凍干曲線的制定

1、第三節(jié)凍干曲線的制定生物制品的冷凍干燥產(chǎn)品，需要有一定的物理形態(tài)、均一的顏色、合格的殘 余水份含量、良好的溶解性、高的存活率或效價(jià)，長(zhǎng)的保存期。因此，不僅要對(duì) 配制過(guò)程和凍干后的密封保存進(jìn)行控制。更重要的是對(duì)冷凍干燥過(guò)程的每一階段 的各參數(shù)進(jìn)行全面的控制，才能得到優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。凍干曲線和時(shí)序就是進(jìn)行冷凍 干燥過(guò)程控制的基本依據(jù)。凍干曲線就是表示凍干過(guò)程中產(chǎn)品的溫度、壓力隨時(shí)間變化的關(guān)系曲線；凍 干時(shí)序是在凍干過(guò)程中不同時(shí)間，各種設(shè)備的啟閉運(yùn)行情況。凍干加工中最重要 的過(guò)程參數(shù)是制品的溫度和干燥箱內(nèi)的壓力。對(duì)于某一具體的凍干機(jī)，由于制品 的溫度與擱板溫度或箱內(nèi)空間溫度有一定依從關(guān)系，許多設(shè)備又不能

2、控制產(chǎn)品表 面的壓力，所以實(shí)踐中凍干曲線往往用擱板溫度（或箱內(nèi)空間溫度）與時(shí)間的關(guān) 系曲線來(lái)表示。為了監(jiān)測(cè)凍干過(guò)程的主要參數(shù)，配自動(dòng)記錄儀的凍干機(jī)一般均自 動(dòng)記錄下擱板的溫度、制品溫度、水汽凝結(jié)器溫度、凍干箱壓力等四個(gè)參數(shù)和時(shí) 間的曲線。這些曲線均為凍干曲線。圖2-5典型的冷凍曲線比較典型的凍干曲線將擱板升溫分為兩個(gè)階段，在大量升華時(shí)擱板溫度保持 較低，根據(jù)實(shí)際情況，一般可控制在-10C+10C之間。第二階段則根據(jù)制品性 質(zhì)將擱板溫度適當(dāng)調(diào)高，此法適用于其熔點(diǎn)較低的制品。若對(duì)制品的性能尚不清 楚，機(jī)器性能較差或其工作不夠穩(wěn)定時(shí)，用此法也比較穩(wěn)妥。圖2-6凍干過(guò)程中各設(shè)備的運(yùn)行程序?qū)嶋H上，凍干曲

3、線的形狀與產(chǎn)品的性能、裝量的多少、分裝容量的種類、設(shè) 備條件等許多因素有關(guān)。制定凍干曲線要考慮下列因素：產(chǎn)品的品種：有些 產(chǎn)品受冷凍的影響較大，有些產(chǎn)品則影響較小；一般細(xì)菌性的產(chǎn)品受冷凍的影響 較大，病毒性的產(chǎn)品受冷凍的影響較小。共熔點(diǎn)低的產(chǎn)品要求預(yù)凍的溫度低，加 熱時(shí)板層的溫度亦相應(yīng)要低些;為了長(zhǎng)期保存產(chǎn)品，殘余水份含量要求低的產(chǎn)品， 凍干時(shí)間需長(zhǎng)些。殘余水份含量要求高的產(chǎn)品，凍干時(shí)間可縮短；裝液量： 總裝液量和每一容器內(nèi)產(chǎn)品裝液量的多少，裝液量多則凍干時(shí)間長(zhǎng)；容器的 品種：底部平整則傳熱較好。底部不平或玻璃較厚則傳熱較差，后者顯然凍干時(shí) 間較長(zhǎng)；凍干機(jī)性能：生產(chǎn)廠家不同，凍干曲線也不完全一

4、樣。生產(chǎn)中應(yīng)根 據(jù)各自的具體條件，從試驗(yàn)中制定出最佳的凍干曲線。制定凍干曲線和凍干時(shí)序主要確定下列數(shù)據(jù)：預(yù)凍速率預(yù)凍速率的快慢，對(duì)產(chǎn)品凍結(jié)中晶粒的大小、活菌的存活率和升華的速率均 有直接的影響。一般來(lái)說(shuō)，慢凍晶粒大，產(chǎn)品外觀粗糙、不容易損傷活菌，但升 華速率快，而速凍則與此相反。通常凍干機(jī)是不能調(diào)節(jié)凍結(jié)速率的。如需凍結(jié)得 快一些，則先將干燥室（箱）預(yù)冷至較低溫度，再將制品入箱凍結(jié)。若使干燥箱 與制品一起降溫，其凍結(jié)速率較慢。預(yù)凍溫度根據(jù)預(yù)凍方法不同而略有差異。一般來(lái)說(shuō)，擱板溫度應(yīng)低于制品共熔點(diǎn)5 10oC。預(yù)凍時(shí)間預(yù)凍所需的時(shí)間要根據(jù)不同的具體條件而定，總的原則是應(yīng)使產(chǎn)品的各部分 完全凍牢。一

5、般來(lái)說(shuō)，制品裝量多，分裝的容器底不平，托盤與擱板接觸傳熱不 良，凍干機(jī)制冷能力小，產(chǎn)品的過(guò)冷度小，擱板間的溫差大等均應(yīng)延長(zhǎng)預(yù)凍時(shí)間。 反之預(yù)凍時(shí)間可以縮短。通常擱板式凍干機(jī)，干燥箱的擱板從室溫30oC降到-4 0oC約需24個(gè)小時(shí)，在制品樣品溫度降到預(yù)定的最低溫度后，還需在此溫度 下保持12小時(shí)，才能升華。水汽凝結(jié)器的降溫時(shí)間與溫度在產(chǎn)品預(yù)凍結(jié)束前30-50分鐘（視其制冷能力決定時(shí)間長(zhǎng)短）就應(yīng)使水汽凝 結(jié)器降溫。溫度降到-40oC左右，起動(dòng)真空泵抽真空，當(dāng)產(chǎn)品表面壓力降至10- 20Pa以下，起動(dòng)加熱循環(huán)泵，給產(chǎn)品供熱升華。抽真空時(shí)間預(yù)凍結(jié)束就是開始抽真空，要求在0.5h左右的時(shí)間真空度能達(dá)到

6、10Pa；預(yù) 凍結(jié)束就是停止凍干箱冷凍機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，通常在抽真空的同時(shí)或真空抽到規(guī)定要求 時(shí)停止冷凍機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。預(yù)凍結(jié)束的時(shí)間預(yù)凍結(jié)束就是停止凍干箱板層的降溫，通常在抽真空的同時(shí)或真空抽到規(guī)定 要求時(shí)停止板層的降溫。開始加熱時(shí)間一般認(rèn)為開始加熱的時(shí)間始于抽真空（實(shí)際上抽真空開始，升華即已開始）。 開始加熱是在真空度達(dá)到10Pa之后，有些凍干機(jī)利用真空繼電器自動(dòng)接通加熱， 即真空度達(dá)到10Pa時(shí)，加熱便自動(dòng)開始；有些凍干機(jī)是在抽真空之后半小時(shí)開 始加熱，這時(shí)真空度已達(dá)到10Pa甚至更高。真空?qǐng)?bào)警工作時(shí)間由于真空度對(duì)于升華是極其重要的，因此新式的凍干機(jī)均設(shè)有真空?qǐng)?bào)警裝 置。真空?qǐng)?bào)警裝置的工作時(shí)間在加熱開

7、始之時(shí)到校正漏孔使用之前，或從開始一 直到凍干結(jié)束。一旦在升華過(guò)程中真空度下降而發(fā)生真空?qǐng)?bào)警時(shí)，一方面發(fā)出報(bào) 警信號(hào)，一方面自動(dòng)切斷凍干箱的加熱。同時(shí)還啟動(dòng)凍干箱的冷凍機(jī)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行 降溫，以保護(hù)產(chǎn)品不致發(fā)生熔化。真空控制的工作時(shí)間真空控制的目的是為了改進(jìn)凍干箱內(nèi)的熱量傳遞，通常在第二階段干燥時(shí)使 用，待產(chǎn)品溫度達(dá)到最高許可溫度之后即可停止，繼續(xù)恢復(fù)真空狀態(tài)，使用時(shí)間 的長(zhǎng)短由產(chǎn)品的品種、裝量和真空度的數(shù)值所決定。也可第一階段干燥時(shí)使用。 產(chǎn)品加熱的最高許可溫度板層加熱的最高許可溫度根據(jù)產(chǎn)品來(lái)決定，在升華時(shí)板層的加熱溫度可以超 過(guò)產(chǎn)品的最高許可溫度因?yàn)檫@時(shí)產(chǎn)品仍停留在低溫階段，提高板層溫度可促進(jìn)升 華；但凍干后期板層溫度需下降到與產(chǎn)品的最高許可溫度相一致。由于傳熱的溫 差，板層的溫度可比產(chǎn)品的最高許可溫度略高少許。凍干的總時(shí)間凍干的