冷冻干燥机—新技术引领新变革

冷冻干燥机—新技术引领新变革



一百多年前，冷冻干燥机就在国外得到应用，而在中国冷冻干燥机的应用历史还不到二十年。也自从这一冷冻干燥新技术引入国内后，国内冷冻市场由此百花齐放百家争鸣，尤其在一线城市，如北京、上海等地更是竞争厉害。进入21世纪，真空冻干技术凭借其它干燥方法无法比拟的优点，越来越受到人们的青睐，除了在医药、生物制品、食品、血液制品、活性物质领域得到广泛应用外，其应用规模和领域还在不断扩大中。为此，真空冷冻干燥必将成为21世纪的重要应用技术。

真空冷冻干燥技术是一项综合了高真空、低温制冷、真空辐射加热及计算机仪表控制等多项当代前沿技术而成的高新加工技术，被认为是生产高品质脱水食品的加工方法。其原理是在真空和低温状态下，利用冰晶升华的原理，使预先冻结的物料中的水分不经过融化直接以固态升华为水蒸汽被除去，使物料在只丢失纯水而几乎不丢失任何其它物质的条件下被干燥，称为真空冷冻干燥，简称冻干。其原理可以概述为冷冻固化—加热升华—抽真空！用此方法生产的食品称冻干食品。

冻干食品的优点主要有：①保持食品组织结构、营养成分和风味物质基本不变，特别是生理活性成分保留率最高，这是某些功能性食品采用冻干食品为基料的主要原因；②外观不干裂，不收缩，维持食品原有的外形和色泽；③产品无表面硬化，组织呈多孔海绵状，因此复水性能好，食用方便，浸泡即可复原，从而决定了它在即食方便食品中的地位；④重量轻，耐保藏，对环境温度没有特别的要求，在避光和抽真空充氮包装时，常温条件下可保持2年左右，其贮存、销售等经常性费用远远低于冷冻食品。

然而冷冻干燥机也有一些不足之处：设备要求高!投资大!干燥速率低!干燥时间长!能耗高; 溶剂不能随意选择,只限于水或一些冰点较高的有机溶剂,所以很难制备某种特殊的晶型,有时冻干品在复水溶解时会出现浑浊现象,这些均为开发冻干制剂所必须考虑和实验研究的。生物活性物质(如多肽和蛋白质药物)采用冻干制剂主要是为了保持活性,但配料(如保护剂!溶剂!缓冲剂等)选择不合理!工艺操作不合理!冻干设备选择不适当都可能在冻干制剂制备过程中失活,导致产品前功尽弃,这是生产冻干制剂的关键,需进行基础研究和针对特定产品反复试验。

在冷冻干燥机应用过程中，有一极其重要的制剂：冷干制剂！那冻干制剂又是如何生产的呢？

　　基因工程多肽和蛋白质药物冻干制剂是通过宿主体(微生物或动物细胞)培养获得表达产品!经分离纯化得到活性物质,经过配制!过滤与分装,分装好的样品送入冷冻干燥机,进行预冻!升华!干燥,最后封口因此冻干制剂的生产过程包括药物准备!预冻!一次干燥(升华干燥)和二次干燥(解吸干燥)!密封保存等5个步骤。以下将详细说明。

　　对于新产品的开发,则必须通过实验来确定冻干的工艺条件,在药物准备好后,要确定药物水溶液的共熔点,共熔点对冷冻干燥很重要,因为药液是一个复杂的液体,当温度下降到某一温度时晶体开始析出,随温度下降,晶体数量增加,到最后才全部凝结,此时温度叫共凝点,若从冷冻状态升温到共凝点,融化开始,这就溶质和溶剂的共熔点。不同物质的共熔点不同,如0.85%氯化钠溶液为-21.2℃,而10%葡萄糖溶液为-27℃共熔点的测量有热分析法!电阻法和低温显微镜直接观察等方法。热分析法是基于冻结的药品在升温过程中,温度达到共熔点时会突然有个能量的吸收,用热分析仪来测定该能量吸收峰可计算得到共熔点温度;电阻法是在降温冷冻或先冷冻后升温过程中电阻突然变大或变小求得,对非离子型有机化合物其电阻变化不明显,可加入一定量的附加剂来测定冷冻干燥是在真空状态下进行,只有药液全部冻结后才能在真空下升华,否则部分液体存在时,在真空下不仅会迅速蒸发,造成液体的浓缩,使冻干产品萎缩,而且溶解在水中的气体在真空下会迅速冒出来,造成液体沸腾,甚至冒出冻干瓶外,所以冻干产品在开始升华时的温度必须低于共熔点,全部冻结。

　　冷冻干燥时间一般较长,为保证产品质量和缩短生产周期,必需通过反复试验来确定冻干曲线,因为冻干效果是以冻干制剂与原药液的活性保存率来衡量,而活性保存率既与冻干曲线有关,亦与药液的组成与配比有关,因此需多次反复试验才能进行优化与确定。

我们深信，21世纪的被应用广泛的冷冻干燥技术势必会引起一场新型的变革，冷冻干燥机势必会成为21世纪最实用的设备之一！这里面的机遇也是不言而喻的，我们如何把握，翘首以盼！



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