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真空冷凍干燥機(jī)操作工序關(guān)鍵點(diǎn)控制
更新日期:2018-12-21 00:00:00
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真空冷凍干燥機(jī)操作工序關(guān)鍵點(diǎn)控制
真空冷凍干燥機(jī)廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品依干燥品種特性不一,對(duì)凍干的質(zhì)量要求也不盡相同。一般制藥企業(yè)對(duì)凍干的主要質(zhì)量要求為:生物活性不變、外觀色澤均勻、形態(tài)飽滿、結(jié)構(gòu)牢固、溶解速度快,殘余水分低。
真空冷凍干燥機(jī)廠家的凍干工藝包括預(yù)凍、升華和再干凍3個(gè)階段。合理有效地縮短凍干的周期在企業(yè)生產(chǎn)上具有明顯的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
1. 冷凍速度的選擇:溶液速凍時(shí)(每分鐘降溫10~50℃),晶粒保持在顯微鏡下可見的大??;相反慢凍時(shí)(1℃/min),形成的結(jié)晶肉眼可見。粗晶在升華后留下較大的空隙,可以提高凍干的效率,細(xì)晶在升華后留下的間隙較小,使下層升華受阻。速凍的成品粒子細(xì)膩,外觀均勻,表面積大,多孔結(jié)構(gòu)好,溶解速度快。
真空冷凍干燥機(jī)廠家制品在凍干機(jī)中預(yù)凍有兩種方式:一種是制品與干燥箱同時(shí)降溫,另一種是待干燥箱擱板降溫至-40℃左右,再將制品放入,前者相當(dāng)于慢凍,后者則介于速凍與慢凍之間,因而常被采用,以兼顧凍干效率與產(chǎn)品質(zhì)量。真空冷凍干燥機(jī)廠家此法的缺點(diǎn)是制品入箱時(shí),空氣中的水蒸汽將迅速地凝結(jié)在擱板上,而在升華初期,若板升溫較快,由于大面積的升華將有可能超越冷凝器的正常負(fù)荷,此現(xiàn)象在夏季尤為顯著。經(jīng)驗(yàn)證明,過冷現(xiàn)象容易致使制品溫度雖已達(dá)到共晶點(diǎn)但溶質(zhì)仍不結(jié)晶,為了克服過冷現(xiàn)象,制品凍結(jié)的溫度應(yīng)低于共晶點(diǎn)以下一個(gè)范圍,并需保持一段時(shí)間,以待制品完全凍結(jié)。
2. 升華過程的控制:對(duì)藥品的升華基本可分為兩個(gè)階段即大量升華階段與殘余水分干燥階段。分別說明如下:
大量升華階段:在升溫的第一階段,即大量升華階段,制品溫度要低于其共晶點(diǎn)一個(gè)范圍,因此真空冷凍干燥機(jī)廠家要對(duì)擱板溫度加以控制。若制品已經(jīng)部分干燥,但溫度卻超過了其共晶點(diǎn),此時(shí)將發(fā)生制品融化現(xiàn)象,而此時(shí)融化的液體,對(duì)冰飽和,對(duì)溶質(zhì)卻未飽和,因而干燥的溶質(zhì)將迅速溶解進(jìn)去,最后濃縮成一薄僵塊,外觀極為不良,溶解速度很差,若制品的融化發(fā)生在大量升華后期,則由于融化的液體數(shù)量較少,因而被干燥的孔性固體所吸收,造成凍干后塊狀物有所缺損,加水溶解時(shí)仍能發(fā)現(xiàn)溶解速度較慢。
在大量升華過程中,雖然擱板和制品溫度有很大懸殊,但由于板溫、冷凝器溫度和真空溫度基本不變,因而升華吸熱比較穩(wěn)定,真空冷凍干燥機(jī)廠家制品溫度相對(duì)恒定。隨著制品自上而下層層干燥,冰層升華的阻力逐漸增大。制品溫度相應(yīng)也會(huì)小幅上升。直至用肉眼已不到冰晶的存在。此時(shí)90%以上的水分已除去。大量升華的過程至此已基本結(jié)束。為了確保整箱制品大量升華完畢,擱板溫度仍需保持一個(gè)階段后再進(jìn)行第二階段的升溫。
殘余水分干燥階段:剩余百分之幾的水分稱殘余水分,它與自由狀態(tài)的水在物理性質(zhì)上有所不同,殘余水分包括了化學(xué)結(jié)合之水與物理結(jié)合之水,諸如化合的結(jié)晶水、蛋白質(zhì)通過氫鍵結(jié)合的水以及固體表面或毛細(xì)管中的吸附水等。由于殘余水分受到引力的束縛,其飽和蒸汽壓不同程度的降低,因而干燥速度會(huì)明顯下降。雖然提高制品溫度以促進(jìn)殘余水分的氣化,但若超過某極限溫度,生物活性也可能急劇下降。因此保證制品安全的最高干燥溫度要由實(shí)驗(yàn)來確定。通常我們?cè)诘诙A段將擱板溫度控制在30℃左右,并保持恒定。在這一階段初期,由于板溫升高,殘余水分少而不易氣化,因此制品溫度上升較快。但隨著真空冷凍干燥機(jī)廠家制品溫度與擱板溫度逐漸靠攏,熱傳導(dǎo)變得更為緩慢,需要耐心等待相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間,實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明,殘余水分干燥的時(shí)間與大量升華的時(shí)間幾乎相等有時(shí)甚至還會(huì)超過。
3. 凍干曲線控制控制:將擱板溫度與制品溫度隨時(shí)間的變化記錄下來,即可得到凍干曲線。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,真空冷凍干燥機(jī)廠家根據(jù)實(shí)際情況,一般可控制在-10~10℃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。
如果真空冷凍干燥機(jī)廠家制品共晶點(diǎn)較高,系統(tǒng)的真空度也能保持良好,冷凝器的制冷能力充裕,真空冷凍干燥機(jī)廠家則也可采用一定的升溫速度,將擱板溫度升高至允許的最高溫度,直至凍干結(jié)束,但也需保證制品在大量升華時(shí)的溫度不得超過共晶點(diǎn)。
若制品對(duì)熱不穩(wěn)定,則第二階段板溫不宜過高。真空冷凍干燥機(jī)廠家為了提高第一階段的升華速度,可將板溫度一次升高至制品允許的最高溫度以上;待大量升華階段基本結(jié)束時(shí),再將板溫降至允許的最高溫度,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(yīng)降低,真空度和制冷能力的突然降低或停電都可能會(huì)使制品融化。合理而靈活地掌握第一種方式,仍是目前真空冷凍干燥機(jī)廠家較常用的方式。