冻干技术
浏览次数:1522 发布日期:2019-12-30
来源:冻干工艺之家
冻干技术
(1)预冻
冻干的第一步,需要将溶液冷冻为固态,微观来看,水或者其它溶剂此时是结晶结构,溶质则限制在晶状框架中。若无定形物质,则获取玻璃态。
(2)一次干燥
简单来说,一次干燥就是冰晶体直接升华的过程。这个过程中我们需要运用真空和加热,目的是利用升华去除绝大部分的溶剂晶体,升华出的蒸汽会以冰的形态被捕捉到冷阱中,待整体干燥过程结束后,被捕捉的冰晶态溶剂融化后排出。
(3)二次干燥
利用解析干燥的方式进一步去除残余的溶剂成分。经过一次干燥,仍然会有一些水分吸附在产物中,通常残余量在5-10%w/w,这样的水分值依然是偏高的,我们仍要通过增加温度和降低容器中的气压来实现剩余溶剂的解析。
关于预冻,一次干燥终点判定,整个冷冻干燥过程中的能量流动,溶剂的相态变化,升华界面的微观故事,后续会专门探讨,今天说下温度。
预冻温度
作为冻干工艺中的第一个步骤,它直接决定了产品的晶型,溶液晶型大小影响到一次干燥过程中溶剂的升华通道密度及宽度,从而直接影响整个冻干速率。
提到预冻就不得不提共晶点温度,我们可以结合DSC辅助测量共融点温度并设计预冻温度,通常选择该温度以下15~20℃来进行预冻,我们的目的是将溶液完全“冻结实”,固体在程序升温的时候会出现固——液转化的吸热峰。此峰对应的温度正是共融点,出现这个峰值也证明溶质溶剂在这个温度之下才能完全变为固态。
有同行利用液态电阻测试法来协助预冻温度设计,最初溶液状态的导电性最强,整体电阻最小,随着溶剂以及溶质结晶形成,溶液导电性不断变差,电阻值增大,由此,原液完全冻结时导电性最差,电阻值显示极大值。此法对于判定温度和设计预冻环节来说完全够用,简单可行。
2.干燥温度
干燥温度的选择,宗旨是需要避免干燥过程中液态水的产生,不得不说水(或者其它溶剂)的三相,温习一下,需要了然于心