凍干過程的幾個關(guān)鍵因素

簡言：博醫(yī)康一直致力于小試、中試、生產(chǎn)型真空冷凍干燥設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)。在長期服務(wù)客戶的過程中，發(fā)現(xiàn)廣大凍干機使用客戶對凍干的機理不了解，對制品的凍干工藝應(yīng)該如何摸索及優(yōu)化不知如何進行。尤其對凍干過程中特別重要的幾個參數(shù)不清楚其科學(xué)原理及如何確定。針對以上情況，特將凍干過程中涉及的共晶點溫度、共熔點溫度、崩解點溫度及玻璃化轉(zhuǎn)化溫度進行詳細(xì)講訴。

共晶溫度

幾種物質(zhì)組成的混合溶液，在凍結(jié)過程中，開始時某些組分結(jié)晶析出，使剩下的溶液濃度發(fā)生變化。當(dāng)達到某一溫度或溫度區(qū)域時，其液態(tài)和所形成的固態(tài)中的組分完全相同，這時的溶液稱為共晶溶液，這時的溫度或溫度區(qū)間稱為該溶液的共晶點或共晶區(qū)，也稱為完全固化溫度，它是產(chǎn)品在冷卻過程中從液態(tài)結(jié)束轉(zhuǎn)向固態(tài)的最高溫度。共晶溫度為凍干過程中預(yù)凍應(yīng)達到的最高溫度，一般預(yù)凍過程應(yīng)低于其共晶溫度10-20℃。

共溶溫度

固態(tài)混合溶液在升溫融化過程中，當(dāng)達到某一溫度時，固體中開始出現(xiàn)液態(tài)此溫度稱為溶液的共溶點，或稱開始溶化溫度。它是產(chǎn)品升溫過程中從固態(tài)開始出現(xiàn)液態(tài)的最低溫度。在一次干燥中物料凍結(jié)層溫度一定要低于共溶點。
共晶點的測定有電阻測定法、熱差分析測定、低溫顯微鏡直接觀察、數(shù)字公式計算測定。 溶液凍結(jié)過程中，由于離子的漂移率隨溫度的下降而逐步降低，電阻增大，只要有液體存在，電流就可流動，一旦全部凍結(jié)，帶電離子不能移動，電阻會忽然增大，根據(jù)這個原理，測出溶液的共晶點。

塌陷溫度（崩解溫度）

凍干時物料中的冰晶消失，原先為冰晶所占據(jù)的空間成為空穴，因此凍干層呈多孔蜂窩狀海綿體結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)與溫度有關(guān)。當(dāng)蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的固體基質(zhì)溫度較高時，其剛性降低。當(dāng)溫度達到某一臨界值時，固體基質(zhì)的剛性不足以維持蜂窩狀結(jié)構(gòu)，空穴的固形物基質(zhì)壁將發(fā)生塌陷，原先蒸汽擴散的通道被封閉，此臨界溫度稱為凍干 物料的崩潰溫度或塌陷溫度。

玻璃化轉(zhuǎn)變溫度

當(dāng)溫度降低時，液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，有兩種不同狀態(tài)：晶態(tài)和非晶態(tài)。在非晶態(tài)固體材料中，原子、離子或分子的排列是無規(guī)則的。因為人們已習(xí)慣將融化物質(zhì)在冷卻過程中不發(fā)生結(jié)晶的無機物質(zhì)稱為玻璃，所以后來逐漸地將其他非晶態(tài)均稱為玻璃態(tài)。由于在藥品凍干中要求更加嚴(yán)格，希望藥品在凍干過程中處于玻璃化溫度以下。但這里玻璃化轉(zhuǎn)變溫度不是指完全的玻璃化，因為完全的玻璃化是指整個樣品都形成了玻璃態(tài)，實現(xiàn)完全玻璃化要求極高的降溫速率，幾乎是不可能的。凍干過程的玻璃化溫度指最大凍結(jié)濃縮液的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。因為在凍結(jié)過程中隨著冰晶的析出，剩余溶液的濃度逐漸增加，當(dāng)達到一定濃度時，剩余的水分不再結(jié)晶，此時的溶液達到最大凍結(jié)濃縮狀態(tài)，對應(yīng)的溫度稱為最大凍結(jié)濃縮液的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。