冻干曲线的制定

1、第三节冻干曲线的制定生物制品的冷冻干燥产品，需要有一定的物理形态、均一的颜色、合格的残 余水份含量、良好的溶解性、高的存活率或效价，长的保存期。因此，不仅要对 配制过程和冻干后的密封保存进行控制。更重要的是对冷冻干燥过程的每一阶段 的各参数进行全面的控制，才能得到优质的产品。冻干曲线和时序就是进行冷冻 干燥过程控制的基本依据。冻干曲线就是表示冻干过程中产品的温度、压力随时间变化的关系曲线；冻 干时序是在冻干过程中不同时间，各种设备的启闭运行情况。冻干加工中最重要 的过程参数是制品的温度和干燥箱内的压力。对于某一具体的冻干机，由于制品 的温度与搁板温度或箱内空间温度有一定依从关系，许多设备又不能

2、控制产品表 面的压力，所以实践中冻干曲线往往用搁板温度（或箱内空间温度）与时间的关 系曲线来表示。为了监测冻干过程的主要参数，配自动记录仪的冻干机一般均自 动记录下搁板的温度、制品温度、水汽凝结器温度、冻干箱压力等四个参数和时 间的曲线。这些曲线均为冻干曲线。图2-5典型的冷冻曲线比较典型的冻干曲线将搁板升温分为两个阶段，在大量升华时搁板温度保持 较低，根据实际情况，一般可控制在-10C+10C之间。第二阶段则根据制品性 质将搁板温度适当调高，此法适用于其熔点较低的制品。若对制品的性能尚不清 楚，机器性能较差或其工作不够稳定时，用此法也比较稳妥。图2-6冻干过程中各设备的运行程序实际上，冻干曲

3、线的形状与产品的性能、装量的多少、分装容量的种类、设 备条件等许多因素有关。制定冻干曲线要考虑下列因素：产品的品种：有些 产品受冷冻的影响较大，有些产品则影响较小；一般细菌性的产品受冷冻的影响 较大，病毒性的产品受冷冻的影响较小。共熔点低的产品要求预冻的温度低，加 热时板层的温度亦相应要低些;为了长期保存产品，残余水份含量要求低的产品， 冻干时间需长些。残余水份含量要求高的产品，冻干时间可缩短；装液量： 总装液量和每一容器内产品装液量的多少，装液量多则冻干时间长；容器的 品种：底部平整则传热较好。底部不平或玻璃较厚则传热较差，后者显然冻干时 间较长；冻干机性能：生产厂家不同，冻干曲线也不完全一

4、样。生产中应根 据各自的具体条件，从试验中制定出最佳的冻干曲线。制定冻干曲线和冻干时序主要确定下列数据：预冻速率预冻速率的快慢，对产品冻结中晶粒的大小、活菌的存活率和升华的速率均 有直接的影响。一般来说，慢冻晶粒大，产品外观粗糙、不容易损伤活菌，但升 华速率快，而速冻则与此相反。通常冻干机是不能调节冻结速率的。如需冻结得 快一些，则先将干燥室（箱）预冷至较低温度，再将制品入箱冻结。若使干燥箱 与制品一起降温，其冻结速率较慢。预冻温度根据预冻方法不同而略有差异。一般来说，搁板温度应低于制品共熔点5 10oC。预冻时间预冻所需的时间要根据不同的具体条件而定，总的原则是应使产品的各部分 完全冻牢。一

5、般来说，制品装量多，分装的容器底不平，托盘与搁板接触传热不 良，冻干机制冷能力小，产品的过冷度小，搁板间的温差大等均应延长预冻时间。 反之预冻时间可以缩短。通常搁板式冻干机，干燥箱的搁板从室温30oC降到-4 0oC约需24个小时，在制品样品温度降到预定的最低温度后，还需在此温度 下保持12小时，才能升华。水汽凝结器的降温时间与温度在产品预冻结束前30-50分钟（视其制冷能力决定时间长短）就应使水汽凝 结器降温。温度降到-40oC左右，起动真空泵抽真空，当产品表面压力降至10- 20Pa以下，起动加热循环泵，给产品供热升华。抽真空时间预冻结束就是开始抽真空，要求在0.5h左右的时间真空度能达到

6、10Pa；预 冻结束就是停止冻干箱冷冻机的运转，通常在抽真空的同时或真空抽到规定要求 时停止冷冻机的运转。预冻结束的时间预冻结束就是停止冻干箱板层的降温，通常在抽真空的同时或真空抽到规定 要求时停止板层的降温。开始加热时间一般认为开始加热的时间始于抽真空（实际上抽真空开始，升华即已开始）。 开始加热是在真空度达到10Pa之后，有些冻干机利用真空继电器自动接通加热， 即真空度达到10Pa时，加热便自动开始；有些冻干机是在抽真空之后半小时开 始加热，这时真空度已达到10Pa甚至更高。真空报警工作时间由于真空度对于升华是极其重要的，因此新式的冻干机均设有真空报警装 置。真空报警装置的工作时间在加热开

7、始之时到校正漏孔使用之前，或从开始一 直到冻干结束。一旦在升华过程中真空度下降而发生真空报警时，一方面发出报 警信号，一方面自动切断冻干箱的加热。同时还启动冻干箱的冷冻机对产品进行 降温，以保护产品不致发生熔化。真空控制的工作时间真空控制的目的是为了改进冻干箱内的热量传递，通常在第二阶段干燥时使 用，待产品温度达到最高许可温度之后即可停止，继续恢复真空状态，使用时间 的长短由产品的品种、装量和真空度的数值所决定。也可第一阶段干燥时使用。 产品加热的最高许可温度板层加热的最高许可温度根据产品来决定，在升华时板层的加热温度可以超 过产品的最高许可温度因为这时产品仍停留在低温阶段，提高板层温度可促进升 华；但冻干后期板层温度需下降到与产品的最高许可温度相一致。由于传热的温 差，板层的温度可比产品的最高许可温度略高少许。冻干的总时间冻干的