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松源華興解析冷凍干燥預(yù)凍速率
通常介紹凍干理論的書(shū)籍都會(huì)提到,,降溫速率越大,,溶液的過(guò)冷度和過(guò)飽和度愈大,臨界結(jié)晶的粒度則愈小,,成核速度越快,,容易形成顆粒較多尺寸較小的細(xì)晶。因而冰晶升華后,,物料內(nèi)形成的孔隙尺寸較小,,干燥速率低,但干后復(fù)水性好,;相反,,慢速凍結(jié)容易形成大顆粒的冰晶,冰晶升華后形成的水氣逸出通道尺寸較大,有利于提高干燥速率,,但干后復(fù)水性差,。
這樣說(shuō)當(dāng)然沒(méi)有錯(cuò),可是不要忘記,,這種理論是在受熱均勻的前提下得出來(lái)的,,然而我們廠里的醫(yī)藥凍干機(jī)所提供的凍干條件卻沒(méi)有這么理想,,所謂快凍慢凍,可不是導(dǎo)熱油降溫快慢一句話(huà)可以了得的,。相對(duì)而言,,我還是比較贊成某論壇戰(zhàn)友的提法。他把快凍慢凍分為以下幾類(lèi):1,、板溫降得較快,,且板溫比品溫低很多,則制品底部先凍結(jié)產(chǎn)生結(jié)晶,,但上部液體仍較熱,,所以不至于瞬間全部結(jié)晶,結(jié)晶會(huì)緩慢生長(zhǎng),,就得到了慢凍的效果,。2、板溫降得較慢,,板溫與品溫相差不大,,則制品整體均勻降溫,并形成過(guò)冷,,當(dāng)能量積累足夠時(shí),,瞬間全部結(jié)晶,得到了快凍的效果,。3,、板溫降得很慢,,并在低于共熔點(diǎn)的適宜溫度保持(或緩慢降溫),,則制品形成較小的過(guò)冷度,液體中先出現(xiàn)少量結(jié)晶,,這些結(jié)晶現(xiàn)象在進(jìn)一步降溫的條件下繼續(xù)緩慢進(jìn)行,如此便得到較大的晶體,這即是真正的慢凍,。4,、制品浸入超低溫環(huán)境(如液氮),整體瞬間結(jié)晶,,形成極細(xì)小的晶體(或處于無(wú)定形態(tài)),,這即是真正的快凍。對(duì)于這位戰(zhàn)友提到的這幾種現(xiàn)象,,我大多曾在試驗(yàn)過(guò)程中觀察過(guò),,因此,我還是比較贊成這種劃分方法的,。
何況,,企業(yè)大多數(shù)情況下還是采用瓶?jī)龅膬龈煞椒ǖ?,瓶?jī)龅氖軣岵痪鶆颥F(xiàn)象就更明顯了。根據(jù)對(duì)瓶裝制品擱板預(yù)凍過(guò)程的研究,,樣品初溫越高,,料液上下部分的溫度梯度越大,冰晶生長(zhǎng)速度越慢,。若降溫速率較慢,,則溶液形成的冰晶比較粗大,冰界面由下向上推進(jìn)的速度較慢,,溶液中溶質(zhì)遷移時(shí)間充足,,溶液表面凍結(jié)層溶質(zhì)的積聚也就相對(duì)密集。因而導(dǎo)致上表層的溶質(zhì)往往較多,,密度較高,,而下底層密度較小,結(jié)構(gòu)疏松,。這種分層現(xiàn)象,,在骨架差的制品上體現(xiàn)得zui為明顯,或者底部萎縮,,或者中間斷層,,或者頂部突起,或者頂部脫落一層硬殼,,不一而足,。
為了瓶?jī)龇謱拥默F(xiàn)象,在實(shí)踐中,,有人提倡使用三步法,,即將樣品從室溫先冷卻至樣品的初始凍結(jié)溫度;然后停止降溫過(guò)程,,使樣品內(nèi)溫度自動(dòng)平衡,,消除其中的溫度梯度;zui后再迅速降溫,。由于此時(shí)樣品上下部分的溫度離結(jié)晶溫度都較近,,故樣品在凍結(jié)過(guò)程中溫度梯度會(huì)相對(duì)較小,冰晶生長(zhǎng)速度因此而加快,。這樣,,便提高了預(yù)凍速率,解決了溶質(zhì)聚集在上層的問(wèn)題,。不過(guò),,并不是所有的品種使用了三步法后都能取得明顯效果的。
如果想從事以上方面研究選型凍干機(jī)是非常重要的,一般的實(shí)驗(yàn)型,、電加熱系列是無(wú)法真正意義實(shí)現(xiàn)的,,zui基本的也要選擇硅油系列的冷凍干燥機(jī),松源華興公司的硅油F系列,,并且具備凍干過(guò)程斜率控制功能,,真正意義實(shí)現(xiàn)升降溫速率可控。