好的凍干曲線是凍干成功的一半,也就是只有制定的凍干曲線包容性強(qiáng),我們才可能獲得的配方比較好,也才能凍干實(shí)驗(yàn)成功的概率大。那么凍干曲線制定應(yīng)該如何考慮,需要考慮確定哪些參數(shù)?
1.預(yù)凍速度
預(yù)凍速度這個是一個非常重要的參數(shù),預(yù)凍速度影響冰晶的大小,也就影響升華的速率。預(yù)凍速度慢,是制品的預(yù)凍速度慢,那么形成大冰晶,升華快,復(fù)水慢,預(yù)凍速度快形成小冰晶,升華慢,表面光滑致密,復(fù)水快。因此要根據(jù)制品選擇合適的預(yù)凍速度。如果機(jī)器不能控制預(yù)凍速度,就可以采用凍干機(jī)先降溫物料在放進(jìn)來或者物料和設(shè)備同時進(jìn)來的方法來看差別有多大,前者屬于快凍,后者屬于慢凍。
2.預(yù)凍的終溫度:這個終溫度取決于產(chǎn)品的共晶點(diǎn)溫度或者玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度,一般比共晶點(diǎn)溫度或者玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度低10~20℃,這個還要結(jié)合凍干機(jī)的極限溫度確定。如果沒有共晶點(diǎn)溫度或者玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度的具體數(shù)值,可以采用較低的溫度*行摸索,先把我們需要的都包容進(jìn)來,再逐步提高進(jìn)行篩選。
預(yù)凍的時間
產(chǎn)品裝量多,使用的容器底厚而不平整,不是把產(chǎn)品直接放在凍干箱板層上凍干,凍干箱冷凍機(jī)能力差,每一板層之間以及每一板層的個部分之間溫差大的機(jī)器,則要求預(yù)凍時間長些。為了使箱內(nèi)每一瓶產(chǎn)品全部凍實(shí),一般要求在樣品的溫度達(dá)到預(yù)定的終溫溫度之后再保持1-2小時的時間。
4.冷阱降溫的時間
冷阱的降溫通常從開始之后一直持續(xù)到凍干結(jié)束為止。溫度始終應(yīng)在-40℃以下,極限溫度越低越好,越低和凍干箱內(nèi)傳質(zhì)的壓差大,傳質(zhì)的動力大。不過能耗相對來說也越高。不過冷阱能降溫的溫度越低,能做的物質(zhì)越多。
5.抽真空時間
當(dāng)冷阱溫度降低到-40度以下時,真空開始工作,一直到凍干結(jié)束。真空的控制也是非常關(guān)鍵的。過去認(rèn)為越低越好,現(xiàn)在認(rèn)為真空值要控制在一定范圍。而在初步曲線確定的時候我們可以先不控制真空,先找出來一條極限真空下的凍干曲線,在工藝優(yōu)化的過程中,溫度控制好了,再去調(diào)節(jié)真空。
6.預(yù)凍結(jié)束的時間
預(yù)凍結(jié)束就是凍干箱冷凍機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn),通常在抽真空的同時或真空抽到規(guī)定要求時停止冷凍機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。
7.開始加熱時間
一般認(rèn)為開始加熱的時間(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30帕以下時開始抽真空,有些凍干機(jī)利用真空繼電器自動接通加熱,即真空度達(dá)到設(shè)定的數(shù)值,加熱便自動開始。
8.真空報警工作時間
由于真空度對于升華是極其重要的,因此好的凍干機(jī)均設(shè)有真空報警裝置。真空報警裝置的工作時間在加熱開始之時一直使用到凍干結(jié)束。
一旦在升華過程中真空度下降而發(fā)生真空報警時,一方面發(fā)出報警信號,一方面自動切斷凍干箱的加熱。同時還啟動凍干箱的冷凍機(jī)對產(chǎn)品進(jìn)行降溫,以保護(hù)產(chǎn)品不致發(fā)生熔化。
9.產(chǎn)品加熱的zui高許可溫度
板層加熱的zui高許可溫度根據(jù)產(chǎn)品來決定,在升華時板層的加熱溫度可以超過產(chǎn)品的zui高許可溫度因?yàn)檫@時產(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zui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zui高許可溫度略高少許。
10.凍干的總時間
凍干的總時間是預(yù)凍時間,加上升華時間和解析工作的時間??倳r間確定,凍干結(jié)束時間也確定,每一段的時間都要進(jìn)行設(shè)定,一般預(yù)凍是產(chǎn)品溫度達(dá)到設(shè)定值保溫1-2小時,升華時間是要根據(jù)制品升華時進(jìn)行觀察判斷,通過判斷達(dá)到升華終點(diǎn)保溫1~2小時,如果是西林瓶制品一般是1mm/小時的速率計(jì)算。解析時間大概是升華時間的50%,也因制品的特點(diǎn)而異,需要在實(shí)驗(yàn)過程中進(jìn)行觀察。一般都在3~10小時以上。