干燥有很多方法,例如日光晒燥,煮干,喷雾干燥和真空干燥等,但是普通的干燥方法通常在0℃以上的温度下进行。干燥的产品通常具有体积缩小和质地硬化的问题。大多数易挥发成分将丢失。一些热敏物质会变性和失活,有些物质甚至会氧化。因此,与干燥前的产品相比,干燥后的产品的特性差异很大。冷冻干燥法基本上在0℃以下进行,即将产品冷冻。在后期减少产品的残留水分时,才允许将产品升高到0℃以上的温度,但通常不**过40℃。在真空下,当水蒸气直接升华时,形成类似海绵状疏松多孔结构,因此干燥后其体积几乎不变。在再次使用之前,只要添加水,它就会立即溶解。
冷冻干燥机相对常规方法,冻干法具有如下优点:
*许多热敏性物质不会变性或失活。
*低温干燥时,材料中的一些挥发性成分损失很少。
*在冷冻干燥过程中,微生物和酶无法进行生长,因此可以保持原始特性。
*由于是在冷冻状态下干燥的,因此体积几乎没有变化,保持了原始结构,并且不会出现浓缩现象。
*由于材料中的水在预冷冻后以冰晶的形式存在,因此初溶解在水中的无机盐溶解物均匀地分布在材料中。在升华过程中,溶解在水中的溶解物质会沉淀出来,避免了一般干燥方法中由于材料内部水分携带的无机盐沉淀到表面而导致的表面硬化。
*干燥后的材料疏松多孔,呈海绵状。加水后,它迅速而完全溶解,几乎立即恢复了原始性能。
*因为干燥是在真空下进行的,所以氧气很少,因此可以保护一些易氧化的物质。
*干燥可以排除95%至99%以上的水分,因此干燥的产品可以长期保存而不会变质。
选购真空冷冻干燥机
一、板层温度均匀性及平整度:
板层温度的均匀性和平整度,对产品质量的均一性有很大的影响,温度均匀性和平整度越好,则冻干产品质量的均一性也越好。实验室冻干机搁板温度控制有加热器型和中间流体型,采用中间流体控制板层的冻干机搁板温度均匀性和平整度好,这种实验室冻干机板层为空心夹层结构,板层的制冷和加热均通过中间流体在板层内部的流体通道循环来实现,因此板层温度均匀一致。
二、降温速率
降温速率体现制冷系统的制冷能力,在空载情况下,冷阱温度应在1小时内达到指标规定的低温度。例如,冷阱温度≤-60℃的实验室冻干机,机器从打开制冷开始计时,冷阱温度达到-60℃的时间应不大于1小时。
三、控制系统
实验室冻干机的控制系统类型及功能各异,对于应用于物料的冻干工艺摸索和少量试生产的实验室冻干机,其控制系统应可实时显示冻干过程参数并自动记录;设定、修改及有效地执行冻干工艺程序;具备通讯接口,便于数据采集、保存。
四、冻干面积
实验室冻干机的冻干面积,用户应根据自己的需要,通过计算来确定需用多大冻干面积的冻干机。例如每批需冻干1.8公斤(升)液体量的产品,用物料盘装载物料,每盘装载10㎜厚,则可计算得冻干板层的负荷面积:
A(面积,㎡)=V(体积,m)/H(高度,m)=0.0018m/0.01m=0.18㎡
即需选用板层负荷面积为0.18㎡的实验室冻干机。
五、冷阱温度
冷阱是真空冷冻干燥过程捕获水分的装置,理论上讲,冷阱温度越低,冷阱的捕水能力越强,但冷阱温度低,对制冷要求高,机器成本及运转费用高。实验室冻干机的冷阱温度主要有-45℃左右、-60℃左右、-80℃左右等几个档次。
冷阱温度为-45℃的冻干适用于一些容易冻干的产品,冷阱温度为-60℃左右的冻干机适用于大部分产品的冻干,冷阱温度为-80℃的冻干适用于一些特殊产品的冻干。
冷阱温度对捕水能力的影响实验表明冷阱温度从-35℃下降到-55℃,捕水能力有提升明显,冷阱温度**-55℃,冷阱的捕水能力提升不明显。因此,在没有特殊需求的情况下,选用冷阱温度-60℃左右是理想的选择。
六、极限真空度
极限真空度体现实验室冻干机的泄漏情况及真空泵的抽气效率。冻干箱的真空度,过去的观点认为真空度是越高越好,现在的观点认为真空度应在一个合理的范围之内。真空度太高了,不利于传热,干燥速度反而下降,但无论如何冻干箱的空载极限真空度应达到15Pa以上。
七、抽真空时间
冻干箱空载的抽空速度,应在半小时之内从大气压抽到10Pa左右。
冷冻干燥机在医药和生物工程方面的应用
冷冻干燥机的优势在上一篇文章(冷冻干燥机比之常规干燥机的优势所在)中我们已经做了叙述,所以我们对冷冻干燥机在如今被广泛的使用就不感到意外了。是的,实际上冷冻干燥机的应用覆盖了生物工程、医药工业、食品工业、材料科学和农副产品深加工等很多领域,今天我们就冷冻干燥机在医药和生物工程方面的应用做简要的介绍。
★ 冷冻干燥机在生物工程领域的应用
在生物技术产品领域,冻干技术主要用于血清、血浆、疫苗、酶、抗生素、激素等药品的生产;生物化学的检查药品、*学及学的检查药品;血液、、动脉、骨骼、皮肤、角膜、神经组织及各种器官长期保存等。
★ 医药工业方面
药品冷冻干燥主要包括西药和中药两部分。西药冷冻干燥在国内已经得到了一定的发展,很多较大型的制药厂都有冷冻干燥设备。在针剂方面,冷冻干燥工艺采用的比较多,提高了药品质量和贮存期限,给医患双方都带来了利益。但目前冻干药品的品种不多,产品价格高,干燥工艺不**。在中面,目前还只局限在人参、鹿茸、山药、冬虫夏草等少量中药材的冻干,大量的中成药还没有采用冻干工艺,与国外差距较大。日本几年前就开展了“汉药西制”,改变了中药的熬制方法,解决了中药不能制成针剂或片剂的传统,也解决了中药不治急病的难题,因此我国中药冻干工艺及产品的研究很有潜力可挖。
冷冻干燥机应用当然不仅仅是以上的这两个领域,至于更多的关于冷冻干燥机应用的知识,我们会在以后的文章为大家介绍。
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