凍干產(chǎn)品的崩解溫度研究
瀏覽次數(shù):3005 發(fā)布日期:2015-8-21
來源:本站 僅供參考,謝絕轉(zhuǎn)載,否則責(zé)任自負(fù)
對(duì)于凍干產(chǎn)品的共熔點(diǎn)大家已經(jīng)熟悉了,它就是產(chǎn)品的真正固化點(diǎn)。也就是產(chǎn)品在抽真空前必須冷卻低于共熔點(diǎn),不然產(chǎn)品在抽空時(shí)將會(huì)起泡,在升華加熱的時(shí)候也不能使產(chǎn)品超過這個(gè)溫度,不然產(chǎn)品將熔化。因此,共熔點(diǎn)是在預(yù)凍階段和升華階段需要進(jìn)行控制的溫度值。
現(xiàn)在引入一個(gè)崩解溫度的概念,它是不同于共熔點(diǎn)的另外一個(gè)溫度。一個(gè)正常升華的產(chǎn)品,當(dāng)升華進(jìn)行到一定的時(shí)候,就會(huì)出現(xiàn)上層的干燥層和下層的凍結(jié)層,這二層之間的交界面就是升華面,升華面是隨著升華的進(jìn)行而不斷下降的。
已經(jīng)干燥的產(chǎn)品應(yīng)該是疏松多孔,并保持在這一穩(wěn)定的狀態(tài),以便下層凍結(jié)產(chǎn)品升華出來的水蒸汽能順利地通過,使全部產(chǎn)品都得到良好的干燥。
但某些已經(jīng)干燥的產(chǎn)品當(dāng)溫度升高到某一數(shù)值時(shí),會(huì)失去剛性,變得有粘性,發(fā)生類似塌方的崩解現(xiàn)象,使干燥產(chǎn)品失去疏松多孔的狀態(tài),封閉了下層凍結(jié)產(chǎn)品水蒸汽的逸出通路,妨礙了升華的繼續(xù)進(jìn)行。
于是,升華速率變慢,從凍結(jié)產(chǎn)品吸收升華熱也隨之減少,由板層供給的熱量將有多余,這樣便引起凍結(jié)產(chǎn)品的溫度上升,當(dāng)溫度升高到共熔點(diǎn)以上的溫度時(shí),產(chǎn)品就會(huì)發(fā)生熔化或發(fā)泡現(xiàn)象,致使凍干失敗。
發(fā)生崩解時(shí)的溫度叫做該產(chǎn)品的崩解溫度。對(duì)于這樣的產(chǎn)品要獲得良好的干燥,只有保持升華中的干燥產(chǎn)品的溫度在崩解點(diǎn)以下,直到凍結(jié)產(chǎn)品全部升華完畢為止,才能使產(chǎn)品溫度繼續(xù)上升。這時(shí)由于產(chǎn)品中已不存在凍結(jié)冰,干燥產(chǎn)品即使發(fā)生崩解也不會(huì)影響產(chǎn)品的干燥,因?yàn)楫a(chǎn)品已從升華階段轉(zhuǎn)入解吸干燥階段。
沒有發(fā)生崩解的干燥產(chǎn)品與發(fā)生崩解的干燥產(chǎn)品在外觀上用肉眼看不出有什么差別,只有在顯微鏡下才能看到結(jié)構(gòu)上的變化。當(dāng)在顯微鏡下觀察產(chǎn)品的冷凍干燥過程時(shí),如果看到發(fā)生崩解現(xiàn)象,那么這時(shí)的溫度就是該產(chǎn)品的崩解溫度。
有些產(chǎn)品的崩解溫度高于共熔點(diǎn)溫度,那么升華時(shí)僅需控制產(chǎn)品溫度低于共熔點(diǎn)就行了;但有些產(chǎn)品的崩解溫度低于共熔點(diǎn)溫度,那么按照一般的方法控制升華時(shí)就可能發(fā)生崩解現(xiàn)象,這樣的產(chǎn)品只有在較低的溫度下進(jìn)行升華,因此必須延長凍干時(shí)間。
產(chǎn)品的共熔點(diǎn)可以通過電阻法、差示熱分析法和低溫顯微鏡直接觀察法得知,但產(chǎn)品的崩解溫度只有在冷凍干燥顯微鏡下直接觀察才能得知。
產(chǎn)品的崩解溫度取決于產(chǎn)品本身的品種和保護(hù)劑的種類;混合物質(zhì)的崩解溫度取決于各組分的崩解溫度。因此在選擇產(chǎn)品的凍干保護(hù)劑時(shí),應(yīng)選擇具有較高崩解溫度的材料,使升華干燥能在不很低的溫度下進(jìn)行,以節(jié)省凍干的能耗和時(shí)間,提高生產(chǎn)率。
產(chǎn)品崩解點(diǎn)溫度測試采用冷凍干燥顯微鏡針對(duì)抗壞血酸崩解點(diǎn)溫度進(jìn)行測量,使用博醫(yī)康Pilot2-4中試機(jī)型進(jìn)行崩解點(diǎn)溫度驗(yàn)證。驗(yàn)證結(jié)果表明崩解點(diǎn)溫度與凍干機(jī)性能有密切聯(lián)系。凍干機(jī)預(yù)凍過程中預(yù)凍速度及傳熱系數(shù)等決定了產(chǎn)品冰架結(jié)構(gòu)及剛性,從而決定了產(chǎn)品的崩解點(diǎn)溫度。不同預(yù)凍速度下,產(chǎn)品的崩解點(diǎn)溫度較大差異。
甘氨酸、甘露醇、葡聚糖、木糖醇、聚維酮和蛋白質(zhì)混合物等保護(hù)劑能提高產(chǎn)品的崩解溫度。
附:常見物質(zhì)的崩解溫度℃。
常見物質(zhì)的崩解溫度℃
物質(zhì)名稱 |
濃度% |
溫度℃ |
物質(zhì)名稱 |
濃度% |
溫度℃ |
葡聚糖(右旋糖苷) |
|
-9 |
乳糖 |
|
-32 |
蔗糖 |
|
-32 |
麥芽糖 |
|
-32 |
聚蔗糖 |
|
-19.5 |
甲基纖維素 |
|
-9 |
果糖 |
10 |
-48 |
味精 |
|
-50 |
右旋果糖 |
|
-44 |
卵清蛋白 |
|
-10 |
葡萄糖 |
|
-40 |
聚乙二醇 |
|
-13 |
右旋葡萄糖 |
|
-41.5 |
聚維酮(PVP) |
|
-23 |
明膠 |
|
-8 |
糖醇 |
|
-45 |
肌醇 |
|
-27 |
柿子醇 |
|
-26 |
司庫樂 |
5~50 |
-25 |
氯化鈉 |
|
-11 |
葡萄糖 |
10 |
-40 |
GABA |
10 |
-20 |
乳糖 |
10 |
-19 |
NaCl |
10 |
-22 |
馬尼妥 |
10 |
-4 |
KCl |
10 |
-11 |
山梨糖醇 |
10 |
-42 |
乙酸 |
10 |
-27 |
橘西樂 |
10 |
-44 |
枸椽酸 |
10 |
約<50 |
多縮葡萄糖低m.wt. |
10 |
-3 |
硫胺素硝酸鹽 |
10 |
-5 |
PEG600 |
10 |
-10 |
吡哆醇 |
10 |
-4 |
古力辛 |
10 |
-3 |
抗壞血酸 |
5 |
-37 |
丙氨酸 |
10 |
-3 |
抗壞血酸 |
10 |
-37 |
β-A |
10 |
-13 |
納阿斯考派脫 |
10 |
-33 |
精氨酸 |
10 |
-35 |
煙酰胺 |
10 |
-4 |
EACA |
10 |
-15 |
潘妥顛鈣 |
10 |
-19 |
AMCHA |
5 |
-4 |
乙酸胺 |
10 |
-25 |
巴比妥 |
10 |
-4 |
|
|
|