冷冻干燥机:微生物检测试剂冻干影响因素

2020-06-10 15:04:50 tfsye 28

     冷冻干燥机:微生物检测试剂冻干影响因素!微生物检测试剂的真空冷冻干燥主要分为 3 个阶段: 预 冻、升华干燥、解析干燥。每个阶段对冷冻干燥都有不同程度 的影响。

1、预冻阶段

     在微生物检测试剂冻干过程中,冻干效果的好坏在很大 程度上取决于干燥前的预冻阶段。预冻的目的是为了将微生 物检测试剂溶液中的游离态的水冻结成冰,固定产品,以便产 品在高真空条件下干燥,并使成品具有与干燥前相同的形状。 预冻阶段应注意的影响因素有配方、冻结速率、冻结方式、冻 结时间以及退火等。预冻并不是简单的冻牢、冻结实的操作, 预冻至关重要,很多的产品成型问题、质量问题都是预冻条件 控制不当造成的。预冻方式有速冻与慢冻,预冻速度过快和 过慢都会一定的影响,如对保加利亚乳杆菌进行冻干,采用 速冻( 6000℃ /min) 与慢冻( 1℃ /min) 两种方式,结果速冻细菌的存活率明显 低于慢 冻。如 酵 母 菌 合 适 的 冷 冻 速 度 为3℃ /min ~ 10℃ /min,乳酸菌的合适冷冻速度为 3℃ /min ~ 5℃ /min。菌种比较常见的冷冻速度为 11℃ /min ~ 10℃ /min。 周新丽等作者认为采用搁板预冷的方式冻结血小板,冻干 速率为 10℃ /min,对血小板冷冻干燥保存恢复率最高。对小 剂量液体试剂的微生物检测试剂多采用慢冻的方式。预冻 的温度、时间与产品的质量有密不可分的关系。预冻温度过 高产品没有完成冻结,抽真空时会引起起泡、收缩、浓缩、喷瓶 等不可逆转反应的发生,不仅影响产品外观,严重时导致冻干 失败; 温度过低则造成电源浪费,而且还会影响产品成型。此 外,还可能会降低或消除检测试剂中有效成分的活性。如保 加利亚乳杆菌常放置于 - 40℃ ~ - 35℃ 冷冻,一般预冻的合 适的温度为共晶点温度以下 10℃ ~ 15℃,时间取决于产品的 数量和体积,一般为 1 h ~ 2 h。 

2、升华阶段

     升华阶段是微生物检测试剂冻干成品的最关键的阶段。 升华阶段主要是将产品中的自由水通过蒸发的方式而逸去, 升华干燥的时间与产品的种类、分装的剂量、升华时的温度及 真空度有关。在微生物检测试剂品种与分装量及真空度一定 的情况下,通过热量传递的快慢来决定升华时间。如双岐杆 菌在分装量确定及在一定的真空度下,通常需要干燥约 30 h 左右。冻干期间升华的驱动力为产品与冷凝器之间的温差, 为了保持升华面与冷凝器之间的温差,必须对产品提供一定 热量,通常控制整个干燥系统的温度在产品共晶点温度以下 5℃ ~ 10℃。产品干燥升华的温度应低于产品共晶点温度并 确保产品冻牢,超过共晶点,将会造成微生物检测试剂冻干成 品融化降解,色泽加深,含量减少等。通常升华干燥阶段冷凝 器的温度为 - 50℃左右。由于盛装样品的容器是常常不平整 的,致使传热的效果很差并且难于保证。目前常用的冻干容 器是不锈钢的活抽屉式盘。为了提高传热效率,真空度应在 此阶段尽可能低,一般认为是真空度压力为产品升华温度的 饱和蒸气压的 1 /2。如双岐杆菌、乳酸菌等在冻干过程中常采 用的真空度在 100Pa 以下。升华阶段时间的控制要注意以下 因素: 产品的品种、产品的装置、升华时提供的热量、冻干机本 身的性能。

生物制药冷冻干燥机

3、解析阶段

     冻干微生物培养基试剂中的残留水分对微生物检测试剂 冻干品质量影响很大,残留的水分过多,容易使冻干的成品在 储存过程中萎缩或失效。而升华干燥过程可以去除 90% 以上 的游离水分,产品内还存在 10% 左右的水分,为了使产品达到 合格的残余水分含量,必须对产品进一步干燥。在解析阶段, 可以使产品的温度一直维持到冻干结束为止。产品的最高允 许温度一般视产品自身的性质而定,一般为 20℃ ~ 45℃ 左右。 若温度超过一定的极限值,产品的成分将发生热分解,有效成 分裂变。因此要以平衡含水率作为干燥终结指标。此阶段的 压强需适当调高,这样有利于产品传热,加快升温速度。常对 菌种终止干燥时间的情况判断为: 冻干物呈酥块状或松散状; 真空度接近空载时的最高值; 样品温度与箱内温度接近。 

4、冻干后处理

    干燥后的试剂,需要进行封装和储存。因干燥后产品表 面积大,极易吸潮,所以解析阶段结束后的干后处理也很重 要。干燥产品在出箱前必须在真空状态下,或充惰性气体( 氮 气或氩气) 的条件下迅速封口或加塞。具体方法根据产品种 类的不同而异。放入干燥箱中应是干燥的经过除菌处理的气 体,而不能将高湿度的空气直接放入。如菌种冷冻干燥完毕后,取出样品后立即置于干燥器内,再进行真空封口及真空度 检验。此外微生物检测试剂的储藏条件由试剂本身活性决定 是室温还是低温保存。真空冷冻干燥菌种一般置 4℃ 和室温 保藏,其中 4℃保存更佳。

5、冻干曲线

     在冻干过程中,把产品和板层( 搁板) 的温度、冷凝器( 冷 阱) 温度和真空度对应时间作出曲线,简称为冻干曲线,一般 以温度为纵坐标,时间为横坐标。在冻干过程中,冷阱温度一 般处于制冷机所能达到的最低值,不可调节。冻干不同的产 品采用不同的冻干曲线,同一产品使用不同冻干曲线时产品 的质量也不相同,板层温度和产品温度之差的变化也可能是 产品质量变化的原因之一。因为冻干曲线与冷冻干燥机的性能有 关,不同冻干机应用不同的冻干曲线。

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