概述：
一、凍干制劑機(jī)理
中試?yán)鋬龈稍餀C(jī)體積碩大，總不免讓人產(chǎn)生難以駕馭的錯(cuò)覺(jué)。其實(shí)，從機(jī)理來(lái)看，凍干機(jī)無(wú)非就是一種兩臺(tái)大冰箱加一個(gè)真空泵的結(jié)構(gòu)。其中一個(gè)冰箱首先負(fù)責(zé)把藥品凍成冰塊，然后開(kāi)動(dòng)真空泵營(yíng)造一種低真空的環(huán)境。在此減壓環(huán)境下，物體的沸點(diǎn)、熔點(diǎn)等熱常數(shù)都相應(yīng)降低，因而，箱內(nèi)的藥品輕微受熱后即能在低溫條件下從固體升華為氣體。這些氣體隨即流向另外一個(gè)大冰箱，被捕捉下來(lái)重新凝結(jié)成冰塊。當(dāng)藥品的水分抽干以后，便完成了一個(gè)凍干過(guò)程。
凍干操作中關(guān)鍵的環(huán)節(jié)當(dāng)數(shù)對(duì)制品共熔點(diǎn)(或共晶點(diǎn))溫度的把握。如果能夠在制品溫度上升到共熔點(diǎn)之前把大部分的水分抽去，那么成功也就為期不遠(yuǎn)了。所謂共熔點(diǎn)，就是溶液全部凝結(jié)的溫度。
常用的共晶點(diǎn)測(cè)量?jī)x器主要是基于相變過(guò)程中電阻率突變的原理來(lái)制作的。但不少品種對(duì)共熔點(diǎn)(或共晶點(diǎn))溫度的要求并不需要過(guò)于，一般來(lái)說(shuō)，專(zhuān)家們可以在預(yù)凍階段通過(guò)視窗來(lái)觀察制品性狀的變化來(lái)獲得。當(dāng)制品開(kāi)始結(jié)冰的時(shí)候，浸入制品中的電熱偶所探測(cè)到的溫度會(huì)突然回升，這是因?yàn)榻Y(jié)冰過(guò)程的放熱現(xiàn)象所造成的。這時(shí)候，專(zhuān)家們錄得的溫度就大致接近于共熔點(diǎn)(或共晶點(diǎn))溫度。
在共熔點(diǎn)(或共晶點(diǎn))之前抽去90%以上的水分的過(guò)程在專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)上稱(chēng)為一次干燥期。判斷一次干燥結(jié)束的時(shí)間也是比較重要的。過(guò)早或過(guò)晚判斷，都會(huì)造成凍干品質(zhì)的降低或能量和時(shí)間的消耗。直觀的方法，是根據(jù)制品的形狀來(lái)判斷。一次干燥后期，大部分水分被抽去。就好象隨著洪水退去，墻面的水線(xiàn)不斷下降一樣，專(zhuān)家們可以觀測(cè)到制品上面也有一條水線(xiàn)不斷下降，直至消失。水線(xiàn)消失，也就意味著一次干燥即將結(jié)束了。第二種方法，可以根據(jù)箱內(nèi)壓力的變化趨勢(shì)來(lái)加以判斷，當(dāng)大部分被抽去以后，箱內(nèi)的壓力將不斷下降，直至呈現(xiàn)線(xiàn)形。第三種方法，可以根據(jù)制品溫度的變化來(lái)判斷。當(dāng)大部分被抽去以后，專(zhuān)家們會(huì)發(fā)現(xiàn)，制品的溫度與擱板的溫度會(huì)越來(lái)越接近。
為了縮短干燥時(shí)間，除了可在預(yù)凍階段的晶形做文章以外，還可以在升華階段適當(dāng)?shù)負(fù)饺霘怏w，使真空值在一定范圍內(nèi)波動(dòng)(一般不宜超過(guò)30Pa)。這種辦法使熱傳遞方式不再是靠熱傳導(dǎo)，還增強(qiáng)了熱對(duì)流的方式，加快了水分解析的速度。
二、預(yù)凍速率
預(yù)凍過(guò)程在很大程度上決定了干燥過(guò)程的快慢和凍干產(chǎn)品的質(zhì)量。通常介紹凍干理論的書(shū)籍都會(huì)提到，降溫速率越大，溶液的過(guò)冷度和過(guò)飽和度愈大，臨界結(jié)晶的粒度則愈小，成核速度越快，容易形成顆粒較多尺寸較小的細(xì)晶。因而冰晶升華后，物料內(nèi)形成的孔隙尺寸較小，干燥速率低，但干后復(fù)水性好；相反，慢速凍結(jié)容易形成大顆粒的冰晶，冰晶升華后形成的水氣逸出通道尺寸較大，有利于提高干燥速率，但干后復(fù)水性差。這樣說(shuō)當(dāng)然沒(méi)有錯(cuò)，可是不要忘記，這種理論是在受熱均勻的前提下得出來(lái)的，然而普通凍干機(jī)廠家所提供的凍干條件卻沒(méi)有這么理想，所謂快凍慢凍，可不是導(dǎo)熱油降溫快慢一句話(huà)可以了得的。
快凍慢凍分為以下幾類(lèi)：
1、板溫降得較快，且板溫比品溫低很多，則制品底部先凍結(jié)產(chǎn)生結(jié)晶，但上部液體仍較熱，所以不至于瞬間全部結(jié)晶，結(jié)晶會(huì)緩慢生長(zhǎng)，就得到了慢凍的效果。
2、板溫降得較慢，板溫與品溫相差不大，則制品整體均勻降溫，并形成過(guò)冷，當(dāng)能量積累足夠時(shí)，瞬間全部結(jié)晶，得到了快凍的效果。
3、板溫降得很慢，并在低于共熔點(diǎn)的適宜溫度保持(或緩慢降溫)，則制品形成較小的過(guò)冷度，液體中先出現(xiàn)少量結(jié)晶，繼續(xù)降溫結(jié)晶生長(zhǎng)，得到大結(jié)晶，這即是真正的慢凍。
4、制品浸入超低溫環(huán)境(如液氮)，整體瞬間結(jié)晶，形成極細(xì)小的晶體(或處于無(wú)定形態(tài))，這即是真正的快凍。
根據(jù)對(duì)瓶裝制品擱板預(yù)凍過(guò)程的研究，樣品初溫越高，料液上下部分的溫度梯度越大，冰晶生長(zhǎng)速度越慢。溶液若慢速降溫，則形成冰晶比較粗大，冰界面由下向上推進(jìn)的速度慢，溶液中溶質(zhì)遷移時(shí)間充足，溶液表面凍結(jié)層溶質(zhì)積聚也就多。因而導(dǎo)致上表層的溶質(zhì)往往較多，密度較高，而下底層密度較小，結(jié)構(gòu)疏松。同時(shí)，在不同的預(yù)凍溫度下凍結(jié)的樣品，干燥后支架孔徑處有明顯差異。預(yù)凍溫度愈低，支架孔隙直徑愈小。這種分層現(xiàn)象，在骨架差的制品上體現(xiàn)得尤為明顯，或者中間斷層，或者頂部突起，或者頂部脫落一層硬殼，不一而足。
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