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          真空凍干機技術(shù)概述

          點擊次數(shù):2360    更新時間:2016-12-30

          起源于19世紀20年代的真空冷凍干燥技術(shù)經(jīng)歷了幾十年的起伏和徘徊后,在zui后的20年中取得了長足進展。進入21世紀,真空凍干技術(shù)憑借其它干燥方法*的優(yōu)點,越來越受到人們的青睞,除了在醫(yī)藥、生物制品、食品、血液制品、活性物質(zhì)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用外,其應(yīng)用規(guī)模和領(lǐng)域還在不斷擴大中。為此,真空冷凍干燥必將成為21世紀的重要應(yīng)用技術(shù)。 

          冷凍干燥的基本原理是基于水的三態(tài)變化。水有固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài),三種相態(tài)既可以相互轉(zhuǎn)換又可以共存。 當(dāng)水在三相點(溫度為0.01℃,水蒸氣壓為610.5Pa)時,水、冰、水蒸氣三者可共存且相互平衡。在高真空狀態(tài)下,利用升華原理,使預(yù)先凍結(jié)的物料中的水分,不經(jīng)過冰的融化,直接以冰態(tài)升華為水蒸汽被除去,從而達到冷凍干燥的目的。凍干制品成海綿狀、無干縮、復(fù)水性*、含水分極少,相應(yīng)包裝后可在常溫下長時間保存和運輸。 由于真空冷凍干燥具有其它干燥方法*的優(yōu)點,因此該技術(shù)問世以來越來越 受到人們的青睞,在醫(yī)藥、生物制品和食品方面的應(yīng)用已日益廣泛。血清、菌種、中西醫(yī)藥等生物制品多為一些生物活性物質(zhì),真空冷凍干燥技術(shù)也為保存生物活性提供了良好的解決途徑。 

          優(yōu)勢所在 

          干燥的方法多種多樣,如曬干、煮干、烘干、噴霧干燥和真空干燥等,但普通干燥方法通常都在0℃以上或更高的溫度下進行。干燥所得的產(chǎn)品一般都存在體積縮小、質(zhì)地變硬的問題,易揮發(fā)的成分大部分會損失掉,一些熱敏性的物質(zhì)發(fā)生變性、失活,有些物質(zhì)甚至發(fā)生了氧化。因此,干燥后的產(chǎn)品與干燥前相比,在性狀上有很大的差別。 

          凍干法則基本上在0℃以下進行,即在產(chǎn)品凍結(jié)的狀態(tài)下進行,只在后期降低產(chǎn)品的殘余水份含量時,才讓產(chǎn)品升至0℃以上的溫度,但一般不超過40℃。在真空條件下,當(dāng)水蒸汽直接升華出來后,藥物剩留在凍結(jié)時的冰架中,形成類似海綿狀疏松多孔架構(gòu),因此它干燥后體積大小幾乎不變。再次使用前,只要加入注射用水,又會立即溶解。 

          相對常規(guī)方法,凍干法具有如下優(yōu)點: 

          * 許多熱敏性的物質(zhì)不會發(fā)生變性或失活。 
          * 在低溫下干燥時,物質(zhì)中的一些揮發(fā)性成分損失很小。 
          * 在凍干過程中,微生物的生長和酶的作用無法進行,因此能保持原來的性狀。 
          * 由于在凍結(jié)的狀態(tài)下進行干燥,因此體積幾乎不變,保持了原來的結(jié)構(gòu),不會發(fā)生濃縮現(xiàn)象。 

          * 由于物料中水分在預(yù)凍以后以冰晶的形態(tài)存在,原來溶于水中的無機鹽類溶解物質(zhì)被均勻地分配在物料之中。升華時,溶于水中的溶解物質(zhì)就析出,避免了一般干燥方法中因物料內(nèi)部水分向表面遷移所攜帶的無機鹽在表面析出而造成表面硬化的現(xiàn)象。 
          * 干燥后的物質(zhì)疏松多孔,呈海綿狀,加水后溶解迅速而*,幾乎立即恢復(fù)原來的性狀。 

          * 由于干燥在真空下進行,氧氣極少,因此一些易氧化的物質(zhì)得到了保護。 
          * 干燥能排除95%~99%以上的水分,使干燥后產(chǎn)品能長期保存而不致變質(zhì)。 
          * 因物料處于凍結(jié)狀態(tài),溫度很低,所以供熱的熱源溫度要求不高,采用常溫或溫度不高 的加熱器即可滿足要求。如果冷凍室和干燥室分開時,干燥室不需絕熱,不會有很多的熱損失,故熱能的利用很經(jīng)濟。 

          正所謂沒有的技術(shù),真空冷凍干燥技術(shù)的主要缺點是成本高。由于它需要真空和低溫條件,所以真空冷凍干燥機要配置一套真空系統(tǒng)和低溫系統(tǒng),因而投資費用和運轉(zhuǎn)費用都比較高。 

          應(yīng)用 

          真空冷凍干燥技術(shù)在生物工程、醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、材料科學(xué)和農(nóng)副產(chǎn)品深加工等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。 

          藥品冷凍干燥包括西藥和中藥兩部分。西藥冷凍干燥在國內(nèi)已經(jīng)得到了一定的發(fā)展,很多較大型的制藥廠都有冷凍干燥設(shè)備。在針劑方面,冷凍干燥工藝采用的比較多,提高了藥品質(zhì)量和貯存期限,給醫(yī)患雙方都帶來了利益。但目前凍干藥品的品種不多,產(chǎn)品價格高,干燥工藝不*。在中藥方面,目前還只局限在人參、鹿茸、山藥、冬蟲夏草等少量中藥材的凍干,大量的中成藥還沒有采用凍干工藝,與國外差距較大。日本幾年前就開展了“漢藥西制”,改變了中藥的熬制方法,解決了中藥不能制成針劑或片劑的傳統(tǒng),也解決了中藥不治急病的難題,因此我國中藥凍干工藝及產(chǎn)品的研究很有潛力可挖。 

          在生物技術(shù)產(chǎn)品領(lǐng)域,凍干技術(shù)主要用于血清、血漿、疫苗、酶、抗生素、激素等藥品的生產(chǎn);生物化學(xué)的檢查藥品、免疫學(xué)及細菌學(xué)的檢查藥品;血液、細菌、動脈、骨骼、皮膚、角膜、神經(jīng)組織及各種器官長期保存等。 

          設(shè)備的現(xiàn)狀與發(fā)展 

          凍干技術(shù)的應(yīng)用和設(shè)備是分不開的,到目前為止,凍干設(shè)備的形式主要分為間歇式和連續(xù)式兩大類,設(shè)備的規(guī)模從不到一平方米到幾十平方米都有。 

          間歇式凍干設(shè)備 

          間歇式凍干設(shè)備適合多品種小批量生產(chǎn),特別是在食品領(lǐng)域適用于季節(jié)性強的食品生產(chǎn)。采用單機操作,如果一臺設(shè)備發(fā)生故障,不會影響其它設(shè)備的正常運行。間歇式凍干設(shè)備便于控制物料干燥時不同階段的加熱溫度和真空度的要求。設(shè)備的加工制造和維修保養(yǎng)易于進行。但由于裝料、卸料、起動等操作占用時間較多,因此設(shè)備利用率低,生產(chǎn)效率也不高。 

          連續(xù)式凍干設(shè)備 

          近年來,國內(nèi)外開始探索和使用連續(xù)式真空冷凍干燥設(shè)備。連續(xù)式設(shè)備的特點是適于品種單一而產(chǎn)量龐大、原料充足的產(chǎn)品生產(chǎn),特別適合漿狀和顆粒狀制品的生產(chǎn)。連續(xù)式設(shè)備容易實現(xiàn)自動化控制,簡化了人工操作和管理,其主要缺點是成本高。 

          隨著GMP認證的結(jié)束,國產(chǎn)的醫(yī)藥用凍干設(shè)備全面進入了現(xiàn)代化階段,功能齊全、工作可靠、性能穩(wěn)定,可實現(xiàn)在線清洗(CIP)或蒸汽消毒滅菌(SIP),各項技術(shù)指標(biāo)都能滿足生物制品和藥品凍干生產(chǎn)的需要。相比之下,國外凍干設(shè)備的品種規(guī)格比國內(nèi)多,配套設(shè)備齊全,節(jié)能型結(jié)構(gòu)比較精致,連續(xù)式凍干設(shè)備生產(chǎn)量大。為保證凍干產(chǎn)品的質(zhì)量和節(jié)能,常采用凍干設(shè)備與其它干燥設(shè)備組合在一起的組合凍干設(shè)備,例如噴霧凍干設(shè)備。 

          在未來,如何在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下,提高冷凍干燥效率,縮短干燥時間,節(jié)約能源將是廣大凍干行業(yè)工作者的目標(biāo)。 

          相關(guān)鏈接 

          近些年來,凍干粉針技術(shù)憑借水針劑*的優(yōu)勢成為市場的寵兒。凍干粉針特別適用于附加值高的生物藥品,和普通水針劑相比,凍干粉針的主要優(yōu)點如下: 

          * 的灌裝體積; 
          * 產(chǎn)品穩(wěn)定性好; 
          * 凍干產(chǎn)品溶解速度快; 
          * 生產(chǎn)過程無菌。 

          可進行凍干的常用注射用藥包括激素和維生素、抑制細胞生長素、抗生素和抗毒素、藥物及其活性成份、荷爾蒙和血液制品以及疫苗和抗毒疫苗。凍干粉針劑是未來注射劑的發(fā)展趨勢,隨著制藥現(xiàn)代化的推進和對藥品質(zhì)量的更高要求,傳統(tǒng)水針劑必將被凍干粉針劑所取代。 

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