Quando il prodotto è liofilizzato, deve essere messo in un contenitore adatto e quindi pre-congelato prima dell'essiccazione a sublimazione. Il processo di pre-congelamento non è solo quello di mantenere inalterate le proprietà principali del materiale; ma anche per ottenere una struttura ragionevole del prodotto congelato per facilitare la sublimazione dell'acqua; e di avere un importo adeguato per applicazioni future.
Di solito ci sono due modi per imballare il prodotto: sfuso e imbottigliato. La massa può essere in vassoi di metallo, scatole per il pranzo o bicchieri; imbottigliato in flaconcini e fiale di vetro. Bottiglia di vetro e bottiglia di plasma. Flaconi di vaccino e fiale di penicillina, ecc., Le fiale includono anche fiale a fondo piatto, fiale lunghe e fiale rotonde, ecc. Questi devono essere determinati in base all'uso futuro del prodotto e la bottiglia deve essere dotata di un tappo di gomma adatto.
Tabella 22 Il punto eutettico di alcune sostanze (°C)
sostanza punto eutettico
Soluzione di cloruro di sodio allo 0,85% -22
Soluzione di saccarosio al 10% -26
Soluzione di saccarosio al 40% -33
Soluzione di glucosio al 10% -27
2% gelatina, soluzione di glucosio al 10% -32
2% gelatina, soluzione di saccarosio al 10% -19
Soluzione di saccarosio al 10%, soluzione di glucosio al 10%, soluzione di cloruro di sodio allo 0,85% -36
Latte scremato -26
Siero di cavallo -35
Vari contenitori devono essere puliti e sterilizzati prima di essere sottoconfezionati.
Il prodotto che deve essere liofilizzato deve essere formulato in un liquido di una certa concentrazione. Al fine di garantire una certa forma dopo l'essiccazione, il contenuto della sostanza è ottimale tra il 10 e il 15%.
Il prodotto viene erogato nel contenitore con un certo rapporto superficie/spessore. La superficie è più grande e lo spessore è più piccolo. L'ampia superficie favorisce la sublimazione e il grande spessore del prodotto non favorisce la sublimazione. Generalmente, lo spessore della confezione non è superiore a 10 mm. Alcuni prodotti richiedono bottiglie di grandi dimensioni. Quando si liofilizza una grande quantità di prodotto, può essere congelato in un guscio con il metodo del congelamento della centrifuga o congelato in una superficie inclinata inclinando il contenitore, in modo da aumentare la superficie e ridurre lo spessore.
Il metodo di pre-congelamento del prodotto include il metodo di pre-congelamento nella scatola di liofilizzazione e il metodo di pre-congelamento fuori dalla scatola.
Il metodo di pre-congelamento nella scatola consiste nel posizionare direttamente il prodotto sul ripiano multistrato nella scatola di liofilizzazione della macchina di liofilizzazione e congelarlo dal congelatore della macchina di liofilizzazione. Quando un gran numero di fiale e fiale sono liofilizzate, al fine di facilitare il carico e lo scarico delle fiale o delle fiale, le fiale o le fiale sono generalmente divise in diversi vassoi metallici e quindi imballate nelle scatole. Al fine di migliorare il trasferimento di calore, alcune pentole metalliche sono rese staccabili e il fondo viene rimosso quando si entra nella scatola, in modo che la fiala sia direttamente a contatto con la piastra metallica della scatola di liofilizzazione; per le pentole che non possono essere disegnate in basso, il fondo della padella deve essere piatto per ottenere un prodotto uniforme. sesso. La grande bottiglia di plasma che utilizza il metodo di congelamento spin deve essere congelata in anticipo, quindi è necessario aggiungere una griglia o un blocco metallico per la conduzione del calore prima del congelamento.
Ci sono due modi per precongelare fuori dagli schemi. Alcuni piccoli liofilizzatori non dispongono di un dispositivo per il pre-congelamento del prodotto. Il pre-congelamento può essere fatto solo utilizzando un congelatore a bassa temperatura o alcool e ghiaccio secco. L'altro è un ciclone dedicato, che congela grandi bottiglie di prodotto in una struttura a conchiglia durante la rotazione. E poi nella scatola di liofilizzazione.
Esiste anche uno speciale metodo di pre-congelamento centrifugo, che viene utilizzato nei liofilizzatori centrifughi. Utilizzando la rapida evaporazione del liquido sotto vuoto, assorbe il proprio calore e si congela. La forza centrifuga della rotazione impedisce al gas di fuoriuscire dal prodotto, consentendo al prodotto di congelarsi "silenziosamente" in una certa forma.
La velocità è generalmente di circa 800 giri / min.
Il congelamento avrà un certo effetto distruttivo sulle cellule e sugli organismi viventi e il meccanismo è molto complicato. Non esiste una teoria unificata,
Ma si ritiene generalmente che sia principalmente causato da effetti meccanici ed effetti soluto.
Il processo di congelamento delle sostanze biologiche inizia con il congelamento dell'acqua pura e la crescita dei cristalli di ghiaccio provoca gradualmente la concentrazione di elettroliti. Questo è seguito dalla solidificazione della miscela eutettica. Alla fine tutto è diventato solido.
Gli effetti meccanici sono causati da forze meccaniche generate dalla crescita di cristalli di ghiaccio all'interno e all'esterno della cellula. Soprattutto per gli organismi viventi con membrane cellulari, le immagini sono più grandi. Generalmente, più grande è il cristallo di ghiaccio, più facile è la rottura della membrana cellulare, con conseguente morte cellulare; più piccolo è il cristallo di ghiaccio, minore è il danno meccanico alla membrana cellulare.
Il congelamento lento produce cristalli di ghiaccio più grandi, il congelamento veloce produce cristalli di ghiaccio più piccoli; del resto. Il congelamento rapido ha meno effetto sulle cellule. Il congelamento lento può facilmente causare la morte cellulare.
L'effetto soluto è che il liquido interstiziale viene gradualmente concentrato a causa del congelamento dell'acqua, aumentando così la concentrazione di elettroliti e le proteine sono più sensibili agli elettroliti. L'aumento della concentrazione di elettroliti provoca la denaturazione delle proteine e la morte cellulare; inoltre, l'aumento della concentrazione di elettroliti provoca disidratazione cellulare e morte. Maggiore è la concentrazione di liquido interstiziale. Il danno causato dai motivi di cui sopra è anche più grave. L'effetto soluto è più pronunciato in un certo intervallo di temperatura. Questo intervallo di temperatura è compreso tra il punto di congelamento dell'acqua e la temperatura di solidificazione completa del liquido. Se questo intervallo di temperatura può essere attraversato a una velocità più elevata, l'effetto dell'effetto soluto può essere notevolmente indebolito.
Inoltre, la dimensione dei cristalli formati durante il congelamento influisce notevolmente anche sulla velocità di essiccazione e sulla velocità di dissoluzione del prodotto essiccato. I grandi cristalli di ghiaccio sono facili da sublimare e i piccoli cristalli di ghiaccio non favoriscono la sublimazione; ma i grandi cristalli di ghiaccio si dissolvono lentamente e i piccoli cristalli di ghiaccio si dissolvono rapidamente. Più piccolo è il cristallo di ghiaccio, più riflette la struttura originale del prodotto dopo l'essiccazione.
Per riassumere, ci deve essere una velocità di raffreddamento ottimale. Al fine di ottenere la massima vitalità cellulare, le migliori proprietà fisiche del prodotto e il tasso di dissoluzione. Naturalmente, il miglioramento del tasso di sopravvivenza ha molto a che fare con l'aggiunta di un agente anti-bassa temperatura (uno degli agenti protettivi) al prodotto. Ad esempio, glicerolo, dimetil solfossido, zuccheri, ecc. Queste sostanze resistenti alle basse temperature aiutano il prodotto ad espandere la gamma di velocità di raffreddamento ottimali in modo che più celle possano sopravvivere.
Al fine di ottenere diverse velocità di raffreddamento. Sono necessari diversi metodi di pre-congelamento; ad esempio, a volte il raffreddamento della scatola di liofilizzazione viene avviato dopo l'imballaggio, e talvolta la macchina deve essere abbassata a bassa temperatura in anticipo, quindi il prodotto viene inserito nella scatola di liofilizzazione.
Lo scopo del pre-congelamento è anche quello di fissare il prodotto per la sublimazione sotto vuoto. Se non congelato. Durante l'aspirazione, il prodotto uscirà dalla bottiglia senza una certa forma; se fa troppo freddo, non solo sprecherà energia e tempo, ma ridurrà anche il tasso di sopravvivenza per alcuni prodotti.
Pertanto, tre dati dovrebbero essere determinati prima del precongelamento. Uno è il tasso di pre-congelamento e un tasso di congelamento ottimale dovrebbe essere testato in base a diversi prodotti. Il secondo è la temperatura minima di pre-congelamento, che dovrebbe essere determinata in base al punto eutettico del prodotto. La temperatura minima di pre-congelamento dovrebbe essere inferiore alla temperatura del punto eutettico. Il terzo è il tempo di pre-congelamento, che viene determinato in base alle condizioni della macchina per garantire che tutti i prodotti siano congelati prima dell'aspirazione. Non uscirà dalla bottiglia a causa dell'aspirapolvere. Minore è la differenza di temperatura tra ogni strato della scatola di liofilizzazione e le varie parti di ciascuno strato, minore è il tempo di pre-congelamento. Generalmente, la temperatura del prodotto raggiunge il tempo di pre-congelamento. La sublimazione del vuoto può essere avviata 1-2 ore dopo la temperatura più bassa.
