cè)量會(huì)產(chǎn)生一定的誤差,為此可以利用氣壓測(cè)量法來(lái)確定升華時(shí)產(chǎn)品的溫度,即把凍干箱和冷凝器之間的閥門迅速地關(guān)閉,然后又打開(kāi),關(guān)閉的時(shí)間約1—2秒鐘,切不可太長(zhǎng),觀察凍干箱內(nèi)壓力的升高,根據(jù)壓力的升高數(shù)值,從冰的不同溫度的飽和蒸汽壓曲線或表上可以查出相應(yīng)的溫度,這就是升華時(shí)產(chǎn)品的溫度。產(chǎn)品的溫度也能通過(guò)對(duì)升華產(chǎn)品電阻的監(jiān)測(cè)來(lái)判斷,如果測(cè)得產(chǎn)品的電阻大于共熔點(diǎn)時(shí)的數(shù)值,則說(shuō)明產(chǎn)品的溫度在共熔點(diǎn)溫度以下,如果測(cè)得產(chǎn)品的電阻接近共熔點(diǎn)時(shí)的數(shù)值,則說(shuō)明產(chǎn)品的溫度已接近或達(dá)到共熔點(diǎn)溫度。2、板層溫度:升華階段板層溫度的確定與產(chǎn)品溫度、凍干箱內(nèi)的壓強(qiáng)(即真空度)、冷凝器溫度有關(guān)。如果產(chǎn)品溫度低于共熔點(diǎn)溫度,凍干箱內(nèi)的壓強(qiáng)小于真空?qǐng)?bào)警規(guī)定的壓強(qiáng),冷凝器溫度低于-40℃,則板層的溫度可以繼續(xù)提高。如果板層溫度提高到某一數(shù)值后出現(xiàn)產(chǎn)品溫度已接近共熔點(diǎn)溫度,或者凍干箱內(nèi)的壓強(qiáng)已上升到接近真空?qǐng)?bào)警規(guī)定的壓強(qiáng),或者冷凝器的溫度回升到接近-40升華時(shí)凍干箱內(nèi)的壓強(qiáng)和冷凝器溫度都是與凍干機(jī)的性能有關(guān),因此升華時(shí)板層溫度的高低確定也是直接與凍干機(jī)的性能有關(guān),性能好的凍干機(jī),板層溫度可以控制得較高些。3、凍干箱內(nèi)的壓強(qiáng):升華時(shí)凍干箱內(nèi)的壓強(qiáng)過(guò)去認(rèn)為越低越好,但現(xiàn)在的觀點(diǎn)認(rèn)為壓強(qiáng)不是越低越好,而是要在一定的范圍之內(nèi)。壓強(qiáng)低按理應(yīng)該有利于產(chǎn)品的升華,但由于壓強(qiáng)太低時(shí)對(duì)熱傳遞不利,試驗(yàn)表明,在壓強(qiáng)低于0.1毫巴時(shí),氣體的對(duì)流傳熱可忽略不計(jì),而壓強(qiáng)大于0.1毫巴時(shí)產(chǎn)品容易得到熱量,升華速率反而增加。當(dāng)壓強(qiáng)太高時(shí),產(chǎn)品升華減慢,產(chǎn)品吸收熱量減少,于是產(chǎn)品本身的溫度上升,當(dāng)高于產(chǎn)品的共熔點(diǎn)溫度時(shí),產(chǎn)品會(huì)發(fā)生熔化,造成凍干的失敗。凍干的合適壓強(qiáng)一般認(rèn)為是0.1—0.3毫巴,在這個(gè)壓強(qiáng)范圍內(nèi)既利于熱量的傳遞,又利于升華的進(jìn)行。但為了保險(xiǎn),一般真空?qǐng)?bào)警的設(shè)定壓強(qiáng)為0.25毫巴,即壓強(qiáng)大于此數(shù)值時(shí),停止對(duì)凍干箱的加熱,甚至啟動(dòng)冷凍機(jī)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行降溫以防止產(chǎn)品熔化。有些易凍干的產(chǎn)品,壓強(qiáng)還可再提高一些。凍干機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的壓強(qiáng)時(shí)由空氣的分壓強(qiáng)和水蒸汽得分壓強(qiáng)組成的,因此要用測(cè)量全壓的熱真空計(jì)來(lái)測(cè)量,而不能使用只能測(cè)空氣分壓強(qiáng)的麥?zhǔn)险婵沼?jì),由于水銀蒸氣有害于產(chǎn)品,水銀作介質(zhì)的麥?zhǔn)险婵沼?jì)應(yīng)禁止使用。4、冷凝器溫度:升華階段時(shí),由于凍干箱內(nèi)的大量水蒸汽流向冷凝器,冷凝器作為水蒸汽的冷阱,使水蒸汽變成冰凝華在冷凝器表面,大量的水蒸汽凝華放出的熱量能使冷凝器的溫度回升,這是正常的現(xiàn)象。但由于冷凝器冷凍機(jī)的制冷能力不夠,冷凝器的內(nèi)表面太小,或?qū)Ξa(chǎn)品提供的熱量過(guò)多等原因,會(huì)引起冷凝器溫度的過(guò)度回升。當(dāng)冷凝器溫度過(guò)度回升時(shí),凍干箱冷凝器之間的水蒸汽壓力差減小,升華速率減慢,同時(shí)也引起系統(tǒng)內(nèi)水蒸汽分壓的增加,使真空度惡化,從而引起產(chǎn)品升華減慢,吸收熱量減少,產(chǎn)品溫度上升,致使產(chǎn)品熔化造成凍干失敗。因此,為了干燥出良好的產(chǎn)品,保持系統(tǒng)內(nèi)穩(wěn)定的真空度,要求冷凝器的溫度能始終低于-40℃以下的溫度,-405、升華時(shí)間:升華時(shí)間與下列因素有關(guān)。①產(chǎn)品的品種:有些產(chǎn)品容易干燥,有些產(chǎn)品不易干燥,一般共熔點(diǎn)溫度較高的產(chǎn)品容易干燥,升華時(shí)間短些。②產(chǎn)品分裝的厚度:正常的干燥速率大約每小時(shí)干燥1毫米的厚度,因此分裝厚度大時(shí),升華的時(shí)間較長(zhǎng)。厚度一般不應(yīng)超過(guò)15—18毫米。③升華時(shí)提供的熱量:升華時(shí)若提供的熱量不足時(shí),則會(huì)減慢升華速度,延長(zhǎng)升華時(shí)間,當(dāng)然,前面講過(guò),熱量不能過(guò)多提供。④升華時(shí)的壓強(qiáng):前面已講過(guò),壓強(qiáng)太低,升華時(shí)間反而增加。⑤凍干機(jī)本身的性能:這包括真空度和冷凝器溫度、冷凝器的吸附面積、幾何形狀等,性能良好的機(jī)器升華時(shí)間較短。(三)解吸階段1、產(chǎn)品溫度:在解吸階段由于產(chǎn)品內(nèi)不再存在凍結(jié)冰,因此產(chǎn)品溫度可以迅速上到該產(chǎn)品的最高容許溫度,并在該溫度一直維持到凍干結(jié)束為止。迅速提高產(chǎn)品溫度,對(duì)降低產(chǎn)品殘余水分和縮短干燥時(shí)間有利。最高許可溫度視產(chǎn)品而定,一般病毒產(chǎn)品為25℃,細(xì)菌產(chǎn)品為30℃,血清和抗菌素可到35—40℃2、板層溫度:由于產(chǎn)品內(nèi)的凍結(jié)冰已升華完畢,產(chǎn)品吸收的熱量明顯減少,為了不使產(chǎn)品溫度超過(guò)最高許可溫度,因此板層的溫度同樣不能超過(guò)產(chǎn)品的最高許可溫度,如果在升華階段板層溫度加的較高,此時(shí)應(yīng)降到規(guī)定溫度。3、凍干箱內(nèi)的壓強(qiáng):由于產(chǎn)品內(nèi)水分已升華完畢,因此凍干箱內(nèi)的水蒸汽壓強(qiáng)下降,冷凝器吸附水蒸汽的量也減少,冷凝器由于負(fù)荷減少溫度下降,使系統(tǒng)內(nèi)的水蒸汽壓也下降,這是總壓強(qiáng)往往低于0.1毫巴??倝簭?qiáng)的下降對(duì)凍干箱的傳熱不利,產(chǎn)品的溫度就不容易迅速上升,為此要對(duì)凍干箱內(nèi)的壓強(qiáng)進(jìn)行控制,一般控制在0.20—0.30毫巴之間,有時(shí)可到0.40—0.45毫巴之間。為了對(duì)凍干箱內(nèi)的壓強(qiáng)進(jìn)行控制,可使用如下方法:①校正漏孔法:在凍干機(jī)真空系統(tǒng)安裝一個(gè)人為校正好的漏孔,有一個(gè)電磁閥來(lái)控制,當(dāng)凍干機(jī)壓強(qiáng)下降到低于設(shè)定值時(shí)電磁閥打開(kāi),通過(guò)漏孔放入干燥無(wú)菌的惰性氣體,于是系統(tǒng)壓強(qiáng)上升,當(dāng)壓強(qiáng)上升到設(shè)定值時(shí)電磁閥關(guān)閉,停止漏孔進(jìn)氣。漏孔一般裝在凍干箱處,也可裝在冷凝器或真空泵處。②調(diào)節(jié)凍干箱冷凝器閥門法:當(dāng)凍干箱壓強(qiáng)低于設(shè)定值時(shí),關(guān)閉凍干箱冷凝器閥門,于是凍干箱內(nèi)的水蒸汽分壓強(qiáng)增加,當(dāng)壓強(qiáng)上升到設(shè)定值時(shí),凍干箱冷凝器的閥門又打開(kāi),也可通過(guò)關(guān)小或開(kāi)大閥門來(lái)調(diào)節(jié)壓強(qiáng)。③真空泵間歇運(yùn)轉(zhuǎn)法:當(dāng)凍干箱的壓強(qiáng)下降到設(shè)定值時(shí),停止真空泵運(yùn)轉(zhuǎn),當(dāng)壓強(qiáng)上升到設(shè)定值時(shí),真空泵又繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。④冷凝器冷凍機(jī)間歇工作法:當(dāng)凍干箱的壓強(qiáng)下降到設(shè)定值時(shí),冷凝器的冷凍機(jī)又繼續(xù)工作,不過(guò)此方法可能使水蒸汽進(jìn)入真空泵內(nèi)。由于對(duì)壓強(qiáng)進(jìn)行了控制,增加了凍干箱壓強(qiáng),該善了箱內(nèi)的傳熱,使產(chǎn)品溫度較快地達(dá)到最高許可溫度,縮短了干燥時(shí)間。一旦產(chǎn)品溫度達(dá)到最高許可溫度之后,為了進(jìn)一步降低產(chǎn)品內(nèi)的殘水含量,高真空的建立是十分必要的。因此在產(chǎn)品溫度達(dá)到最高許可溫度之后,上述控制壓強(qiáng)的方法應(yīng)該停止使用,使系統(tǒng)內(nèi)恢復(fù)高真空,并一直維持到凍干結(jié)束為止,已進(jìn)一步降低產(chǎn)品的殘水含量,同時(shí)也為凍干結(jié)束箱內(nèi)真空壓塞做好準(zhǔn)備。4、冷凝器溫度:由于產(chǎn)品已基本干燥,逸出的水蒸汽量減少,冷凝器處于輕負(fù)荷量的工作狀態(tài),因此冷凝器達(dá)到最低的工作溫度。這個(gè)低的冷凝器溫度對(duì)于產(chǎn)品殘水的進(jìn)一步降低是很有利的,因?yàn)檫@是凍干箱內(nèi)達(dá)到了最高許可溫度。冷凝器達(dá)到最低的溫度之后,一方面促使真空度提高,另一方面使凍干箱和冷凝器之間的水蒸汽壓力差也達(dá)到最大值,這就非常有利于產(chǎn)品殘余水分的進(jìn)一步降低。5、解吸時(shí)間:解吸時(shí)間的長(zhǎng)短取決于下列因素。①產(chǎn)品的品種:產(chǎn)品不同時(shí),干燥的難易也不相同,最高許可溫度也不相同,最高許可溫度較高的產(chǎn)品,由于維持的溫度高,解吸的時(shí)間可較短。②殘水含量要求:產(chǎn)品的殘水含量應(yīng)有利于該產(chǎn)品長(zhǎng)期存放,抬高或太低均不利,因根據(jù)試驗(yàn)來(lái)定,顯然對(duì)于殘水含量要求越低的產(chǎn)品,需解吸的時(shí)間也就越長(zhǎng)。③是否采用壓力控制:如果在解吸階段采用壓力控制,則改進(jìn)了傳熱,使產(chǎn)品達(dá)最高許可溫度的時(shí)間縮短,則解吸干燥的時(shí)間也縮短。④凍干機(jī)的性能:凍干機(jī)的真空度高,冷凝器能達(dá)到的溫度低,則解吸的時(shí)間能縮短。二、凍干保護(hù)劑在冷凍干燥的液體制品中,除了那些有活性、有生命或有治療效果的組分之外,統(tǒng)稱為凍干保護(hù)劑。它不同于佐劑,佐劑具有治療效果,而保護(hù)劑則無(wú)治療效果。有些液體制品能單獨(dú)地進(jìn)行冷凍干燥,但也有些液體制品進(jìn)行冷凍干燥往往不易成功。為了使某些制品能成功地進(jìn)行冷凍干燥,改善凍干產(chǎn)品的溶解性和穩(wěn)定性,或使凍干產(chǎn)品有美觀的外形,需要在制品中加入一些附加物質(zhì),它們就是保護(hù)劑,有時(shí)也稱保護(hù)劑為懸浮介質(zhì)、填充劑、賦形劑、緩沖劑、基礎(chǔ)物等。保護(hù)劑對(duì)于凍干制品必須是化學(xué)惰性的。保護(hù)劑有以下作用:1、細(xì)菌和病毒需要在特定的培養(yǎng)介質(zhì)中生長(zhǎng)繁殖,但這些培養(yǎng)介質(zhì)與細(xì)菌和病毒往往難以分離,他們一般能成功地冷凍干燥在這些培養(yǎng)介質(zhì)中。例如肉湯、脫脂乳、蛋白質(zhì)等。2、有些活性物質(zhì)濃度極小,干物質(zhì)含量極小,在冷凍干燥時(shí)已經(jīng)干燥的物質(zhì)會(huì)被升華的氣流帶走。為了改善濃度,增加干物質(zhì)含量,使凍干后的產(chǎn)品能形成較理想的團(tuán)塊,因此需要加入填充物質(zhì),使固體物質(zhì)的濃度在4—25%之間,這些填充物或賦形劑是蔗糖、乳糖、脫脂乳、蛋白質(zhì)及水解物、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、葡聚糖、山梨醇等。3、有些活性物質(zhì)特別脆弱,在冷凍和干燥時(shí)由于物理或化學(xué)原因會(huì)受到危害,因此需加入一些保護(hù)劑,以減少在冷凍和干燥時(shí)的損害,例如加入二甲基亞砜、甘油、右旋糖苷(葡聚糖)、糖類、聚乙烯吡咯烷酮等。4、加入某些物質(zhì)可以提高產(chǎn)品的崩解溫度,以得到良好的產(chǎn)品,并容易凍干,它們是甘露醇、甘氨酸、右旋糖苷、木糖醇、聚乙烯吡咯烷酮等。5、為了改變凍干液體制劑的酸堿度,從而改變共熔點(diǎn)以利于凍干,它們是氫氧化鈉、碳酸氫鈉等。6、為了改變產(chǎn)品貯藏的穩(wěn)定性,提高貯藏溫度,增加貯藏時(shí)間,它們是抗氧化劑類,例如維生素C、維生素E、氨基酸、硫代硫酸鈉、硫脲等。保護(hù)劑的范圍相當(dāng)寬廣,品種繁多,但找不到十分理想的保護(hù)劑,對(duì)于不同的凍干制品也沒(méi)有一個(gè)保護(hù)劑的通用配方,每種產(chǎn)品的適宜保護(hù)劑需通過(guò)反復(fù)的試驗(yàn)才能確定。從保護(hù)劑的組成不同可分為下列幾類:1、復(fù)合物:脫脂乳、明膠、蛋白質(zhì)及水解物、多肽、酵母、肉湯、糊精、甲基纖維素、血清、蛋白胨等。2、糖類:蔗糖、乳糖、麥芽糖、葡萄糖、棉子糖、果糖、己糖。3、鹽類:硫酸鈉、乳酸鈣、谷氨酸鈉、氯化納、氯化鉀、硫代硫酸鈉、醋酸氨、氯化銨。4、醇類:山梨醇、乙醇、甘油、甘露醇、肌醇、木糖醇。5、酸類:檸檬酸、磷酸、酒石酸、氨基酸、乙二胺四乙酸。6、堿類:氫氧化鈉、碳酸氫鈉。7、聚合物:葡聚糖、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。8、其他:維生素、硫脲。三、凍干產(chǎn)品的崩解溫度對(duì)于凍干產(chǎn)品的共熔點(diǎn)大家已經(jīng)熟悉了,他就是產(chǎn)品的真正固化點(diǎn),也就是產(chǎn)品在抽空前必須要冷卻到的那個(gè)溫度點(diǎn),不然產(chǎn)品在抽空時(shí)將會(huì)起泡,在升華加熱的時(shí)候也不能使產(chǎn)品超過(guò)這個(gè)溫度,不然產(chǎn)品將溶化。因此,共熔點(diǎn)是在預(yù)凍階段和升華階段需要進(jìn)行控制的溫度值?,F(xiàn)在引入一個(gè)崩解溫度的概念,它是不同于共熔點(diǎn)的另一個(gè)溫度點(diǎn)。一個(gè)正常升華的產(chǎn)品,當(dāng)升華進(jìn)行到一定的時(shí)候,就會(huì)出現(xiàn)上層的干燥層和下層的凍結(jié)層,這二層之間的交界面就是升華面,升華面是隨著升華的進(jìn)行而不斷下降的。已經(jīng)干燥的產(chǎn)品應(yīng)該是疏松多孔,并保持在這一穩(wěn)定的狀態(tài),以便下層凍結(jié)產(chǎn)品升華出來(lái)的水蒸汽能順利地通過(guò),使全部產(chǎn)品都能得到良好的干燥。但某些已經(jīng)干燥的產(chǎn)品當(dāng)溫度升高到某一數(shù)值時(shí),會(huì)失去剛性,變得有粘性,發(fā)生類似塌方的崩解現(xiàn)象,使干燥產(chǎn)品失去疏松多孔的狀態(tài),封閉了下層凍結(jié)產(chǎn)品水蒸汽的逸出通路,妨礙了升華的繼續(xù)進(jìn)行。于是,升華速率變慢,凍結(jié)產(chǎn)品吸收升華熱也隨之減少,由板層供給的熱量將有多余,這樣便引起凍結(jié)產(chǎn)品的溫度上升,當(dāng)溫度升高到共熔點(diǎn)以上的溫度時(shí),產(chǎn)品就會(huì)發(fā)生熔化或發(fā)泡現(xiàn)象,致使凍干失敗。發(fā)生崩解時(shí)的溫度叫做該產(chǎn)品的崩解溫度,對(duì)于這樣的產(chǎn)品要獲得良好的干燥,只有保持升華中的干燥產(chǎn)品的溫度在崩解點(diǎn)以下,直到凍結(jié)產(chǎn)品全部升華完畢為止,才能使產(chǎn)品溫度繼續(xù)上升。這時(shí)由于產(chǎn)品中已不存在凍結(jié)冰,干燥產(chǎn)品即使發(fā)生崩解也不會(huì)影響產(chǎn)品的干燥,因?yàn)楫a(chǎn)品已從升華階段轉(zhuǎn)入解吸干燥階段。沒(méi)有發(fā)生崩解的干燥產(chǎn)品與發(fā)生崩解的干燥產(chǎn)品在外觀上用肉眼看不出有什么差別,只有在顯微鏡下才能看到結(jié)構(gòu)上的變化,當(dāng)在顯微鏡下觀察產(chǎn)品的冷凍干燥過(guò)程時(shí),如果看到發(fā)生崩解現(xiàn)象,那么這時(shí)的溫度便是該產(chǎn)品的崩解溫度。有些產(chǎn)品的崩解溫度高于共熔點(diǎn)溫度,那么升華時(shí)僅需控制產(chǎn)品溫度稍低于共熔點(diǎn)溫度就行了,但有些產(chǎn)品的崩解溫度低于共熔點(diǎn)溫度,那么按照一般的方法控制升華時(shí)溫度就有可能會(huì)發(fā)生崩解現(xiàn)象,這樣的產(chǎn)品只有在較低的溫度下進(jìn)行升華,因此必須延長(zhǎng)凍干時(shí)間,這就必然增加了能耗和成本。產(chǎn)品的共熔點(diǎn)可以通過(guò)電阻法、差示熱分析法和低溫顯微鏡直接觀察法得知,但產(chǎn)品的崩解溫度只有在冷凍干燥顯微鏡下直接觀察才能得知。產(chǎn)品的崩解溫度取決于產(chǎn)品本身的品種和保護(hù)劑的種類,混和物質(zhì)的崩解溫度,取決于各組分的崩解溫度,因此在選擇產(chǎn)品的凍干保護(hù)劑時(shí),應(yīng)選擇具有較高崩解溫度的材料,使升華干燥能在不很低的溫度下進(jìn)行,以節(jié)省凍干的能耗和時(shí)間,提高生產(chǎn)率。甘氨酸、甘露醇、葡聚糖、木糖醇、聚乙烯吡咯烷酮和蛋白質(zhì)混和物等保護(hù)劑能提高產(chǎn)品的崩解溫度。一些物質(zhì)的崩解溫度如下:(℃)葡聚糖(右旋糖苷)-9蔗糖-32聚蔗糖-19.5果糖-48右旋果糖-44葡萄糖-40右旋葡萄糖-41.5明膠-8肌醇-27乳糖-32麥芽糖-32甲基纖維素-9味精-50卵清蛋白
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