真空冻干机在蛋白冻干步骤工艺

     真空冻干机在蛋白冻干步骤工艺！好的蛋白冻干结构要求为：水冷冻成冰晶，蛋白和辅料以无定型物质状态（玻璃态）被限制在由冰晶形成的骨架当中，水分升华以后，固体骨架基本保持不变、干制品不失原有的固体结构，保持着原有形状，多孔结构的制品呈海绵状具有很理想的速溶性和快速复水性。

  

       我们先了解下冻干机冻干的原理，冻干底层的原理是基于物态的变化也称相变。通常物质有三种形态：固态、液态、气态，这三种形态在相互变化时会吸热或者放热，我们说冻干一般都是冻干水分，所以下面我们都是以水为例。

  

      冻干机冻干过程：
     1、将液态制品预冻，就是液态到固态的转化，每克水需要放热80卡，也就是要给它80卡的冷量；
     2、（冻干机的真空度/压力降低到水的三相点以下）把固态制品中的水分升华成气态，每克需要吸热670卡；
     3、就是把升华出来的水分捕获。捕获冻干品升华出来的水分（水蒸气的形式）到冻干机的冷凝器（冷凝/捕获），影响冻干效果的几大因素，包括：冻干机设备结构、饱合蒸气压、物质聚集态、主要的热性质、温度测量。
       冻干机蛋白质冻干的工艺要求：一般来说压强低有利于蛋白质产品内冰的升华。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。
       实验表明：在冻干机腔体的压强低于 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。在同样的搁板温度下，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，产品吸热将减少。于是产品自身的温度会上升，当高于共晶点温度时，产品将发生熔化，造成冻干失败。冻干机腔体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，甚至启动冻干机对冻干腔体进行降温，以保护产品不致发生熔化。我们知道产品在干燥一段时间之后，会形成上面的干燥层和下面的冻结层，冻结层的产品继续干燥时，升华的气流必需通过干燥层，如果产品冻结成晶态，则由于晶体之间有间隙，升华气流能较顺利地通过，不影响产品的继续干燥。如果产品冻结成玻璃态，则由于玻璃态/无定型物质几乎无间隙，升华气流没有通道，产品的继续干燥将受到影响，干燥会失败。为了解决蛋白冻干在形成玻璃态过程中升华气流通道阻滞的问题，我们需要去玻璃化，因此蛋白在预冻过程中需要引入退火机制。退火能够促进结晶增长，扩大升华孔道，减小升华阻力，缩短冻干时间，并且容易获得优雅的外观。退火过程中存在两个变化，非晶态物质在高于Tg’时粘度会随温度升高而降低，从而发生流动、聚合；晶态的物质，小的冰晶分子会向大的冰晶迁移。

       蛋白质冻干工艺总结：溶液在冻干机冷冻过程中溶质和溶剂存在一个相互相分离的过程，大多数冻干药品是以水为溶液，所以以水为例来说明溶液的凝结过程。随着降温的下降到某一温度时，水开始结晶，这时的温度是制品的过冷温度。由于结晶放热，制品温度开始升高后下降，随着水结晶的增加，溶液的浓度增加（为了有利于干燥，一般冻干产品溶液配制成固体物质4%-15%的稀溶液）。
       此外，根据产品的性质不同，这时有两种情况：1）溶质可以结晶的产品，随着制品温度的下降，稀溶液变为浓溶液，并逐步成为饱和溶液，温度继续降低时，由于溶解度降低，将会有溶质析出，最后成为冰晶体和溶质结晶体的共晶混合物，晶体的大小和冷冻速率有关，这时的温度是产品的共晶温度。这个过程也是一个放热过程，在冷冻曲线上也出现过冷和平台。
       2）溶质不结晶的产品，随着制品温度的下降，稀溶液变为浓溶液，温度继续降低时，溶液为玻璃态形式冻结，这时的温度是产品的冻结温度。在冰晶的间隙中就形成了微观的玻璃结构。