冻干产品外观色泽均匀,气孔致密,保持冻干前的体积和性能,形成海绵状块状结构。
有时候产品在开箱前看起来还不错,但开箱后不久就出现了空洞和碎片。
主要原因是产品没有完全干燥,仍然有冰晶存在。产品开箱后,产品的温度和压力都在共晶点以上。
冰融化成水,水被周围的干燥物质吸收,导致空隙收缩。不完全干燥是指干燥时间不够长或温度过低,或两者兼而有之;
否则,冻结速率过快,晶粒过细,升华速率减慢;或者冷冻不完全;或者成品冻干后没有密封。为了吸收空气中的水分而收缩,可采用充氮法。
当产品开箱时,它是一个间隙很大的骨架结构,甚至是绒毛状结构。产品开箱后,绒毛状结构材料迅速消散。
原因是产品配方中含有较少的固体物质,游离水在结冰时结冰,占据体积较大,升华后形成的空隙也较大。
在升华过程中,有用的成分与水蒸气一起分散,形成长毛绒。它会吸收水蒸气,遇到空气就会消失。应该通过添加适量的填料来解决。
产品开箱后,出现气泡坑、干缩、塌陷、空隙等缺陷。
原因是冻结温度过高,或者时间过短,产品完全冻结;或干燥阶段温度过高,压力过高。
由某些产品熔化引起的。
冷冻前进行真空升华,外部压力迅速下降,引起鼓泡;熔化产物产生蒸汽浓缩并收缩;有些湿产品受热剧烈熔化,会使干燥物体熔化,形成空洞塌陷。
因此必须冷冻,升华不能超过产物的共晶温度和解体温度。
产品的颜色和气孔在深度方向上不均匀。由于包装后储存时间长,溶液中有部分物质析出或不溶性成分析出。
影响产品外观的因素还包括溶液浓度和放气速度。溶液的浓度一般控制在10~15%之间,小于5%时应加辅料。
如果浓度过高,应控制厚度,一般为10~15mm。如果溶液浓度大于30%,产品容易出现收缩、塌缩、不完整等现象。
此外,在干燥过程中,冷冻表面首先脱水,形成具有致密结构的干壳,下面升华的水蒸气从干燥表面分子之间的缝隙中逸出。
此时,如果溶液的浓度过高,分子间的间隙小,透气性差,水蒸气通过的阻力大,大量的水分子不能及时逸出,
而在干燥层停滞时间长,使部分干燥后的药品逐渐潮解,会造成产品体积缩小,形状不饱满或塌陷。
如果药液的重量浓度小于4%,在真空作用时,药物会随水蒸气分散;或者干燥后会变成蓬松状的松散结构。变成一个空心的形状。另一种情况是药液的浓度过低,使产品松散,容易吸湿。
同时,由于比表面积太大,产品容易收缩,干燥后产品的机械强度太低。一旦受到震动,它就会分散成粉末并附着在瓶壁上。
在冷冻干燥过程中,如果药液的厚度大于20mm,则会延长干燥时间,并且产品外观也会不合格。
另外,在开始冻结时冷却速度快,使产品形成细晶,密度大,升华阻力大,水分不易蒸发,产品会逐渐潮解,造成体积收缩;
形成不完整的形状或肿块。如果冷冻速度太慢,冰晶长时间生长,很可能发生浓缩,导致药物与溶剂分离,成品结构不均匀。
措施:合理设计冻干液的配方。一般重量浓度应在4% ~ 25%之间,浓度应在10% ~ 15%之间。
若浓度低于4%,可适当加入辅料(如甘露醇、葡聚糖、乳糖等)。如果浓度高,则必须控制冻干产品的厚度,或降低浓度,并应使用大容器填充药液。
在冷冻干燥过程中,冷却速度应控制在每小时降低5℃~ 6℃。在升华干燥的第一阶段,产品的温度应低于共晶点,温度不宜过快,应控制在每小时5℃左右。
如果加热过快,当产品含有大量水分时,温度超过其共晶点,就会造成产品熔化,出现缺陷。
在第二阶段升华阶段,虽然此时产品中的含水量较低,可适当提高加热速度,但温度应控制在安全温度以下,否则会结块。
另外,产品包装的气密性不好,在有效期内外观甚至内部质量都会不合格。
冷冻干燥机的应用