關于凍干曲線的制定

生物制品的冷凍干燥產品，需要有一定的物理形態；均勻的顏色、合格的殘余水份含量、良好的溶解性、高的存活率或效價、長的保存期。因此，不僅要對制苗過程和凍干后的密封保存進行控制。更重要的是對冷凍干燥過程的每一階段的各參數進行全面的控制，才能得到優質的產品。凍干曲線和時序就是進行冷凍干燥過程控制的基本依據。凍干曲線和時序不僅是手工操作凍干機的依據，而且也是自動控制凍干機操作的依據。例如，利用凸輪法和滾筒法進行凍干機的自動控制時，凸輪和滾筒的刻劃依據就是凍干曲線和時序，在用微處理機對凍干機進行控制時，操作程序的編制依據也是凍干曲線和時序，按照微機的一定要求把凍干曲線和時序用操作鍵盤輸入微機的貯存器內。凍干曲線是凍干箱板層溫度與時間之間的關系曲線。一般以溫度為縱坐標，時間為橫坐標。它反映了在凍干過程中，不同時間板層溫度的變化情況。凍干時序是在凍干過程中不同時間，各種設備的啟閉運行情況。制定凍干曲線以板層為依據是因為產品溫度是受板層溫度支配的。控制了板層溫度也就控制了產品溫度。制定凍干曲線要考慮下列因素：產品的品種：產品不同則共熔點亦不同，共熔點低的產品要求預凍的溫度低；加熱時板層的溫度亦相應要低些。有些產品受冷凍的影響較大，有些產品則影響較小；一般細菌性的產品受冷凍的影響較大，病毒性的產品受冷凍的影響較小。要根據試驗找出一個產品的冷凍速率，以獲得高質量的產品和較短的冷凍干燥時間。另外產品不同，對殘余水份的要求也不同。為了長期保存產品，有些產品要求殘余水份含量低些。有些則要求高些。殘余水份含量要求低的產品，凍干時間需長些。殘余水份含量要求高的產品，凍干時間可縮短。裝量的多少也影響著凍干曲線的制定。一個是總裝量的多少，一個是每一容器內產品裝量的多少。裝量多的凍干時間也長。容器的品種也是需要考慮的因素，底部平整和較清潔的瓶子傳熱較好。底部不平或玻璃厚的瓶子傳熱較差，后者顯然凍干時間較長。凍干機性能的優劣直接關系到凍干曲線的制定，凍干機有各種不同的型號，因此它們的性能也各不相同。有些機器的性能好，例如板層之間，每板層的各部分之間溫差小；冷凝器的溫度低，冰負荷能力大；凍干箱與冷凝器之間的水蒸汽流動阻力小；真空泵抽速快，真空度好而穩定。有些機器則差一些。因此盡管是同一產品。當用不同型號的凍干機進行凍干時，曲線也是不一樣的，照搬其它型號機器的凍干曲線不一定能凍出好的產品來。 制定凍干曲線和時序時要確定下列數據： 1.預凍速度預凍速度大部分機器不能進行控制，因此只能以預凍溫度和裝箱時間來決定預凍的速率，要求預凍的速率快，則凍干箱先降至降低的溫度，然后才讓產品進箱；要求預凍的速率慢，則產品進箱之后在讓凍干箱降溫。 2.預凍的溫度這個溫度取決于產品的共熔點溫度，預凍溫度應低于該產品的共熔點溫度。 3. 預凍的時間產品裝量多，使用的容器底厚而不平整，不是把產品直接放在凍干箱板層上凍干，凍干箱冷凍機能力差，每一板層之間以及每一板層的各部分之間溫差大的機器，則要求預凍時間長些。為了使箱內每一瓶產品全部凍實，一般要求在樣品的溫度達到預定的溫度之后再保持1－2 小時的時間。 4. 冷凝器降溫的時間冷凝器要求在預凍末期，預凍尚未結束，抽真空之前開始降溫。之前多少時間要由冷凝器機器的降溫性能來決定。要求在預凍結束抽真空的時候，冷凝器的溫度要達到-40℃左右。好的機器一般之前半小時開始降溫。冷凝器的降溫通常從開始之后一直持續到凍干結束為止。溫度始終應在-40℃以下。 5.抽真空時間預凍結束就是開始抽真空的時間，要求在半小時左右的時間真空度能達到 1×10-4 毫巴。抽真空的同時，也是凍干箱冷凝器之間的真空閥打開的時候，真空泵和真空閥門打開同樣一直持續到凍干結束為止。 6.預凍結束的時間預凍結束就是凍干箱冷凍機的運轉，通常在抽真空的同時或真空抽到規定要求時停止冷凍機的運轉。 7.開始加熱時間一般認為開始加熱的時間（實際上抽真空開始升華即已開始）。開始加熱是在真空度達到 1×10-1 毫巴之后（接近 1×10-1 毫米汞柱），有些凍干機利用真空繼電器自動接通加熱，即空度達到 1×10-1 毫巴時，加熱便自動開始；有些凍干機是在抽真空之后半小時開始加熱，這時真空度已達到 1×10-1 毫巴甚至更高。 8.真空報警工作時間由于真空度對于升華是極其重要的，因此新式的凍干機均設有真空報警裝置。真空報警裝置的工作時間在加熱開始之時到校正漏孔使用之前，或從一開始一直使用到凍干結束。一旦在升華過程中真空度下降而發生真空報警時，一方面發出報警信號，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對產品進行降溫，以保護產品不致發生熔化。 9.校正漏孔的工作時間校正漏孔的目的是為了改進凍干箱內的熱量傳遞，通常在第二階段工作時使用，繼續恢復高真空狀態。使用時間的長短由產品的品種、裝量和調定的真空度的數值所決定。 10.產品加熱的許可溫度板層加熱的許可溫度根據產品來決定，在升華時板層的加熱溫度可以超過產品的許可溫度因為這時產品仍停留在低溫階段，提高板層溫度可促進升華；但凍干后期板層溫度需下降到與產品的許可溫度相一致。由于傳熱的溫差，板層的溫度可比產品的許可溫度略高少許。 11.凍干的總時間凍干的總時間是預凍時間，加上升華時間和第二階段工作的時間。總時間確定，凍干結束時間也確定。這個時間根據產品的品種，瓶子的品種、裝箱方式、裝量、機器性能等來決定，一般冷凍工作的時間較長，在 18－24 小時左右，有些特殊的產品需要幾天的時間