您好, 歡迎來到化工儀器網
凍干曲線在冷凍干燥過程中的重要性
閱讀：5289 發布時間：2018-7-11
凍干曲線在冷凍干燥過程中的重要性
凍干曲線是凍干箱板層溫度與時間之間的關系曲線。一般以溫度為縱坐標，時間為橫坐標。它反映了冷凍干燥機在凍干過程中，不同時間板層溫度的變化情況。
生物制品的冷凍干燥產品，需要有一定的物理形態；均勻的顏色、合格的殘余水份含量、良好的溶解性、高的存活率或效價、長的保存期。因此，不僅要對制苗過程和凍干后的密封保存進行控制。重要的是對冷凍干燥過程的每一階段的各參數進行全面的控制，才能得到的產品。凍干曲線和時序就是冷凍干燥機進行冷凍干燥過程控制的基本依據。
如果制品共晶點較高，系統的真空度也能保持良好，凝結器的制冷能力充裕，則也可采用一定的升溫速度，將擱板溫度升高至允許的zui高溫度，直至凍干結束，但也需保證制品在大量升華時的溫度不得過共晶點。
若制品對熱不穩定，則第二階段板溫不宜過高。為了提高升華速度，可將擱板溫度一次升高至制品允許的ui高溫度以上，待大量升華階段基本結束時，再將板溫降至允許的zui高溫度，這后兩種方式雖然使大量的升華速度有一些提高，但其抗干擾的能力相應降低，真空度和制冷能力的突然降低或停電都可能會使制品融化。合理而靈活地掌握種方式，仍是目前較常用的方式。
藥品凍干中對凍干曲線的影響
1、輔料的選擇
藥液中，除了藥物本身以外，往往加入一定量的賦形劑、穩定劑等輔料，如甘露醇、白蛋白、右旋糖配、磷酸鹽等，以改善產品的外觀和穩定性。這些輔料種類的選擇影響了藥液的熱工特性，決定了藥液的凍結過冷度和崩解溫度Tc.
2、對過冷度的影響
在冷凍階段，藥液在冰晶析出以前要承受一定程度的過冷狀態(約低于冰點5~10攝氏度。當冰核出現時，持續的過冷狀態將導致藥液中的冰晶其迅速地生長，在瞬間擴展到整個物質團塊，成核進一步擴散，從而形成一個理想的凍結結構:活性物質有規律地散布于整個產品中，并出現高度精細的微小多孔結構，整個結構有規則并且均一。如果輔料選取不當，得不到持續的過冷狀態.將導致由于凍結速度太慢而在凍品的表面形成一玻璃化的非晶形結構，整個凍品的結構不再均一。而在升華的過程中，由于表面玻璃化的非晶性結構的存在，將使水蒸汽向上流動逸出的阻力增加，升華受阻。其產品往往會在表面或多或少地有一層薄膜或外殼。
3、對崩解溫度的影響
在升華階段，溫度升高到一定數值，藥液中的結晶將會降低剛度，變得有粘性并引起崩解，封閉了冰晶向上升華的微孔，妨礙并阻止了升華的進行。由于升華速率減慢，補償由于升華而引起冷卻的熱量過剩，產品開始解凍，出現泥狀物。其產品疏松多孔的結構不再存在而成泥狀，且復水困難。這一崩解現象開始的溫度即稱為崩解溫度Tc,Tc取決于藥液中各種物料的性質，與濃度無關。因此，在選擇輔料時，應使藥液混合物有較高的崩解溫度，避免在較低的溫度下發生崩解而影響產品的質量。顯然，應盡可能選擇崩解溫度高的輔料，例如選擇崩解溫度為一2~一4℃的甘露醇，要比崩解溫度為一40℃的山梨醇有利于凍干。可見，輔料的選擇對針劑的外觀具有其重要的作用。
4、凍結速度
一般來說，凍結速度的快慢對凍品和產品有一定的影響，相對比較而言，凍結速度快，則晶核多，晶型小，凍品結構均一，升華速度快，產品的外觀細膩，易于保持原有的結構，且復水性好;凍結速度慢，則晶核少，晶型大，凍品結構的均一性差，升華速度快，凍干后產品的外觀較粗糙，表面常有一層薄膜或硬殼，同時，由于機械效應和溶質效應，藥物原有結構易受破壞，而且復水性差。凍結速度對凍干過程的影響比較復雜，需由試驗來優化一個合適的凍結速度，并以此來選擇冷凍的方法和冷凍的工藝參數。
升華干燥階段的品質
一個理想的升華于燥階段的品溫的確定應能保證傳遞到制品的熱能與升華所耗熱能相平衡。如果傳遞到制品上的熱量太多，則過多的吸熱將導致制品溫度明顯升高，引起制品融化，在真空條件下沸騰，或發生崩解，使產品在外觀上起泡或成泥狀。同時，過量的熱被制品吸收，還可使制品與容器內壁分離，造成介于制品容器間的水蒸汽積累，使向制品的熱傳遞嚴重受阻，從而形成冷凍核。冷凍核溶化后將在制品中產生一個潮濕的區域，影響產品的水份含量。如果傳遞的熱量太少，則使冰塊的表面溫度下降而降低升華速度。
二次干燥階段的品溫
二次干燥階段是指當冰晶體全部升華后，制品的溫度逐漸增加，將制品塊狀物表面殘余的吸附水除去的過程。如果該階段品溫過高，持續時間過長，雖可降低產品的水份含量，但往往會造成產品的嚴重分解或變色。
真空度
真空度高，可以促進升華的進行。但對一些冰塊較厚的產品，則需向凍干箱內充注氣體，破壞真空，形成對流導熱來向制品供熱。否則，由于供熱不足，升華減緩，通過擱板接觸傳導的熱量相對過剩，從而產生崩解或沸騰，影響產品的外觀質量。對于厚度較小的產品，由于所需熱量相對較少，可以不依賴于對流傳熱，因而真空度可以高一，以獲得較快的升華速度。
由此可見，從輔料的選擇、凍結速度、品溫的確定到真空度的選擇，都對凍干針劑的外觀質量有影響。由于藥物本身性質的多樣性，目前還沒有一個成熟的理論和公式來指導生產，尚需在實踐中摸索一套合適的凍干曲線來保證產品的質量。