1. Congélation des produits
Lorsque la solution est rapidement congelée (la température chute de 10 à 50 degrés par minute), les cristallites gardent la taille visible au microscope ; au contraire, lorsqu'ils sont congelés lentement (1 degré/min), les cristaux formés sont visibles à l'œil nu. Les cristaux grossiers laissent un grand vide dans la sublimation, ce qui peut améliorer l'efficacité de la lyophilisation. Les cristaux fins laissent un petit espace après la sublimation, ce qui entrave la sublimation de la couche inférieure. Les particules finies produites par congélation rapide sont fines, avec les mérites d'une apparence uniforme, d'une grande surface spécifique, d'une bonne structure poreuse, d'une dissolution rapide et d'une absorption d'humidité relativement plus forte des produits finis. Les médicaments sont pré-congelés dans le lyophilisateur de deux manières : la première est que les produits sont refroidis dans le four de séchage en même temps ; L'autre consiste à attendre que l'étagère de la boîte de séchage soit refroidie à environ -40 degrés, puis à y placer le produit. La première équivaut à une congélation lente, tandis que la seconde se situe entre la congélation rapide et la congélation lente, donc elle est souvent utilisé pour tenir compte de l'efficacité de la lyophilisation et de la qualité du produit. L'inconvénient de cette méthode est que lorsque le produit est mis dans la boîte, la vapeur d'eau contenue dans l'air se condense rapidement sur l'étagère. Cependant, au début de la sublimation, si la température de l'étagère augmente plus rapidement, il est possible de dépasser la charge normale du condenseur en raison de la sublimation de grandes surfaces. Ce phénomène est particulièrement prononcé en été. La congélation du produit est dans un état statique. L'expérience a montré que le phénomène de surfusion est facile à produire, ce qui conduira à ce que la température du produit atteigne le point eutectique, mais le soluté n'est toujours pas cristallisé. Afin de surmonter le phénomène de surfusion, la température de congélation du produit doit être inférieure à une plage inférieure au point eutectique, et elle doit être maintenue pendant un certain temps jusqu'à ce que le produit soit complètement congelé.
2. Conditions et vitesse de sublimation
La sublimation peut commencer lorsque la pression de vapeur saturante de la glace à une certaine température est supérieure à la pression partielle de vapeur d'eau dans les environs ; L'aspiration et la capture de vapeur d'eau par le condenseur qui est inférieure à la température du produit est la condition nécessaire au maintien de la sublimation. La distance parcourue par un gaz entre deux collisions consécutives s'appelle le libre parcours moyen, qui est inversement proportionnel à la pression. Sous une pression normale, il est minuscule et les molécules d'eau sublimées entrent facilement en collision avec le gaz, puis retournent à la surface de la source de vapeur, de sorte que la vitesse de sublimation est très lente. Lorsque la pression diminue en dessous de 13,3 Pa, le libre parcours moyen augmente de 105 fois, ce qui accélère considérablement la vitesse de sublimation. Les molécules d'eau qui s'envolent changent rarement leurs propres aspects, formant ainsi un flux de vapeur directionnel. La pompe à vide joue le rôle d'évacuation des gaz dans le lyophilisateur pour maintenir la basse pression nécessaire à la sublimation. 1 gramme de vapeur d'eau équivaut à 1,25 L à pression normale, mais il se dilate à 10,000 L à 13,3 Pa. Il est impossible pour les pompes à vide ordinaires de pomper un volume aussi important en une unité de temps. En fait, le condenseur forme une pompe à vide spéciale pour capter la vapeur d'eau. La température de production et de condensation est généralement de -25 degré et -50 degré . A cette température, la pression de vapeur saturante de la glace est respectivement de 63,3 Pa et 1,1 Pa, créant un différentiel de pression important entre la surface de sublimation et la surface de condensation. Si la pression partielle de gaz non condensable dans le système peut être négligée à ce moment, elle favorisera la vapeur d'eau sublimée du produit pour atteindre la surface du condenseur de manière directionnelle à un certain débit et formera du givre. La chaleur de sublimation de la glace est d'environ 2822J/g. Si le processus de sublimation ne fournit pas de chaleur, le produit ne peut que réduire son énergie interne pour compenser la chaleur de sublimation jusqu'à ce que sa température soit égale à la température du condenseur, puis la sublimation s'arrêtera. Une chaleur suffisante est fournie au produit pour maintenir la différence de température entre la sublimation et la condensation.
3. Processus de sublimation
Dans la première étape de chauffage (étape de sublimation de masse), la température du produit doit être inférieure à son point eutectique d'une plage. Par conséquent, la température de l'étagère doit être contrôlée. Si le produit a été partiellement séché mais que la température dépasse son point eutectique, le produit fondra à ce moment. À ce moment, le liquide fondu est saturé de glace, mais pas de soluté, de sorte que le soluté séché s'y dissoudra rapidement et se concentrera finalement en un mince bloc congelé, qui a une mauvaise apparence et un faible taux de dissolution. Si le produit fond au stade ultérieur de la sublimation, il sera absorbé par le solide poreux sec en raison de la faible quantité de liquide fondu, ce qui endommage la masse après la lyophilisation, et la vitesse de dissolution peut également être lente. lors de l'ajout d'eau pour la dissolution. Dans le processus de sublimation, bien que la température de l'étagère et du produit soit assez différente, la température de la plaque, du condenseur et du vide est fondamentalement inchangée. Ainsi, l'absorption de chaleur par sublimation est relativement stable et la température du produit est relativement constante. Au fur et à mesure que le produit sèche de haut en bas, la résistance à la sublimation de la glace augmente progressivement. La température du produit augmentera également légèrement en conséquence jusqu'à ce que les cristaux de glace soient invisibles à l'œil nu. À l'heure actuelle, plus de 90 % de l'eau a été éliminée. Jusqu'à présent, le processus de sublimation est pratiquement terminé. Afin d'assurer la sublimation de toute la boîte de produits, la température de l'étagère doit encore être maintenue pendant une étape avant la deuxième étape de chauffage. Le pourcentage d'eau restant est appelé eau résiduelle, qui diffère de l'eau libre par ses propriétés physiques et chimiques. L'eau résiduelle comprend l'eau chimiquement combinée et l'eau physiquement combinée, telle que la cristallisation de l'eau cristalline combinée, l'eau liée par des protéines par des liaisons hydrogène et l'eau adsorbée sur une surface solide ou capillaire. La pression de vapeur saturante de l'eau résiduelle diminue à différents degrés en raison de la résistance d'une certaine gravité, de sorte que la vitesse de séchage diminue évidemment. Bien que l'augmentation de la température du produit puisse favoriser la gazéification de l'eau résiduelle, si elle dépasse une certaine température, l'activité biologique peut également fortement chuter. La température de séchage la plus élevée pour assurer la sécurité des produits doit être déterminée par des expériences. Habituellement, dans la deuxième étape, la température de la plaque est d'environ 30 degrés et maintenue constante. Au début de cette étape, la température du produit monte rapidement à mesure que la température de la plaque augmente et l'eau résiduelle s'évapore moins. Cependant, à mesure que la température du produit se rapproche progressivement de la température de la plaque, la conduction thermique devient plus lente et il faut attendre longtemps patiemment. L'expérience pratique montre que le temps de séchage de l'eau résiduelle est presque égal au temps de sublimation, et parfois même le dépasse.
4. Courbe de lyophilisation
La courbe de lyophilisation est obtenue en enregistrant l'évolution de la température de la clayette et la température du produit en fonction de l'évolution du temps. La courbe typique de lyophilisationg divise la température de conservation en deux étapes. La température de l'étagère est maintenue basse pendant la sublimation de masse, qui peut généralement être contrôlée entre -10 degré et 10 degrés selon la situation réelle. Dans la deuxième étape, la température de l'étagère sera augmentée en fonction des propriétés du produit de manière appropriée. Cette méthode convient aux produits à bas point de fusion. Si les performances du produit sont inconnues et que les performances de la machine sont médiocres ou que son travail n'est pas suffisamment stable, il est plus sûr d'utiliser cette méthode. Si le point eutectique du produit est élevé, le degré de vide du système peut être bien maintenu et la capacité de réfrigération du condenseur est suffisante, alors le certain taux de chauffage peut être adopté pour augmenter la température de l'étagère à la température maximale admissible jusqu'à ce que le la lyophilisation est terminée. Cependant, il est également nécessaire de s'assurer que la température du produit lors de la sublimation en masse ne dépasse pas le point eutectique. Si le produit est instable à la chaleur, la température de la plaque du deuxième étage ne doit pas être trop élevée. Afin d'améliorer la vitesse de sublimation dans la première étape, la température de l'étagère peut être augmentée au-dessus de la température maximale autorisée du produit en une seule fois ; Lorsque l'étape de sublimation de masse est pratiquement terminée, la température de l'étagère sera abaissée à la température maximale autorisée. Bien que les deux dernières méthodes aient amélioré la vitesse de sublimation de masse, la capacité anti-interférence sera réduite en conséquence, et la diminution soudaine du degré de vide et de la capacité de réfrigération ou une panne de courant peut faire fondre les produits. Une approche raisonnable et flexible de la première méthode est une méthode de plus en plus courante utilisée aujourd'hui.