真空冷凍干燥一般有5個(gè)步驟：準(zhǔn)備凍干物料、預(yù)凍、一次升華干燥、二次解吸干燥、密封保存。其中預(yù)凍、一次升華干燥、二次解吸干燥三個(gè)階段為凍干工藝的三個(gè)階段。
△ 北京四環(huán)起航凍干物料
一、準(zhǔn)備凍干物料
凍干過(guò)程開(kāi)始前，要將需要凍干的物料調(diào)配好，根據(jù)后續(xù)研究或保存需求分裝入凍干物料盤(pán)、西林瓶或安瓿瓶中。凍干物料一般配制成固體物質(zhì)含量為4%~15%的溶液。如果溶液中固體含量過(guò)少，凍干過(guò)程中物料不能附著在基質(zhì)上，會(huì)被逸出的水蒸氣帶出或帶到西林瓶膠塞上，甚至帶到真空室中。
二、冷凍干燥過(guò)程
1、第一階段：預(yù)凍
樣品預(yù)凍過(guò)程是一個(gè)恒壓降溫的過(guò)程，物料溶液從初始溫度冷卻到凝固點(diǎn)溫度，物料溶液凝固成固態(tài)形成冰晶，使升華氣體能夠從固體骨架中擴(kuò)散。冷卻過(guò)程中，隨著溫度降低，從溶液中析出冰晶體，溶液濃度降低，水與溶質(zhì)達(dá)到平衡，形成共晶溶液，共晶溶液在共晶點(diǎn)完成凍結(jié)。此時(shí)，物料預(yù)凍階段完成。
由于理論與實(shí)際的差值，預(yù)凍過(guò)程中會(huì)存在過(guò)冷度，過(guò)冷度的大小影響物料形成冰晶的大小，過(guò)冷度越大，冷卻速度越快，冰晶顆粒越小，晶體較細(xì);反之，過(guò)冷度越小，冷卻速度越慢，冰晶顆粒越大，凍結(jié)形成的晶體越大，表現(xiàn)為粗壯的柱狀晶。但過(guò)冷度過(guò)于大時(shí)，水分可能會(huì)來(lái)不及凝固成晶體，而形成非晶體形態(tài)。此時(shí)需要做退火處理。
第二階段：升華干燥
升華干燥的目的是去除物料在預(yù)凍階段形成的自由水(冰)，這一步驟可去除制品中80%~90%的水分。
升華干燥階段首先要恒溫減壓抽真空，凍干艙內(nèi)真空度達(dá)到一定值后，提高擱板溫度，使制品溫度升高，固態(tài)水升華，完成升華干燥。
這一階段應(yīng)盡可能提高擱板溫度，提高升華效率。升華溫度應(yīng)接近熔點(diǎn)溫度宜低于共熔點(diǎn)溫度2~5℃。還要注意防止物料塌陷。隨著升華干燥進(jìn)行，產(chǎn)品出現(xiàn)干燥層和凍結(jié)層，上層為干燥層，下層為凍結(jié)層，兩層之間的交界面是升華面。干燥層結(jié)構(gòu)疏松多孔，下層凍結(jié)層升華的水汽能夠順著孔道逸出。當(dāng)物料溫度大于塌陷溫度時(shí)，干燥層骨架坍塌，堵塞孔道，凍結(jié)層升華水汽無(wú)法逸出，擱板供給凍結(jié)層的熱量有剩余，凍結(jié)層物料上升，當(dāng)溫度升高到共熔點(diǎn)以上，凍結(jié)層會(huì)發(fā)生熔化或發(fā)泡，導(dǎo)致凍干失敗。
物料的崩解溫度取決于物料本身的物性和保護(hù)劑的種類，應(yīng)優(yōu)選具有較高崩解溫度的材料，使升華干燥能夠在不太低的溫度下進(jìn)行，可減少能耗、節(jié)約時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。
第三階段：解吸干燥
升華干燥完成后，干燥物質(zhì)毛細(xì)血管壁和極性基團(tuán)上，仍會(huì)殘留10%未被凍結(jié)的結(jié)合水。解吸干燥主要是去除結(jié)合水，使物料水分降低，維持在2%左右。
為提高干燥效率，物料溫度需加熱到較高許可溫度。這一溫度需根據(jù)物料活性和穩(wěn)定性試驗(yàn)來(lái)確定，通常病毒類物料是25℃，細(xì)菌類物料是30℃，蛋白、血液制劑類物料是40℃，抗菌素類物料是60℃。不同保護(hù)劑也有很大區(qū)別，物料凍干，需進(jìn)行物料崩解溫度、共晶點(diǎn)溫度、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的測(cè)量，以合理設(shè)計(jì)凍干工藝。
三、物料保存
物料干燥移除凍干箱后，需及時(shí)密封保存，防止接觸空氣后吸潮、萎縮。北京四環(huán)起航壓蓋型凍干機(jī)可選用手動(dòng)或電動(dòng)方式對(duì)西林瓶壓蓋，防止物料二次污染。
掌握了凍干工藝，還需要性能穩(wěn)定、品質(zhì)高端的設(shè)備做基礎(chǔ)支撐。北京四環(huán)起航凍干機(jī)匠心制造、口碑作保，是您的科研好伙伴。四環(huán)起航凍干機(jī)，安心之選!
