我們都知道，凍干工藝共有三個(gè)階段：物料預(yù)凍、一次升華干燥、二次解吸干燥。預(yù)凍階段，隨著溫度降低，物料中的溶液在低溫作用下凝結(jié)為晶體，隨著結(jié)晶進(jìn)行，未結(jié)晶的溶液中溶質(zhì)含量逐漸增加，理想狀態(tài)下，溶液和溶質(zhì)會(huì)全部凝結(jié)成冰，但實(shí)際操作中，部分溶液和溶質(zhì)會(huì)停止結(jié)晶，以濃度較高的玻璃態(tài)存在。此時(shí)，就需要進(jìn)行退火處理，將樣品溫度升高到高于玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度、低共熔點(diǎn)溫度的區(qū)間，并在該溫度條件下保持一段時(shí)間。再次降低溫度時(shí)，玻璃態(tài)形態(tài)存在的樣品則會(huì)趨向于形成熱力學(xué)更穩(wěn)定的狀態(tài)，形成更多的結(jié)晶形態(tài)。

△  北京四環(huán)起航LGJ-T30真空冷凍干燥機(jī)

經(jīng)過退火，除了可提高樣品預(yù)凍的晶體比例，還延長(zhǎng)了預(yù)凍時(shí)間，調(diào)節(jié)樣品預(yù)凍速率，晶體生長(zhǎng)時(shí)間延長(zhǎng)，樣品溶液經(jīng)過二次濃縮和重結(jié)晶，晶形變大，分布更為均勻，形成更穩(wěn)定的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，不僅有利于后續(xù)的干燥，凍干形成的成品也會(huì)表現(xiàn)出更好的性狀。

退火雖然具有一定的優(yōu)勢(shì)和作用，但在實(shí)際操作中，不應(yīng)盲目退火，還應(yīng)根據(jù)特定樣品的性質(zhì)性能擇定是否需要進(jìn)行退火。

那么，如何將退火運(yùn)用到實(shí)戰(zhàn)中呢？

首先，開始凍干之前，必須先測(cè)量樣品的幾個(gè)關(guān)鍵溫度：共晶點(diǎn)/共熔點(diǎn)、玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度、塌陷溫度。為確保已經(jīng)結(jié)晶的物料部分不會(huì)塌陷或熔化，退火溫度必須高于樣品的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度，低于共熔點(diǎn)溫度。

其次，重結(jié)晶時(shí)，晶體的生長(zhǎng)速度與退火溫度相關(guān)，退火溫度過高或過低都不利于晶體生長(zhǎng)。退火溫度適宜，溶液粘度降低，質(zhì)點(diǎn)移動(dòng)阻力減小，更容易移動(dòng)到晶核表面，有利于晶體生長(zhǎng)。

再次，晶體的生長(zhǎng)與退火時(shí)間有關(guān)。退火過程中，冰晶受化學(xué)勢(shì)驅(qū)動(dòng)移動(dòng)和變化，未凍結(jié)水和溶液重結(jié)晶，小冰晶生成大冰晶。結(jié)晶結(jié)束，凍干完成，結(jié)晶的這一段時(shí)間也就是需要的退火時(shí)長(zhǎng)。

       因此，要達(dá)到完全結(jié)晶，取得更好的預(yù)凍效果，需要摸索合適的退火溫度和時(shí)間。