凍干制劑，是指利用冷凍干燥技術(shù)，將制品溶液預(yù)凍后，在低溫、低壓條件下，使水分升華，獲得制品固體成分的方法，同時(shí)使制品保持原有的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和生物性質(zhì)，使其易于長(zhǎng)期保存和再次溶解。
△ 北京四環(huán)起航凍干機(jī)凍干制品
凍干過程中的一個(gè)關(guān)鍵步驟，就是對(duì)凍干工藝的摸索和優(yōu)化。凍干工藝優(yōu)化的目的是獲得更短的工藝周期，而縮短工藝周期最關(guān)鍵的因素是溫度。在凍干工藝中，有5個(gè)溫度是非常關(guān)鍵的，了解和清楚地獲得制品的這5個(gè)關(guān)鍵溫度，對(duì)于凍干的整個(gè)控制就會(huì)得心應(yīng)手。
△ 北京四環(huán)起航凍干機(jī)凍干制品
這5個(gè)關(guān)鍵溫度分別是共晶點(diǎn)Te、共熔點(diǎn)Te、玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度Tg’、玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度Tg、塌陷溫度Tc。
第一個(gè)關(guān)鍵溫度是共晶點(diǎn)（EutecticTemperature,Te）。由于凍干溶液不是純物質(zhì)，而是由幾種物質(zhì)組成的混合溶液，在凍結(jié)過程中，開始時(shí)會(huì)有某些組分析出結(jié)晶，使剩下的溶液濃度發(fā)生變化。當(dāng)達(dá)到某一溫度或溫度區(qū)域時(shí)，剩余溶液完全固化為冰和溶質(zhì)的結(jié)晶混合體，這時(shí)的溫度或溫度區(qū)間稱為該溶液的共晶點(diǎn)或共晶區(qū)，也稱為完全固化溫度，是產(chǎn)品在冷卻過程中從液態(tài)結(jié)束轉(zhuǎn)向固態(tài)的最高溫度。
第二個(gè)關(guān)鍵溫度是共熔點(diǎn)（EutecticTem共熔點(diǎn)ature,Te）。共熔點(diǎn)是和共晶點(diǎn)溫度相反的過程。共晶點(diǎn)溫度是是伴隨降溫的過程，隨著溫度的降低逐步出現(xiàn)。而共熔點(diǎn)的溫度是在升溫過程中，伴隨著制品的溫度逐步升高，完全凝固的溶質(zhì)和溶劑開始融化，出現(xiàn)融化的溫度點(diǎn)即共熔點(diǎn)，這個(gè)溫度是升華階段晶體類物質(zhì)允許的最高溫度。
第三個(gè)關(guān)鍵溫度是玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度（GlassTransitionTemperature，Tg’）。凍干過程的玻璃化溫度指最大凍結(jié)濃縮液的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。在凍結(jié)過程中隨著冰晶的析出，剩余溶液的濃度逐漸增加，當(dāng)達(dá)到一定濃度時(shí)，冰不再結(jié)晶析出，此時(shí)溶液達(dá)到最大凍結(jié)濃縮狀態(tài)，形成粘度極強(qiáng)的玻璃態(tài)，對(duì)應(yīng)的溫度即為玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度。在Tg’以下，冷凍濃縮溶液以硬的玻璃態(tài)存在，而在Tg’以上冷凍濃縮溶液為具有流動(dòng)性的橡膠態(tài)。
第四個(gè)關(guān)鍵溫度是玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度（GlassTransitionTemperature，Tg）。該玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度是干燥完成后，干燥樣品的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度。是分子鏈段能運(yùn)動(dòng)的最低溫度。我們通常把玻璃態(tài)與高彈態(tài)之間的轉(zhuǎn)變，稱為玻璃化轉(zhuǎn)變，它所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)變溫度即是玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，或是玻璃化溫度。
第五個(gè)關(guān)鍵溫度是塌陷溫度（CollapseTemperature,Tc）。塌陷溫度也叫崩解溫度，制品在干燥過程中，干燥層溫度上升到一定數(shù)值時(shí)，物料中的冰晶消失，原先為冰晶所占據(jù)的空間成為空穴，因此干燥層呈多孔蜂窩狀海綿體結(jié)構(gòu)。當(dāng)蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的固體基質(zhì)溫度較高時(shí)，其剛性降低。當(dāng)溫度達(dá)到某一臨界值時(shí)，固體基質(zhì)的剛性不足以維持蜂窩狀結(jié)構(gòu)，空穴的固形物基質(zhì)壁發(fā)生塌陷，原先蒸汽擴(kuò)散的通道被封閉，阻止升華進(jìn)行，最終導(dǎo)致成品水分含量過高。此臨界溫度即塌陷溫度。
凍干工藝開發(fā)前，準(zhǔn)確測(cè)量獲得這5個(gè)關(guān)鍵溫度對(duì)確定凍干曲線、設(shè)置合理凍干參數(shù)具有重要意義。那么，要如何準(zhǔn)確測(cè)量相關(guān)溫度呢？我們下期介紹，敬請(qǐng)期待！
