對于凍干產(chǎn)品的共熔點(diǎn)大家已經(jīng)熟悉了,它就是產(chǎn)品的真正固化點(diǎn)。也就是產(chǎn)品在抽真必須冷卻低于共熔點(diǎn),不然產(chǎn)品在抽空時(shí)將會(huì )起泡,在升華加熱的時(shí)候也不能使產(chǎn)品超過(guò)這個(gè)溫度,不然產(chǎn)品將熔化。因此,共熔點(diǎn)是在預凍階段和升華階段需要進(jìn)行控制的溫度值。
現在引入一個(gè)崩解溫度的概念,它是不同于共熔點(diǎn)的另外一個(gè)溫度。一個(gè)正常升華的產(chǎn)品,當升華進(jìn)行到一定的時(shí)候,就會(huì )出現上層的干燥層和下層的凍結層,這二層之間的交界面就是升華面,升華面是隨著(zhù)升華的進(jìn)行而不斷下降的。
已經(jīng)干燥的產(chǎn)品應該是疏松多孔,并保持在這一穩定的狀態(tài),以便下層凍結產(chǎn)品升華出來(lái)的水蒸汽能順利地通過(guò),使全部產(chǎn)品都得到良好的干燥。
博醫康經(jīng)典機型 中試凍干機Pilot5-8H
但某些已經(jīng)干燥的產(chǎn)品當溫度升高到某一數值時(shí),會(huì )失去剛性,變得有粘性,發(fā)生類(lèi)似塌方的崩解現象,使干燥產(chǎn)品失去疏松多孔的狀態(tài),封閉了下層凍結產(chǎn)品水蒸汽的逸出通路,妨礙了升華的繼續進(jìn)行。
于是,升華速率變慢,從凍結產(chǎn)品吸收升華熱也隨之減少,由板層供給的熱量將有多余,這樣便引起凍結產(chǎn)品的溫度上升,當溫度升高到共熔點(diǎn)以上的溫度時(shí),產(chǎn)品就會(huì )發(fā)生熔化或發(fā)泡現象,致使凍干失敗。
發(fā)生崩解時(shí)的溫度叫做該產(chǎn)品的崩解溫度。對于這樣的產(chǎn)品要獲得良好的干燥,只有保持升華中的干燥產(chǎn)品的溫度在崩解點(diǎn)以下,直到凍結產(chǎn)品全部升華完畢為止,才能使產(chǎn)品溫度繼續上升。這時(shí)由于產(chǎn)品中已不存在凍結冰,干燥產(chǎn)品即使發(fā)生崩解也不會(huì )影響產(chǎn)品的干燥,因為產(chǎn)品已從升華階段轉入解吸干燥階段。
博醫康經(jīng)典實(shí)驗室凍干機機型 Lab-1D-80
沒(méi)有發(fā)生崩解的干燥產(chǎn)品與發(fā)生崩解的干燥產(chǎn)品在外觀(guān)上用肉眼看不出有什么差別,只有在顯微鏡下才能看到結構上的變化。當在顯微鏡下觀(guān)察產(chǎn)品的冷凍干燥過(guò)程時(shí),如果看到發(fā)生崩解現象,那么這時(shí)的溫度就是該產(chǎn)品的崩解溫度。
有些產(chǎn)品的崩解溫度高于共熔點(diǎn)溫度,那么升華時(shí)僅需控制產(chǎn)品溫度低于共熔點(diǎn)就行了;但有些產(chǎn)品的崩解溫度低于共熔點(diǎn)溫度,那么按照一般的方法控制升華時(shí)就可能發(fā)生崩解現象,這樣的產(chǎn)品只有在較低的溫度下進(jìn)行升華,因此必須延長(cháng)凍干時(shí)間。
產(chǎn)品的共熔點(diǎn)可以通過(guò)電阻法、差示熱分析法和低溫顯微鏡直接觀(guān)察法得知,但產(chǎn)品的崩解溫度只有在冷凍干燥顯微鏡下直接觀(guān)察才能得知。
產(chǎn)品的崩解溫度取決于產(chǎn)品本身的品種和保護劑的種類(lèi);混合物質(zhì)的崩解溫度取決于各組分的崩解溫度。因此在選擇產(chǎn)品的凍干保護劑時(shí),應選擇具有較高崩解溫度的材料,使升華干燥能在不很低的溫度下進(jìn)行,以節省凍干的能耗和時(shí)間,提高生產(chǎn)率。
產(chǎn)品崩解點(diǎn)溫度測試采用冷凍干燥顯微鏡針對抗壞血酸崩解點(diǎn)溫度進(jìn)行測量,使用博醫康Pilot2-4中試機型進(jìn)行崩解點(diǎn)溫度驗證。驗證結果表明崩解點(diǎn)溫度與凍干機性能有密切。凍干機預凍過(guò)程中預凍速度及傳熱系數等決定了產(chǎn)品冰架結構及剛性,從而決定了產(chǎn)品的崩解點(diǎn)溫度。不同預凍速度下,產(chǎn)品的崩解點(diǎn)溫度較大差異。
甘氨酸、甘露醇、葡聚糖、木糖醇、聚維酮和蛋白質(zhì)混合物等保護劑能提高產(chǎn)品的崩解溫度。
附:常見(jiàn)物質(zhì)的崩解溫度℃
常見(jiàn)物質(zhì)的崩解溫度℃
物質(zhì)名稱(chēng) | 濃度% | 溫度℃ | 物質(zhì)名稱(chēng) | 濃度% | 溫度℃ |
葡聚糖(右旋糖苷) 蔗糖 聚蔗糖 果糖 右旋果糖 葡萄糖 右旋葡萄糖 明膠 肌醇 司庫樂(lè ) 葡萄糖 乳糖 馬尼妥 山梨糖醇 橘西樂(lè ) 多縮葡萄糖低m.wt. PEG600 古力辛 丙氨酸 β-A 精氨酸 EACA AMCHA 巴比妥 |
10
5~50 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 5 10 | -9 -32 -19.5 -48 -44 -40 -41.5 -8 -27 -25 -40 -19 -4 -42 -44 -3 -10 -3 -3 -13 -35 -15 -4 -4 | 乳糖 麥芽糖 甲基纖維素 味精 卵清蛋白 聚乙二醇 聚維酮(PVP) 糖醇 柿子醇 氯化鈉 GABA NaCl KCl 乙酸 枸椽酸 硫胺素硝酸鹽 吡哆醇 抗壞血酸 抗壞血酸 納阿斯考派脫 煙酰胺 潘妥顛鈣 乙酸胺 |
10 10 10 10 10 10 10 5 10 10 10 10 10 | -32 -32 -9 -50 -10 -13 -23 -45 -26 -11 -20 -22 -11 -27 約<50 -5 -4 -37 -37 -33 -4 -19 -25 |