凍干技術(shù)
瀏覽次數(shù):1606 發(fā)布日期:2019-12-30
來源:凍干工藝之家
凍干技術(shù)
(1)預(yù)凍
凍干的第一步,需要將溶液冷凍為固態(tài),微觀來看,水或者其它溶劑此時(shí)是結(jié)晶結(jié)構(gòu),溶質(zhì)則限制在晶狀框架中。若無定形物質(zhì),則獲取玻璃態(tài)。
(2)一次干燥
簡(jiǎn)單來說,一次干燥就是冰晶體直接升華的過程。這個(gè)過程中我們需要運(yùn)用真空和加熱,目的是利用升華去除絕大部分的溶劑晶體,升華出的蒸汽會(huì)以冰的形態(tài)被捕捉到冷阱中,待整體干燥過程結(jié)束后,被捕捉的冰晶態(tài)溶劑融化后排出。
(3)二次干燥
利用解析干燥的方式進(jìn)一步去除殘余的溶劑成分。經(jīng)過一次干燥,仍然會(huì)有一些水分吸附在產(chǎn)物中,通常殘余量在5-10%w/w,這樣的水分值依然是偏高的,我們?nèi)砸ㄟ^增加溫度和降低容器中的氣壓來實(shí)現(xiàn)剩余溶劑的解析。
關(guān)于預(yù)凍,一次干燥終點(diǎn)判定,整個(gè)冷凍干燥過程中的能量流動(dòng),溶劑的相態(tài)變化,升華界面的微觀故事,后續(xù)會(huì)專門探討,今天說下溫度。
預(yù)凍溫度
作為凍干工藝中的第一個(gè)步驟,它直接決定了產(chǎn)品的晶型,溶液晶型大小影響到一次干燥過程中溶劑的升華通道密度及寬度,從而直接影響整個(gè)凍干速率。
提到預(yù)凍就不得不提共晶點(diǎn)溫度,我們可以結(jié)合DSC輔助測(cè)量共融點(diǎn)溫度并設(shè)計(jì)預(yù)凍溫度,通常選擇該溫度以下15~20℃來進(jìn)行預(yù)凍,我們的目的是將溶液完全“凍結(jié)實(shí)”,固體在程序升溫的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)固——液轉(zhuǎn)化的吸熱峰。此峰對(duì)應(yīng)的溫度正是共融點(diǎn),出現(xiàn)這個(gè)峰值也證明溶質(zhì)溶劑在這個(gè)溫度之下才能完全變?yōu)楣虘B(tài)。
有同行利用液態(tài)電阻測(cè)試法來協(xié)助預(yù)凍溫度設(shè)計(jì),最初溶液狀態(tài)的導(dǎo)電性最強(qiáng),整體電阻最小,隨著溶劑以及溶質(zhì)結(jié)晶形成,溶液導(dǎo)電性不斷變差,電阻值增大,由此,原液完全凍結(jié)時(shí)導(dǎo)電性最差,電阻值顯示極大值。此法對(duì)于判定溫度和設(shè)計(jì)預(yù)凍環(huán)節(jié)來說完全夠用,簡(jiǎn)單可行。
2.干燥溫度
干燥溫度的選擇,宗旨是需要避免干燥過程中液態(tài)水的產(chǎn)生,不得不說水(或者其它溶劑)的三相,溫習(xí)一下,需要了然于心