产品在进行冷冻干燥时,需要装入适宜的容器,然后进行预先冻结,才能进行升华干燥。预冻过程不仅昰为了保护物质的主要性能不变;而且要获得冻结后产品有合理的结构以利于水分的升华;还要有恰当的装量,以便日后的应用。
溶质效应是由于水的冻结使间隙液体逐渐浓缩,从而使电解质的
浓度增加
,蛋白质对电解质是较敏感的。电解质浓度的增加引起
蛋白质的变性
,而使细胞死亡;另外电解质浓度的增加会使细胞脱水而死亡。间隙液体浓度越高。上述原因引起的破坏也越厉害。溶质效应在某一温度范围最为明显。这个温度范围在水的冰点和该液体的全部
固化温度
之间。若能以较高的速度越过这一温度范围,溶质效应所产生的效果就能大大减弱。
另外冷冻时所形成的晶体大小在很大程度上也影响干燥的速率和干燥后产品的溶解速度。大的冰晶容易升华,小的冰晶不利于升华;但大的冰晶溶解慢,小的冰晶溶解快。冰晶越小、干燥后越能反映产品的原来结构。
预冻的目的也是为了固定产品,以便在真空下进行升华。如果没有冻实。则抽真空时产品会冒出瓶外来,没有一定的形状;如果冷的过低,则不仅浪费了能源和时间,而且对某些产品还会降低存活率。
因此预冻之前应确定三个数据。其一是预冻的速率,应根据产品不同而试验出一个最优冷冻速率。其二是预冻的最低温度,应根据改产品的
共熔点
来决定,预冻的最低温度应低于共熔点的温度。其三是预冻的时间,根据机器的情况来决定,保证抽真空之前所有产品
均已
冻实。不致因抽真空而冒出瓶外,冻干箱的每一板层之间,每一板层的各部分之间温差越小,则预冻的时间可以相应缩短,一般产品的温度达到预冻最低温度之后1-2小时即可开始抽
真空升华
。
冻干技术
第一阶段
产品的干燥可分为二个阶段,在产品内的冻结冰消失之前称第一阶段干燥、也叫作升华
干燥阶段
。
产品在升华时要吸收热量,一克冰全部变成水蒸汽大约需要吸收670卡左右的热量,因此升华阶段必须对产品进行加热。但对产品的加热量是有限度的,不能使产品的温度超过其自身
共熔点
温度。升华的产品如果低于共熔点温度过多,则升华的速率降低,升华阶段的时间会延长;如果高于共熔点温度,则产品会发生熔化,干燥后的产品将发生体积缩小,出现气泡,
颜色加深
,溶解困难等现象。因此升华阶段产品的温度要求接近共熔点温度,但又不能超过共熔点温度。
由于产品升华时,升华面不是固定的。而是在不断的变化,并且随着升华的进行,冻结产品越来越少。因此造成对产品
温度测量
的困难,利用温度计来测量均会有一定的误差。
可以利用气压
测量法
来确定升华时产品的温度,把冻干箱和
冷凝器
之间的阀门迅速地关闭1-2秒的时间(切不可太长)。然后又迅速打开,在关闭的瞬间观察冻干箱内的压强升高情况,计下压强升高到某一点的最高数值。从冰的不同温度的
饱和蒸汽压
曲线或表上可以查出相应数值,这个温度值就是升华时产品的温度。
产品的温度也能通过对升华产品的
电阻的测量
来推断。如果测得产品的电阻大于
共熔点
时的电阻数值,则说明产品的温度低于共熔点的温度;如果测得的电阻接近共熔点时的电阻数值,则说明产品温度已接近或达到共熔点的温度。
冷冻干燥时冻干箱内的压强,过去认为是越低越好,则认为不是越低越好,而是要控制在一定的范围之内。
压强低当然有利于产品内冰的升华。但由于压强太低时对传热不利,产品不易获得热量,升华速率反而降低。实验标明:在冻干箱的压强低于0.1
毫巴
时,气体的
对流传热
小到可以忽略不计;而压强大于0.1毫巴时,气体的对流传热就明显增加。在同样的板层温度下,压强高于0.1毫巴时,产品容易获得热量,因而升华速率增加。
但是,当压强太高时,产品内冰的升华速率减慢,产品吸热量降减少。于是产品自身的温度上升,当高于
共熔点
温度时,产品将发生熔化,造成冻干失败。
冻干箱的合适压强一般认为是在0.1~0.3
毫巴
之间,在这个压强范围内,既利于热量的传递又利于升华的进行。超过0.3毫巴时,产品可能熔化,此时应发出真空
报警信号
,切断对产品的加热,甚至启动
冷冻机
对冻干箱进行降温,以保护产品不致发生熔化。
冻干箱内的压强是由空气的分压强和水蒸汽的分压强组成的,因此要使用能测量全压强的热真空计来测量
真空度
;而不宜使用
压缩式真空计
,以水银为介质的压缩式真空计由于
水银
蒸汽有害产品应禁止使用。
1克冰在压强0.1
毫巴
时大约能产生10000升体积的蒸汽,为了排除大量的
水蒸汽
,光靠机械真空泵排除是不行的。
冷凝器
作为冷却使大量水
蒸汽凝结
在其内部的制冷表面上,因此冷凝器实际上起着水蒸汽泵的作用。大量水蒸汽凝结时放出的热量能使冷凝器的温度发生回升,这是正常的现象。但由于冷凝器
冷冻机
的
制冷能力
不够,冷凝器吸附水蒸汽的表面太小,或对产品提供热量过多而产生过多的水蒸汽等原因,会引起冷凝器温度的过度回升。当发生这种情况时。冻干箱和冷凝器之间的
水蒸汽
压力差
减小,从而导致升华速率的降低;与此同时
冻干机
系统内水蒸汽的分压强增强,使
真空度
恶化,进而又引起升华速率的减慢,产品吸收热量减少,产品温度上升,致使产品发生熔化,冻干失败。
因此为了冷冻干燥出好的产品,需要保持系统内良好而稳定的真空度。需要
冷凝器
始终能低于-40℃以下的低温,因为-40℃时冰的
蒸汽压
为0.1
毫巴
左右。
在升华干燥阶段,冻干箱的板层是产品热量的来源。板层温度高,产品获得的热量就多;板层温度低,产品获得的热量就少;板层温度过高,产品获得过多的热量使产品发生熔化;板层温度过低,产品得不到足够的热量会延长升华
干燥时间
。因此,板层的温度应进行合理的控制。
板层温度的高低应根据产品温度、冻干箱的压强(即冻干箱的
真空度
)、冷凝器温度三个因素来确定。如果在
升华干燥
的时候,产品的温度低于该产品的
共熔点
温度较多,冻干箱内的压强小于真空报警设定的压强较多,冷凝器温度也低于-40℃较多,则板层的加热温度还可以继续提高。如果板层温度提高到某一数值之后产品的温度已接近共熔点温度,或者冻干箱的压强上升到接近真空报警的数值或者
冷凝器
温度回升到-40℃,则板层温度不可再继续提高,不然会出现危险的情况。
实际上升华时板层温度的高低还与
冻干机
的性能有关,性能较好的冻干机,板层的加热温度可以升
得高
一些。
升华阶段时间的长短与下列因素有关:
产品的品种:
有些产品容易干燥,有些产品不容易干燥。一般来说,
共熔点
温度较高的产品容易干燥,升华的时间短些。
产品的分装厚度:
正常的
干燥速率
大约每小时使产品下降1毫米的厚度。因此分装厚度大,升华时间也长。
升华时提供的热量:
升华时若提供的热量不足,则会减慢升华速率,延长升华阶段的时间。当然热量也不能过多地提供。
冻干机
本身的性能,这包括冻干机的真空性能,
冷凝器
的温度和效能,甚至机器构造的
几何形状
等,性能良好的冻干机使升华阶段的时间较短些。
在产品的第一阶段时,除了要保持冻结产品的温度不能超过
共熔点
以外,还要保持已干燥的产品温度不能超过
崩解温度
。
所谓崩解温度是对已经干燥的产品而言的。已干燥的产品应该是疏松多乱,保持一个稳定的状态,以便下层冻结产品中升华的水蒸汽顺利通过,使全部的产品都良好的干燥。
但某些已干燥的产品当温度达到某一数值时会失去刚性,发生类似崩溃的现象,失去了疏松多乱的性质,使干燥产品有些发粘。比重增加,颜色加深。发生这种变化的温度就叫做崩解温度。
干燥产品发生崩解之后,阻碍或影响下层冻结产品升华的水蒸汽的通过,于是升华速度减慢冻结产品吸收热量减少,由板层继续供给的热量就有多余。将会造成冻结产品温度上升,产品发生熔化发泡现象。
崩解温度
与产品的种类和性质有关,因此应该合理的选择产品的保护剂,使崩解温度尽可能高一些,例如产品的崩解温度应高于该产品的
共熔点
温度。
崩解温度一般由试验来确定,通过显微冷冻干燥试验可以观察到崩解现象,从而确定崩解温度。
冻干技术
第二阶段
一旦产品内冰升华完毕,产品的干燥变进入了第二阶段。在该阶段虽然产品内不存在冻结冰,但产品内还存在10%左右的水份,为了使产品达到合格的残余水份含量,必须对产品进一步的干燥。
在解吸阶段,可以使产品的温度迅速地上升到该产品的最高允许温度,并在该温度一直维持到冻干结束为止。迅速提高产品温度有利于降低产品残余水份含量和缩短解吸干燥的时间。产品的允许温度视产品的品种而定,一般为25℃-40℃左右。病毒性产品为25℃,细菌性产品为30℃,血清、
抗菌素
等可高达40℃。
在解吸干燥阶段由于产品内逸出水份的减少,
冷凝器
温度的下降又引起系统
内水
蒸汽压力的下降,这样往往使冻干箱的
总压力
下降到低于0.1
毫巴
,这就使冻干箱内对流的热传递几乎消失。因此,即使板层的温度已加热到产品的最高允许温度,但由于传热不良,产品温度上升很缓慢。
为了改进冻干箱传热,使产品温度较快地达到最高允许温度,以缩短解吸干燥阶段时间。要对冻干箱内的压强进行控制,控制的压强范围在0.15~0.3毫巴之间。一般使用校正
漏孔
法对冻干箱内的压强进行控制。在
冻干机
的
真空系统
上(大都在冻干箱上),安装一个人为的能校正的漏孔,由真空仪表进行控制;当冻干箱压强下降到低于真空仪表的下限
设定值
时,漏孔
电磁阀
打开,向冻干箱放入干燥灭菌的惰性气体,于是冻干箱内的压强上升,当压强上升到真空仪表的上限设定值时漏孔电磁阀关闭,停止进气,冻干箱内压强又下降,如此使冻干箱内的压强控制在设定范围内。
压强的控制也可采用间歇开关冻干箱和
冷凝器
之间阀门的方法,
真空泵
间歇运转的方法。以及冷凝器
冷冻机
间歇运转的方法等。
一旦产品温度达到许可温度之后,为了进一步降低产品内的残余水份含量,
高真空
的恢复是十分必要的。这时上述控制压强的方法应停止使用。与冻干箱恢复高真空的同时,冷凝器由于负荷减少温度下降也达到了最低的
极限温度
。这样使冻干箱和冷凝器之间
水蒸汽
压力差达到了
最大值
。这样的状况非常有利于产品内残余水份的逸出,一般应在状况不小于2小时的时间,时间越长产品内残余水份的含量越低。
解吸阶段的时间长短取决于下列因素:
产品的品种:
产品不同,干燥的难易不同,同时产品不同,最高许可温度也不同,最高许可温度较高的产品,时间可相应短些。
残余水份的含量:
残余水份的含量要求低的产品,干燥时间较长。产品的残余水份的含量应有利于该产品的长期存放,太高太低均不好。应根据试验来确定。
冻干机
的性能:
在解吸阶段后期能达到的
真空度
高,
冷凝器
的温度低的冻干机,其解吸干燥的时间可短些。
是否采用压强控制法:
如果采用压强控制法,则改进了传热,使产品达到最高许可温度的时间缩短,吸解干燥的时间也缩短。
最后,冻干是否可以结束是这样来确定的:产品温度已达到最高许可温度,并在这个温度保持2小时以上的时间;关闭冻干箱和冷凝器之间的阀门,注意观察冻干箱的压力升高情况(这时关闭的时间
应长
些,约30秒到60秒)。如果冻干箱内的压力没有明显的升高,则说明干燥已基本完成,可以结束冻干。如果压力有明显升高,则说明还有水份逸出,要延长时间继续进行干燥。直到关闭冻干箱冷凝器之间的阀门之后无明显上升为止。
冷冻
干燥过程
实际上是水的物质变化及其转移过程。含有大量水份的生物制品首先冻结成固体,然后在真空状态下固态冰直接升华成
水蒸汽
,水蒸汽又在
冷凝器
内凝华成冰霜,干燥结束后冰霜熔化排出。在冻干箱内得到了需要的冷冻干燥产品。
冻干过程有二个放热过程和二个吸收过程:
液体生物制品放出热量凝固成固体生物制品,固体生物制品在真空下吸收热量升华成水蒸汽。水蒸汽在冷凝器中放出热量凝华成冰霜,冻干结束后冰霜在冷凝器中吸收热量熔化成水。
整个冻干过程中进行着热量质量的传递现象。热量的传递贯穿冷冻干燥的全过程中。
预冻
阶段:干燥的第一阶段和第二阶段以及化霜阶段均进行着热量的传递;质量的传递仅在干燥阶段进行,冻干箱制品中产生的
水蒸汽
到
冷凝器
内凝华成冰霜的过程,实际上也是
质量传递
的过程,只有发生了质量的传递产品才能获得干燥。在干燥阶段,热的传递是为了促进质的传递,改善热的传递也能改善质的传递。
如果在产品的升华过程中不提供热量,那么产品由于升华吸收自身的热量使温度下降,升华速率也逐渐下降,直到产品温度相等于冷凝器的
表面温度
,干燥便停止进行,这时从冻结产品到冷凝器表面的水蒸汽
分子数
与从冷凝器表面返回到冻结产品的水蒸汽分子数相等,冻干箱与冷凝器之间的水蒸汽压力等于零,达到
平衡状态
。
不如果一个外界热量加到冻结产品上,这个平衡状态被破坏,冻结产品的温度就高于
冷凝器
表面的温度,冻干箱和冷凝器之间便产生了
水蒸汽
压力差。形成了从冻干箱流向冷凝器的水蒸汽流。由于冷凝器制冷的表面凝华水蒸汽为冰霜,使冷凝器内的水蒸汽不断地被吸附掉,冷凝器内便保持较低的蒸汽压力;而冻干箱内流走的水蒸汽又不断被产品中发生的水蒸汽得到补充,维持冻干箱内较高的水蒸汽压力。这一过程的不断进行,使产品不断得到了干燥。
升华首先从产品的表面开始,在干燥进行了一段时间之后,在冻结产品上面形成了一层已干燥的产品,产生了干燥产品与冻结产品之间的交界面。交界面随着干燥的进行不断下降,直到升华完毕交界面消失。当产生了交界面之后,
水
分子要穿越这层已干燥的产品才能进入空间;水分子跑出交界面之后,进入已经干燥产品的某一间隔内。以后可能还要穿过许多这样的间隔后,才能从产品的缝隙进入空间。也可以经过一些转折又回到冻结产品之中,干燥产品内的间隔有时象迷宫一样。
当水分子跑出产品表面以后,它的运动路径还很曲折。可能与玻璃瓶壁碰撞,可能
冻干机
的金属板壁碰撞,也经常发生水分子之间的相互碰撞,然后进入
冷凝器
内。当水分子与冷凝器的制冷表面发生碰撞时,由于该表面的温度很低,低温表面吸收了水分子的能量,这样水分子便失去了动能,使其没有能量再离开冷凝器的制冷表面,于是水分子被“捕获”了。大量水分子捕获后在冷凝器表面形成一层冰霜,这样就降低了系统内的
水蒸汽
压力。使冻干箱的水蒸汽不断的流向冷凝器。随着时间的延长,冻干箱内不断对产品进行加热以及冷凝器的持久工作,产品逐渐得到了干燥。
干燥的速率与冻干箱和冷凝器之间的水蒸汽压力差成正比,与水蒸汽流动的阻力成反比。水蒸汽压力差越大,流动的阻力越小,则干燥的速率越快。水蒸汽的压力差取决与
冷凝器
的
有效温度
和产品温度的温度差。因此要尽可能地降低冷凝器的有效温度和最大限度地提高产品的温度。
水蒸汽的流动
阻力
来自以下几个方面:
产品内部的阻力,水分子通过已经干燥的产品层的阻力。这个阻力的大小与干燥层的结构与产品的种类、成份、浓度、保护剂等有关。
容器的阻力,容器的阻力主来自瓶口之处,因为瓶口的截面较小,瓶口处可能还有某些物品。例如:带槽的
橡皮塞
、纱布等,瓶口截面大,则阻力小。
机器本身的阻力。主要是冻干箱与冷凝器之间管道的阻力,管道粗、短、直则阻力小。另外阻力还与冻干箱的结构和
几何形状
有关。
提高冻干箱内产品的温度,能增加冻干箱内与
水蒸汽
压力,加速水蒸汽流向
冷凝器
,加快质的传递,增加
干燥速率
。但是提高产品的温度是有一定限度的,不能使产品温度超过
共熔点
的温度。
降低冷凝器的温度。也就降低了冷凝器内水蒸汽的压力,也能加速水蒸汽从冻干箱流向冷凝器。同样能加快质的传递,提高干燥速率。但是更多的降低冷凝器的温度需增加投资和运行费用。
减少水蒸汽的
流动阻力
也能加快质的传递,提高干燥速率。减小产品的分装厚度;合理的设计瓶、塞、减少瓶口阻力;合理的设计
冻干机
,减少机器的管道阻力;选择合适的浓度和保护剂,使干燥产品的结构疏松多乱,减少干燥层的阻力;试验最优的预冻方法,造成有利于升华的冰晶结构等。这些方法均能促进质的传递,提高
干燥速率
。
生物制品的冷冻干燥产品,需要有一定的物理形态;均匀的颜色、合格的残余水份含量、良好的
溶解性
、高的
存活率
或
效价
、长的
保存期
。因此,不仅要对制苗过程和冻干后的密封保存进行控制。更重要的是对冷冻干燥过程的每一阶段的各参数进行全面的控制,才能得到优质的产品。
冻干曲线
和时序就是进行冷冻干燥过程控制的基本依据。
冻干曲线和时序不仅是
手工操作
冻干机
的依据,而且也是
自动控制
冻干机操作的依据。例如,利用
凸轮
法和滚筒法进行冻干机的自动控制时,凸轮和滚筒的刻划依据就是冻干曲线和时序,在用微处理机对冻干机进行控制时,操作程序的编制依据也是冻干曲线和时序,按照微机的一定要求把
冻干曲线
和时序用操作
键盘输入
微机的
贮存器
内。
冻干曲线是冻干箱板层温度与时间之间的关系曲线。一般以温度为
纵坐标
,时间为
横坐标
。它反映了在冻干过程中,不同时间板层温度的变化情况。
冻干时序是在冻干过程中不同时间,各种设备的启闭运行情况。
制定冻干曲线以板层为依据是因为产品温度是受板层温度支配的。控制了板层温度也就控制了产品温度。
冻干技术
因素
产品的品种:
产品不同则
共熔点
亦不同,共熔点低的产品要求预冻的温度低;加热时板层的温度亦相应要低些。有些产品受冷冻的影响较大,有些产品则影响较小;一般细菌性的产品受冷冻的影响较大,病毒性的产品受冷冻的影响较小。要根据试验找出一个产品的最优冷冻速率,以获得高质量的产品和较短的冷冻干燥时间。另外产品不同,对残余水份的要求也不同。为了长期保存产品,有些产品要求残余水份含量低些。有些则要求高些。残余水份含量要求低的产品,冻干时间需长些。残余水份含量要求高的产品,冻干时间可缩短。
装量
的多少也影响着
冻干曲线
的制定。一个是总装量的多少,一个是每一容器内产品装量的多少。装量多的冻干时间也长。
容器的品种也是需要考虑的因素,底部平整和较清洁的瓶子传热较好。底部不平或玻璃厚的瓶子传热较差,后者显然冻干时间较长。
冻干机
性能的优劣直接关系到冻干曲线的制定,冻干机有各种不同的型号,因此它们的性能也各不相同。有些机器的性能好,例如板层之间,每板层的各部分之间温差小;
冷凝器
的温度低,冰负荷能力大;冻干箱与冷凝器之间的
水蒸汽
流动阻力
小;真空泵抽速快,
真空度
好而稳定。有些机器则差一些。因此尽管是同一产品。当用不同型号的冻干机进行冻干时,曲线也是不一样的,照搬其它型号机器的
冻干曲线
不一定能冻出好的产品来。
冻干技术
数据
预冻速度
预冻速度大部分机器不能进行控制,因此只能以预冻温度和
装箱
时间来决定预冻的速率,要求预冻的速率快,则冻干箱先降至降低的温度,然后才让产品进箱;要求预冻的速率慢,则产品进箱之后在让冻干箱降温。
这个温度取决于产品的
共熔点
温度,预冻最低温度应低于该产品的共熔点温度。
预冻的时间
产品装量多,使用的容器底厚而不平整,不是把产品直接放在冻干箱板层上冻干,冻干箱
冷冻机
能力差,每一板层之间以及每一板层的个部分之间温差大的机器,则要求预冻时间长些。为了使箱内每一瓶产品全部冻实,一般要求在样品的温度达到预定的最低温度之后再保持1-2小时的时间。
冷凝器要求在预冻末期,预冻尚未结束,抽真空之前开始降温。之前多少时间要由冷凝器机器的降温性能来决定。要求在预冻结束
抽真空
的时候,冷凝器的温度要达到-40℃左右。好的机器一般之前半小时开始降温。
冷凝器的降温通常从开始之后一直持续到冻干结束为止。温度始终应在-40℃以下。
抽真空时间
预冻结束就是开始抽真空的时间,要求在半小时左右的时间
真空度
能达到1×10-4毫巴。
抽真空的同时,也是冻干箱
冷凝器
之间的
真空阀
打开的时候,真空泵和
真空阀门
打开同样一直持续到冻干结束为止。
预冻结束的时间
预冻结束就是冻干箱
冷冻机
的运转,通常在抽真空的同时或真空抽到规定要求时停止冷冻机的运转。
一般认为开始加热的时间(实际上抽真空开始升华即已开始)。开始加热是在
真空度
达到1×10-1毫巴之后(接近1×10-1
毫米汞柱
),有些
冻干机
利用
真空继电器
自动接通加热,即空度达到1×10-1毫巴时,加热便自动开始;有些冻干机是在抽真空之后半小时开始加热,这时真空度已达到1×10-1
毫巴
甚至更高。
由于真空度对于升华是极其重要的,因此新式的冻干机均设有真空
报警装置
。真空报警装置的工作时间在加热开始之时到校正
漏孔
使用之前,或从一开始一直使用到冻干结束。
一旦在升华过程中真空度下降而发生真空报警时,一方面发出报警信号,一方面
自动切断
冻干箱的加热。同时还启动冻干箱的
冷冻机
对产品进行降温,以保护产品不致发生熔化。
校正漏孔的工作时间
校正漏孔的目的是为了改进冻干箱内的
热量传递
,通常在第二阶段工作时使用,继续恢复
高真空
状态。使用时间的长短由产品的品种、装量和调定的
真空度
的数值所决定。
产品加热的最高许可温度
板层加热的最高许可温度根据产品来决定,在升华时板层的加热温度可以超过产品的最高许可温度因为这时产品仍停留在低温阶段,提高板层温度可促进升华;但冻干后期板层温度需下降到与产品的最高许可温度相一致。由于传热的温差,板层的温度
可比产品
的最高许可温度略高少许。
冻干的总时间
冻干的总时间是预冻时间,加上升华时间和第二阶段工作的时间。总时间确定,冻干结束时间也确定。
这个时间根据产品的品种,瓶子的品种、装箱方式、装量、机器性能等来决定,一般冷冻工作的时间较长,在18-
24小时
左右,有些特殊的产品需要几天的时间。
产品在冻干箱内工作完毕之后,需要开箱取出产品,并且干燥的产品进行密封保存。
由于冻干箱内在干燥完毕时仍处于真空状态。因此产品出箱必须放入空气,才能打的开箱门取出产品,放入的空气应是
无菌
干燥空气。
由于产品的保存要求各不相同,因此出箱时的处理也各不相同。有些产品仅需放入无菌干燥空气,然后出箱密封保存即可;有些产品需
充氮
保存,在出箱时放入氮气,出箱后再充氮密封保存;有些产品需真空保存,在出箱后再重新
抽真空
密封保存。
干燥的产品一旦暴露在空气中,很快会吸收空气中的水份而潮解;特别是在潮湿的天气,使本来已干燥的产品又增加
含水量
。因此,产品一出箱就应迅速的封口,如果因数量多而封口时间太长的话,应采取适当的措施或分批出箱或转移到另一个
干燥柜
中。
冷冻干燥
的产品由于是真空下干燥的。因此不受氧气的影响,在出箱时由于放入空气。空气中的氧气会立即侵入干燥产品的缝隙中,一些活性的基因会很快与氧结合,对产品产生不可挽回的影响。即使再抽真空也无济于事,因为这是不可逆的
氧化作用
。如果出箱时放入
惰性气体
。例如氮气,出箱后氧气就不易侵入产品的缝隙。然后再用氮气赶走产品容量内的空气,再封口,则产品受氧损害的程度能减轻。最根本解决赶走产品受空气中水份和氧气影响的办法是采用箱内加塞的办法。该方法需采用特殊装置的冻干箱和特制的瓶与塞互相配合,塞子需稳定的放置在瓶子之上,但未塞紧而是塞上一半,俗称为半加塞。由于塞子上有一些可通气的缺口和小孔,因此并不影响冰的升华。在产品干燥完毕之后,可以在真空下或在放入惰性气体的情况下开动冻干箱的机械装置使
整箱
的塞子全部压紧,然后放入空气出箱,再将
瓶塞
压上铝帽或封蜡使密封性更好。
箱内加塞的机械装置是在
冻干
箱内特殊设计的,按加塞的动力不同可分为液压和气动二种方法。液压有手动液压和电动液压二种。手动液压是利用手工压
千斤顶
,借千斤顶的力量来压入塞子。电动液压是借助马达的力量;气压有压缩空气和真空负压二种,压缩空气是利用空压机的压缩空气力量来压入塞子。真空负压是利用冻干箱的真空状态,把外界空气放入箱内的特殊橡皮口袋,使橡皮口袋在真空下产生压力来加塞。根据设计的不同,冻干箱内的
板层
又有固定式和活动式二种。固定式的设计:冻干箱内放置产品的板层不动,另有一块可上下活动的板来压塞子;活动式的设计:冻干箱放置产品的板层可上下活动,压塞子也靠板层本身。国内大多数是
液压马达
活动式板层的箱内加塞装置。
箱内加塞对使用的瓶子和塞子有较高的要求。要求瓶子的高度、瓶口内径、塞子外径的误差要小;塞子需采用
透气性
差的
丁基橡胶
,
天然橡胶
不宜采用。
此外,箱内加塞还需注意以下几点:
1. 由于每一瓶子上边放有一个塞子,虽然还留有通气的缺口和小孔,但毕竟增加了
水蒸汽
的阻力,因此
冻干曲线
需要作适当的变更,加热需适当减慢,时间需适当增加。
2. 由于加塞的总力量较大,为了不使冻干箱内的板层
弯曲变形
,每一层的产品必须放置均匀,不能偏在一方;如果因为产品少而放不满时,空着的板层必须放置厚薄与瓶塞等高的木块。
3. 加塞的力量不宜调的太大,当然也不能太小。对于活动板层的加压方式由于每层是串联的,即一
层压
一层。因此总力与每一层的力是一样的,只要计算一层所需的力就是加塞总力。每一层的力也就是每一瓶所需的力乘上该层上放置的瓶数。
例如:每瓶加塞的力量为5公斤,每一板层可放置1000瓶,则加塞的力为:
5公斤×1000=5000公斤=5吨
也就是该冻干箱的加塞力为5吨。
产品加塞完毕,放气出箱,压上铝帽、贴上标签后可包装入库,待检验合格后即为正式产品。