冻干技术简介

www.themegallery.com冻干技术介绍2012年4月www.themegallery.com一期升华冻干基础知识预冻二期升华1234冻干技术介绍内容异常问题分析5www.themegallery.com1.冻干基础知识冻干技术介绍定义：冷冻干燥是将含水物质，先冻结成固态，而后使其中的水分从固态升华成气态，以除去水分而保存物质的方法。优点： 有利于热敏性物质干燥保存。 物质中的挥发性成分和受热变性的营养成分损失很小。 在低温干燥过程能最好地保持物质原来的性状。 干燥后，复水时，能迅速还原成原来的性状。 利于保护易氧化的物质。 能除去95～99%的水分，延长制品的保存期。www.themegallery.com1.冻干基础知识冻干技术介绍国际冻干技术发展： 1909年谢盖尔（Shackell）将冻干引入细菌学和血清学领域。 1912年卡瑞尔（Carrel）首先提出用冻干技术为外科移植保存组织 1935年第一台商用冻干机问世。 1940年冻干人血浆开始投入市场。 二次世界大战后，英国食品部在啊伯丁（Aberdeen）的试验工厂也进行了食品冻干的研究。 1965年全球已有食品冻干工厂50多家 1985年仅日本就有25家公司生产冻干食品，其总销售额为1700亿日元。www.themegallery.com1.冻干基础知识 50年代中国冻干技术开始起步。 60年代引进的同时，自行设计制造。 70年代冻干食品几乎消失。 80年代开始复苏。 90年代冻干食品得到快速发展。 2000年后冻干药品飞速发展。 我国：冻干技术发展www.themegallery.com2.预冻冻干技术介绍预冻就是将溶液中的自由水固化，赋予干后产品与干燥前有相同的形态，防止抽空干燥时起泡、浓缩、收缩和溶质移动等不可逆变化产生，减少因温度下降引起的物质可溶性降低和生命特性的变化。据爱得华冻干手册介绍，对于10mm厚的产品，冷冻到-25℃的最佳冷冻速度、最佳结晶结构和较快的干燥时间是：在冻干机外部的风冷箱式冻结箱中冻结为1—2小时；壳状冻结器用酒精作传热介质时，若用机械制冷则为10—20分钟，若用干冰制冷则为5—10分钟；垂直冻结器若用液体冷却时则为5-10分钟，若用气体冷却时则为15-20分钟；在冻干机干燥箱内冻结用搁板冷冻时为1-1.5小时。www.themegallery.com2.预冻冻干技术介绍慢冻快冻 1、板温降得较慢，板温与品温相差不大，则制品整体均匀降温，并形成过冷，当能量积累足够时，瞬间全部结晶，得到了快冻的效果。 2、制品浸入超低温环境（如液氮），整体瞬间结晶，形成极细小的晶体（或处于无定形态），这即是真正的快冻。 板温降得较快，且板温比品温低很多，则制品底部先冻结产生结晶，但上部液体仍较热，所以不至于瞬间全部结晶，结晶会缓慢生长，就得到了慢冻的效果。 2、板温降得很慢，并在低于共熔点的适宜温度保持（或缓慢降温），则制品形成较小的过冷度，液体中先出现少量结晶，继续降温结晶生长，得到大结晶，这即是真正的慢冻。降温速率与预冻温度：www.themegallery.com2.预冻冻干技术介绍结晶方式：文献 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明采用定向结晶方式的冻结药品的干燥速率比全域过冷结晶的快。www.themegallery.com3.一期升华 升华干燥也称第一阶段干燥。将冻结后的产品置于密闭的真空容器中加热，其冰晶就会升华成水蒸汽逸出而使产品脱水干燥，干燥是从外表面开始逐步向内推移的，冰晶升华后残留下的空隙变成尔后升华水蒸气的逸出通道。已干燥层和冻结部分的分界面称为升华界面。 在生物制品干燥中，升华界面约以每小时1mm的速度向下推进。当全部冰晶除去时，第一阶段干燥就完成了，此时约除去全部水分的90%左右。冻干技术介绍升华干燥：www.themegallery.com3.一期升华制品温度的控制： 一次干燥的最大许可温度由制品的相变温度或共晶温度决定，但更一般的情况下，预冻的制品中都有一定份额的无定形态，故应当将冻干的一次干燥过程控制在Tg'以下进行。 一种观点认为，在升华干燥阶段，随着水分的升华，使制品浓度升高，其玻璃化转变温度也会提高，这样升华干燥过程中就可以适当逐渐提高温度，加快升华进行；另一种观点认为，在升华干燥阶段，升华的只是游离在网状结构空隙中的自由水，不会对物料实体的玻璃化转变温度产生影响，因此升华干燥过程中的加热温度仍应保持不变。冻干技术介绍www.themegallery.com加热方法： 微波加热法 接触加热法 辐射加热法 接触、辐射混合加热法3.一期升华冻干技术介绍www.themegallery.com3.一期升华真空度的控制： 一般说来，在升华干燥过程中真空度是维持不变的，但也可以采用循环压力法，即控制真空系统的压力在一定范围内上下波动，以期提高干燥速度。 大量研究表明，在干燥过程中短期地略微提高干燥室压力，同时干燥层表面温度维持在接近其允许值，可以缩短干燥时间。冻干技术介绍www.themegallery.com3.一期升华影响干燥效率的因素： 在一次干燥过程中，除了制品温度、冷阱温度、干燥室压力影响干燥快慢以外，预冻速度也影响着升华效率。慢冻形成大冰晶，升华后形成大的孔隙，有利于升华进行，干燥速度快；速冻形成细小的冰晶，升华后留下细小的通道，干燥速度慢。但慢冻时，溶质可能发生迁移，以至于在表面形成一层硬壳，阻止升华进行。冻干技术介绍www.themegallery.com3.一期升华一期升华结束判断：Ａ．干燥层和冻结层的交界面达到瓶底并消失．Ｂ．产品温度上升到接近搁板的温度．Ｃ．冻干箱的压力和冷凝器的压力接近，且维持不变．Ｄ．当关闭中隔阀，箱内压力上升速率与冻干箱的泄露速率相近．　　上述现象发生后，再延长２～３小时，以彻底除制品中的残留冰晶，即可转入第二阶段升华．冻干技术介绍www.themegallery.com二次干燥： 二次干燥（解吸干燥）是在较高的温度下对制品加热，使制品中被吸附的部分“束缚水”解吸变成“自由”的液态水再吸热蒸发成水蒸气的过程，加热量主要用于被束缚水的解吸作用和蒸发。 在二次干燥过程中，板层温度至少每小时增加5℃-10℃。成品温度应该迅速升至板层温度或以上，否则制品水分增多且易倒塌。冻干技术介绍4.二期干燥www.themegallery.com冻干技术介绍4.二期干燥残余水分要求低的制品，降低捕水器温度。提高供热量，加速解吸。适当提高干燥箱的压力，改善供热条件。怎样降低二期干燥时间：www.themegallery.com5.异常问题分析冻干技术介绍 A.良品 B.药饼不均匀 C.药品结构不佳或陷缩 D.药品结构不佳或陷缩 E.药饼回溶 F.药饼消失 G.药饼蓬松药品冻干后形状：www.themegallery.com5.异常问题分析冻干技术介绍冻干分层后,下层萎缩： 有可能是局部温度过高或压力过大导致局部溶了 药品溶质比较少，比较容易出现此类问题 发生萎缩的产品胶塞是否密封的很好，反之如果产品比较容易吸潮也会发生此类现象 主要原因是下面的物料没有干燥透，出仓后，支持的物料中的冰块融合而出现塌陷 很有可能是:物料进仓后加热过快过早,物料共晶点未达到,物料底层发生了沸腾现象 www.themegallery.com5.异常问题分析冻干技术介绍冻干表面起一层皮： 真空度达到要求之前物料表面已部分解冻预冻不好，水没有完全冻结，抽真空时水外溢形成气泡。 冻干样品中盐迁移到表面所致。可以加强预冻解决。 一抽真空就起泡，属于没有冻结，物料没有完全结晶。 www.themegallery.com5.异常问题分析冻干技术介绍制品裂开： 药品中部横切面裂开，主要考虑是升温过快所致，前期和后期之间的升温较快所致。后期升温略慢，即可解决。 这种现象一般都是升华干燥不彻底，解析干燥太快所致。在样品水线干完之后有一段时间的恒温时间（时间长短由产品性状来定），冷凝器温度很低，真空度也很低的情况下再进入解析干燥，这样一般不会出现这种分裂的现象。 www.themegallery.com5.异常问题分析冻干技术介绍含水量超标： 主要原因是：装入容器的药液过多，药液层过厚；干燥过程中供热不足，使其蒸发量减少；真空度不够，水蒸气不能顺利排出；冷凝室温度偏高，不能有效地将水蒸气捕集下来；冻干时间较短；真空干燥箱的空气湿度高；出箱时制品温度低于室温而出现制品吸湿等。 措施：减少装液厚度，一般应控制在10~15毫米；加强热量供给，促进水分蒸发；检查真空度不高的原因，排除泄露点或真空系统的异常；降低冷凝器温度在-60℃以下；重新试制冻干曲线，确保冻干制品含水量合格；对放入箱内的气体要进行除菌及脱水干燥处理，尤其是易吸潮的制品更要注意；制品出箱时的温度要略高于生产环境温度。 www.themegallery.com5.异常问题分析冻干技术介绍外观不合格： 药液浓度太低，使制品疏松易引湿，同时由于比表面积过大，使制品容易萎缩。 合理设计冻干溶液的配方。一般重量浓度在4%~25%之间为宜，最佳浓度在10%~15%。若浓度低于4%，可适当添加赋形剂(如甘露醇、右旋糖酐、乳糖等)。若浓度较高时，则必须控制冻干制品厚度，或降低浓度，改用大的容器灌装药液。 www.themegallery.com