冷凍干燥機(jī)凍干產(chǎn)品大都數(shù)是溶液,有些產(chǎn)品成分非常復(fù)雜,是溶液和懸浮液的混合物,有些還 含有蛋白質(zhì)、生物體等生物活性物質(zhì)。在凍結(jié)時(shí)有些產(chǎn)品會(huì)形成結(jié)晶態(tài),也有些產(chǎn)品會(huì)形成 玻璃態(tài)。產(chǎn)品在干燥一段時(shí)間之后,會(huì)形成上面的干燥層和下面的凍結(jié)層,凍結(jié)層的產(chǎn)品繼 續(xù)干燥時(shí),升華的氣流必需通過干燥層,如果產(chǎn)品凍結(jié)成晶態(tài),則由于晶體之間有間隙,升 華氣流能較順利地通過,不影響產(chǎn)品的繼續(xù)干燥。如果產(chǎn)品凍結(jié)成玻璃態(tài),則由于玻璃態(tài)幾 乎無間隙,升華氣流沒有通道,產(chǎn)品的繼續(xù)干燥將受到影響,干燥會(huì)失敗。 干燥產(chǎn)品要有均勻的結(jié)構(gòu),一致的顏色,如果冷凍得不好,就會(huì)出現(xiàn)有的產(chǎn)品粗糙, 有的產(chǎn)品細(xì)致,有的產(chǎn)品顏色一致,有的產(chǎn)品有顏色深淺不一的花紋等現(xiàn)象。通常應(yīng)把所有 的產(chǎn)品冷凍到某一低溫,一般是 5℃,并在此溫度維持一段時(shí)間,確保全部產(chǎn)品達(dá)到同一溫 度后再一起降溫,使所有產(chǎn)品的冷凍工藝*相同。因此預(yù)凍的第三個(gè)目的是保證全部產(chǎn)品 獲得相同的細(xì)微結(jié)構(gòu)。
冷凍會(huì)對(duì)細(xì)胞和生命體產(chǎn)生一定的破壞作用,其機(jī)理非常復(fù)雜,目前尚無統(tǒng)一的理論, 但一般認(rèn)為主要是由機(jī)械效應(yīng)和溶質(zhì)效應(yīng)引起的。機(jī)械效應(yīng)是細(xì)胞內(nèi)外冰晶生長(zhǎng)而產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力引起的,特別是對(duì)有細(xì)胞膜這樣的生 命體影響較大,一般冰晶越大,細(xì)胞膜越易破裂,從而造成細(xì)胞的死亡,冰晶小,細(xì)胞膜的 損傷小。
冷凍干燥機(jī)操作(標(biāo)準(zhǔn)型):
1) 將樣品放入物料盤中,再將物料盤放入凍干架上,放置并固定好樣品溫度傳感器,將凍干架放入冷阱中,蓋好保溫蓋進(jìn)行預(yù)凍,預(yù)凍到樣品*凍結(jié)并保持一段時(shí)間。
2) 將預(yù)凍好的物料盤連同凍干架一同從冷阱中取出,并將支撐盤放置在冷阱阱口上方,將凍干架放置到支撐盤上,罩上玻璃罩。
3) 擰緊充氣閥門,點(diǎn)擊屏幕上“真空計(jì)”按鈕,屏幕顯示真空度為110KPa,然后點(diǎn)擊“真空泵”按鈕開啟真空泵。真空度迅速下降, 至真空度≤10Pa 為正常。
4) 經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的干燥運(yùn)轉(zhuǎn),查看樣品曲線,目測(cè)樣品已*干燥,即可打開真空充氣閥后,點(diǎn)擊“真空泵”按鈕,真空泵停止運(yùn)行。點(diǎn)擊“真空計(jì)”按鈕,真空計(jì)關(guān)閉。
5) 取下玻璃罩,從凍干架上取出物料盤,盤中樣品包裝后,普通配置干燥進(jìn)行完畢。點(diǎn)擊“制冷機(jī)”按鈕,關(guān)閉壓縮機(jī),設(shè)備停止運(yùn)行。
預(yù)凍階段是在常壓下進(jìn)行的,因此熱量的傳遞與平常一樣,產(chǎn)品的熱量通過輻射,傳 導(dǎo)和對(duì)流三種方式傳給板層,板層傳給硅油,硅油的熱量由冷凍機(jī)帶走。為了改善板層與產(chǎn) 品間的熱傳導(dǎo),希望盡量增加產(chǎn)品容器與板層的接觸面積,并減少傳遞層次。例如宜把小瓶 通過可抽底的盤子直接放在板層上,而不是放在盤內(nèi),再放在板層上,這樣會(huì)多一層傳熱層 次。如果是盤裝,應(yīng)該使用盤底非常平整的盤子,或者不用盤子,僅用盤框,在框內(nèi)放 0.02 毫米厚的聚乙烯薄膜,四周用不銹鋼卡子卡住,把液體產(chǎn)品直接倒在聚乙烯薄膜上,由于液 體的重量,薄膜會(huì)自動(dòng)展平并緊貼在板層上。或者定制合適尺寸的聚乙烯膜口袋,把框架放 入口袋中,口袋開口處用不銹鋼卡子卡住,冷凍干燥機(jī)在框架上方用刀把薄膜劃破幾道縫隙,作為加料之用,升華時(shí)也是水蒸汽的出口處,由于升華氣流的推動(dòng),薄膜破裂處會(huì)發(fā)生飄動(dòng)現(xiàn)象,指 示升華的情況,而一旦升華完畢,薄膜就不再飄動(dòng),可進(jìn)入解吸干燥階段。