對(duì)於(yú)真空冷凍幹燥法，之前一(yī)直覺(jué)得升(shēng)華(huá)是(shì)比較重要(yào)的(dí)，而經過大量(liáng)的實驗人(rén)員(yuán)的(dí)探(tàn)索(suǒ)和隨著(zhuó)凍(dòng)幹(gān)理(lǐ)論(lùn)的(dí)不斷(duàn)*發現預(yù)凍過程(chéng)在很大(dà)程度上決定(dìng)了(liǎo)幹(gān)燥(zào)過程(chéng)的(dí)快慢和(hé)凍幹產(chǎn)品的質量(liáng)，預凍是(shì)非(fēi)常(cháng)重(zhòng)要的，也是(shì)比(bǐ)較難控(kòng)製(zhì)的，有很(hěn)多不可控因素(sù)，如(rú)製(zhì)品自(zì)身(shēn)晶核形(xíng)成(chéng)的(dí)速(sù)率。
我們都知道(dào)：降(jiàng)溫速率越大(dà)，溶液的過冷度和(hé)過飽和度(dù)愈(yù)大，臨界(jiè)結(jié)晶(jīng)的(dí)粒度(dù)則(zé)愈(yù)小，成(chéng)核速度(dù)越快，容易(yì)形成顆(kē)粒(lì)較多尺寸較(jiào)小(xiǎo)的(dí)細(xì)晶。因(yīn)而冰晶升華後，物料內形成(chéng)的(dí)孔(kǒng)隙(xì)尺(chǐ)寸較小，幹燥速率低，但幹後復水性好(hǎo)；相反，慢(màn)速凍(dòng)結(jié)容易形(xíng)成(chéng)大顆(kē)粒(lì)的冰晶(jīng)，冰晶升(shēng)華(huá)後形成(chéng)的水氣逸(yì)出通道(dào)尺寸較大，有(yǒu)利(lì)於提高(gāo)幹燥(zào)速率，但幹後復水性差。這樣(yàng)說當然沒有錯，可是(shì)不(bù)要忘(wàng)記，這(zhè)種理論(lùn)是(shì)在(zài)受(shòu)熱均匀的(dí)前提下(xià)得出來的，然(rán)而實(shí)際上凍幹(gān)的時候(hòu)凍(dòng)幹機(jī)提供的(dí)熱(rè)量(liáng)確(què)不是(shì)那麼(mó)均(jūn)匀(yún)，所謂(wèi)快凍慢凍，並(bìng)不(bù)是我(wǒ)們監測或(huò)者(zhě)觀察到的(dí)板層的(dí)溫(wēn)度(dù)降(jiàng)的(dí)快(kuài)慢(màn)這麼簡(jiǎn)單。其(qí)實真正的(dí)預(yù)凍(dòng)速度(dù)嚴(yán)格來說(shuō)，應(yīng)該如有(yǒu)的專(zhuān)家(jiā)說的(dí)分(fēn)為(wéi)以(yǐ)下(xià)寄來(lái)：1，板(bǎn)溫(wēn)降得(dé)較快(kuài)，且(qiě)板(bǎn)層溫度(dù)比製品品溫低很多，則製(zhì)品底部先(xiān)凍(dòng)結產(chǎn)生結晶(jīng)，但上(shàng)部液體仍(réng)較(jiào)熱，所(suǒ)以不至(zhì)於(yú)瞬(shùn)間(jiān)全(quán)部(bù)結(jié)晶，結晶會緩慢(màn)生(shēng)長(cháng)，因此這就屬於(yú)慢(màn)凍的(dí)效果(guǒ)。2，板層溫度降得(dé)較慢，板溫與(yǔ)品溫(wēn)相(xiāng)差不(bù)大(dà)，則製品整(zhěng)體均(jūn)匀(yún)降溫，並形成過冷，當(dāng)能(néng)量(liáng)積(jī)累足夠時，瞬間全(quán)部結(jié)晶(jīng)，得到了快凍的效果。3，板溫(wēn)降(jiàng)得很慢，並(bìng)在(zài)低於(yú)共(gòng)熔(róng)點的適(shì)宜溫(wēn)度(dù)保(bǎo)持(chí)（或緩(huǎn)慢(màn)降溫），則(zé)製(zhì)品形(xíng)成較(jiào)小(xiǎo)的過(guò)冷度，液體中先出現少量結晶(jīng)，繼續降溫結晶生長，得(dé)到大結晶，這(zhè)即是真正的慢凍。4，製品(pǐn)浸(jìn)入超(chāo)低溫環(huán)境(jìng)（如液氮(dàn)），整體瞬間結(jié)晶(jīng)，形成極(jí)細小的(dí)晶(jīng)體(tǐ)（或處於無(wú)定形(xíng)態），這(zhè)即(jí)是真(zhēn)正(zhèng)的(dí)快(kuài)凍。之所以應該這麼(mó)劃分(fēn)，因為這些(xiē)都是(shì)針(zhēn)對(duì)製品的降(jiàng)溫(wēn)速(sù)度(dù)來說的，製品(pǐn)降溫(wēn)快慢才是(shì)決(jué)定凍幹的主要因(yīn)素，而(ér)實際我們控(kòng)製(zhì)的(dí)是板層溫度，是(shì)通過(guò)板層(céng)溫度間(jiān)接(jiē)控製製品溫(wēn)度的(dí)，所以必須知道(dào)製(zhì)品(pǐn)的實際(jì)降溫速(sù)度。
生物(wù)製品(pǐn)和(hé)藥品一般(bān)都是(shì)采(cǎi)用(yòng)瓶(píng)凍的(dí)凍(dòng)幹方(fāng)法(fǎ)的，瓶凍(dòng)的(dí)受熱(rè)不(bù)均匀(yún)現象(xiàng)相對(duì)來說(shuō)比(bǐ)較(jiào)明顯(xiǎn)。根據對瓶(píng)裝製(zhì)品(pǐn)擱板(bǎn)預凍過(guò)程(chéng)的(dí)研究，樣(yàng)品(pǐn)初(chū)溫(wēn)越高，料液上下(xià)部分的溫度梯(tī)度越大，冰晶生長(cháng)速度越(yuè)慢。溶液若(ruò)慢(màn)速降(jiàng)溫，則形成(chéng)冰(bīng)晶比較粗(cū)大，冰界麵(miàn)由下向(xiàng)上推(tuī)進的速度慢，溶液中溶質(zhì)遷(qiān)移時間充足，溶(róng)液表麵凍結(jié)層(céng)溶質積(jī)聚也就(jiù)多(duō)。因(yīn)而導致(zhì)上表(biǎo)層的溶質往往(wǎng)較多，密(mì)度較(jiào)高(gāo)，而(ér)下底層密度(dù)較小(xiǎo)，結(jié)構(gòu)疏(shū)鬆。同(tóng)時(shí)，在(zài)不同的(dí)預(yù)凍溫度(dù)下(xià)凍(dòng)結的(dí)樣品，幹燥後支(zhī)架孔(kǒng)徑處有(yǒu)明(míng)顯差異(yì)。預凍(dòng)溫度(dù)愈低(dī)，支(zhī)架(jià)孔隙(xì)直徑愈(yù)小。這種(zhǒng)分(fēn)層(céng)現(xiàn)象(xiàng)，在骨架差(chà)的製(zhì)品上(shàng)體(tǐ)現得zui為明(míng)顯(xiǎn)，或(huò)者底(dǐ)部萎(wěi)縮(suō)，或者(zhě)中間斷層，或者(zhě)頂部突起，或者頂部脫(tuō)落(là)一(yī)層(céng)硬殼，不一(yī)而足。為了(liǎo)解決(jué)這個凝聚(jù)或(huò)者(zhě)濃縮(suō)分(fēn)層的現(xiàn)象，有的人采用降(jiàng)低過冷度(dù)或(huò)者(zhě)采(cǎi)用(yòng)三步(bù)法。即將樣(yàng)品(pǐn)從室溫(wēn)先(xiān)冷卻至一(yī)定(dìng)溫(wēn)度，這個(gè)溫度高(gāo)於冰點(diǎn)，停(tíng)止(zhǐ)降溫過(guò)程(chéng)，使(shǐ)樣品內(nèi)溫度(dù)自動(dòng)平衡(héng)，消除其內的(dí)溫度梯度(dù)，形(xíng)成比較均一(yī)的溫度；然(rán)後(hòu)再迅(xùn)速降(jiàng)溫，由(yóu)於此時(shí)樣(yàng)品(pǐn)整(zhěng)體溫(wēn)度(dù)離(lí)結(jié)晶(jīng)溫度(dù)較(jiào)近，則製品整(zhěng)體均(jūn)匀(yún)降溫，並形(xíng)成過冷(lěng)，當能量積累足(zú)夠(gòu)時(shí)，瞬間(jiān)全(quán)部(bù)結(jié)晶，這(zhè)就(jiù)相當於提(tí)高了(liǎo)預凍(dòng)速(sù)率(shuài)，解(jiě)決了溶質(zhì)聚(jù)集，濃縮(suō)或者(zhě)分層的問(wèn)題(tí)。
綜上所述預凍對(duì)於(yú)凍(dòng)幹(gān)的影響是非常(cháng)重要的(dí)，隻有控(kòng)製合(hé)適的速度，得到(dào)合(hé)適(shì)的冰晶(jīng)尺寸(cùn)，對後(hòu)期的升華影響(xiǎng)是主(zhǔ)要的(dí)影(yǐng)響(xiǎng)因素。
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