1. Frysning av produkter
När lösningen snabbt fryses (temperaturen sjunker med 10~50 grader per minut), håller kristalliterna storleken synlig under mikroskopet; tvärtom, när de fryses långsamt (1 grad / min), är de bildade kristallerna synliga för blotta ögat. Grova kristaller lämnar ett stort gap i sublimering, vilket kan förbättra effektiviteten vid frystorkning. Fina kristaller lämnar en liten lucka efter sublimering, vilket hindrar sublimeringen av det nedre lagret. De färdiga partiklarna som produceras genom snabb frysning är fina, med fördelarna av enhetligt utseende, stor specifik yta, bra i porös struktur, snabb i upplösning och relativt starkare i fuktabsorption av de färdiga produkterna. Läkemedel är förfrysta i frystork på två sätt: ett är att produkterna kyls i torkugnen samtidigt; Den andra är att vänta på att hyllan i torklådan kyls till cirka -40 grad och sedan lägga in produkten. Den förra motsvarar långsam frysning, medan den senare är mellan snabbfrysning och långsam frysning, så det används ofta för att ta hänsyn till frystorkningseffektiviteten och produktkvaliteten. Nackdelen med denna metod är att när produkten läggs i lådan kommer vattenångan i luften snabbt att kondensera på hyllan. Men i det tidiga skedet av sublimering, om temperaturen på hyllan stiger snabbare, är det möjligt att överskrida kondensorns normala belastning på grund av sublimering av stora ytor. Detta fenomen är särskilt uttalat på sommaren. Frysning av produkten är i statiskt tillstånd. Erfarenheten har visat att fenomenet underkylning är lätt att uppstå, vilket leder till att produkttemperaturen når den eutektiska punkten, men det lösta ämnet är fortfarande inte kristalliserat. För att övervinna fenomenet med underkylning bör frystemperaturen för produkten vara lägre än ett intervall under den eutektiska punkten, och den bör förvaras under en tid tills produkten är helt frusen.
2. Villkor och hastighet för sublimering
Sublimering kan starta när isens mättnadsångtryck vid en viss temperatur är högre än partialtrycket för vattenångan i omgivningen; Sugningen och uppfångningen av vattenånga av kondensorn som är lägre än produkttemperaturen är det nödvändiga villkoret för att upprätthålla sublimeringen. Avståndet som en gas tillryggalägger mellan två på varandra följande kollisioner kallas den genomsnittliga fria vägen, som är omvänt proportionell mot trycket. Under normalt tryck är det små och sublimerade vattenmolekyler kolliderar lätt med gasen och återvänder sedan till ytan av ångkällan, så sublimeringshastigheten är mycket långsam. När trycket sjunker under 13,3 Pa ökar den genomsnittliga fria vägen med 105 gånger, vilket gör sublimeringshastigheten betydligt snabbare. Vattenmolekylerna som flyger ut ändrar sällan sina egna aspekter och bildar därmed ett riktat ångflöde. Vakuumpumpen spelar rollen som att ta bort gas i frystorken för att upprätthålla det låga tryck som krävs för sublimering. 1 gram vattenånga är 1,25 L vid normalt tryck, men det expanderar till 10,000 L vid 13,3 Pa. Det är omöjligt för vanliga vakuumpumpar att pumpa en så stor volym på en tidsenhet. Kondensorn bildar faktiskt en speciell vakuumpump för att fånga upp vattenånga. Produktions- och kondenseringstemperaturen är vanligtvis -25 grader och -50 grader . Vid denna temperatur är det mättade ångtrycket för is 63,3 Pa respektive 1,1 Pa, vilket skapar en betydande tryckskillnad mellan sublimeringsytan och kondensationsytan. Om partialtrycket för icke-kondenserbar gas i systemet kan försummas vid denna tidpunkt, kommer det att främja vattenångan som sublimeras från produkten att nå ytan av kondensorn i riktning med en viss flödeshastighet och bilda frost. Sublimeringsvärmen för is är cirka 2822J/g. Om sublimeringsprocessen inte levererar värme, kan produkten bara minska sin inre energi för att kompensera för sublimeringsvärmen tills dess temperatur är lika med kondensorns temperatur och sedan avbryts sublimeringen. Tillräcklig värme tillförs produkten för att upprätthålla temperaturskillnaden mellan sublimering och kondensering.
3. Sublimeringsprocess
I det första steget av uppvärmningen (masssublimeringssteget) bör produkttemperaturen vara lägre än dess eutektiska punkt med ett intervall. Därför bör hylltemperaturen kontrolleras. Om produkten har torkats delvis men temperaturen överstiger dess eutektiska punkt, kommer produkten att smälta vid denna tidpunkt. Vid denna tidpunkt är den smälta vätskan mättad med is, men inte med löst ämne, så det torkade lösta ämnet kommer snabbt att lösas upp i det och slutligen koncentreras till ett tunt fruset block, som har ett dåligt utseende och en dålig upplösningshastighet. Om produkten smälter i det senare skedet av sublimering, kommer den att absorberas av det torra porösa fasta ämnet på grund av den lilla mängden smält vätska, vilket gör att klumpen skadas efter frystorkning, och upplösningshastigheten kan också visa sig vara långsam. när du tillsätter vatten för upplösning. I sublimeringsprocessen, även om temperaturen på hyllan och produkten är ganska annorlunda, är temperaturen på plattan, kondensorn och vakuumet i princip oförändrade. Så sublimeringsvärmeabsorptionen är relativt stabil och produkttemperaturen är relativt konstant. När produkten torkar från topp till botten, ökar motståndet mot issublimering gradvis. Produktens temperatur kommer också att stiga något i enlighet därmed tills iskristallerna är osynliga för blotta ögat. Vid denna tidpunkt har mer än 90 procent av vattnet tagits bort. Hittills har sublimeringsprocessen i princip avslutats. För att säkerställa sublimering av hela lådan med produkter måste hylltemperaturen fortfarande hållas i ett steg innan det andra steget av uppvärmning. Den återstående andelen vatten kallas restvatten, vilket skiljer sig från fritt vatten i fysikaliska och kemiska egenskaper. Restvatten inkluderar kemiskt kombinerat vatten och fysikaliskt kombinerat vatten, såsom kristallisation av kombinerat kristallvatten, vattnet bundet av protein genom vätebindningar och vattnet adsorberat på fast yta eller kapillär. Mättat ångtryck av restvatten minskar i olika grader på grund av motståndet med en viss gravitation, så torkhastigheten minskar uppenbarligen. Även om en ökning av produktens temperatur kan främja förgasning av restvatten, kan den biologiska aktiviteten också minska kraftigt om den överstiger en viss temperatur. Den högsta torktemperaturen för att säkerställa produkternas säkerhet bör bestämmas genom experiment. Vanligtvis, i det andra steget, är platttemperaturen cirka 30 grader och hålls konstant. I början av detta steg stiger produktens temperatur snabbt när plattans temperatur ökar och restvattnet avdunstar mindre. Men när produkttemperaturen gradvis närmar sig platttemperaturen, blir värmeledningen långsammare, och det tar lång tid att vänta tålmodigt. Praktisk erfarenhet visar att torktiden för kvarvarande vatten nästan är lika med sublimeringstiden, och ibland till och med överskrider den.
4. Lyofiliseringskurva
Lyofiliseringskurvan erhålls genom att registrera temperaturförändringen på hyllan och produktens temperatur enligt förändringen av tiden. Den typiska lyofiliseringskurvan delar upp hylltemperaturen i två steg. Hylltemperaturen hålls låg under masssublimering, som i allmänhet kan kontrolleras mellan -10 grader och 10 grader beroende på den faktiska situationen. I det andra steget kommer hylltemperaturen att höjas i enlighet med produktens egenskaper på lämpligt sätt. Denna metod är lämplig för produkter med låg smältpunkt. Om produktens prestanda är okänd och maskinens prestanda är dålig eller dess arbete inte är tillräckligt stabilt, är det säkrare att använda denna metod. Om produktens eutektiska punkt är hög, kan systemets vakuumgrad upprätthållas väl och kylkapaciteten hos kondensorn är tillräcklig, kan den bestämda uppvärmningshastigheten användas för att höja hylltemperaturen till den högsta tillåtna temperaturen tills lyofiliseringen är avslutad. Det är emellertid också nödvändigt att säkerställa att produktens temperatur under masssublimering inte bör överstiga den eutektiska punkten. Om produkten är instabil mot uppvärmning, bör andra stegets platttemperatur inte vara för hög. För att förbättra sublimeringshastigheten i det första steget kan hylltemperaturen höjas till över den maximalt tillåtna temperaturen för produkten på en gång; När masssublimeringssteget i princip är avslutat kommer hylltemperaturen att sänkas till den högsta tillåtna temperaturen. Även om de två sistnämnda metoderna har förbättrat hastigheten för masssublimering, kommer anti-interferensförmågan att minska i motsvarande grad, och den plötsliga minskningen av vakuumgraden och kylkapaciteten eller strömavbrott kan smälta produkterna. Ett rimligt och flexibelt förhållningssätt till den första metoden är en allt vanligare metod som används idag.