Postupak predsmrzavanja liofilizatora stvrdnjava slobodnu vodu u otopini kako bi se proizvod nakon sušenja dobio isti oblik kao i prije sušenja kako bi se spriječile nepovratne promjene poput pjenjenja, koncentracije i kretanja otopljene tvari tijekom vakuumskog sušenja, te minimalizirati nastali materijal po temperaturi Smanjena topljivost i promjene životnih karakteristika.
Postoje dvije metode pred-smrzavanja otopine: metoda pred-smrzavanja u kutiji za liofilizaciju i metoda pred-smrzavanja izvan kutije.
Metoda predsmrzavanja u kutiji je izravno stavljanje proizvoda na višeslojnu policu u liofilizatoru i zamrzavanje u zamrzivaču liofilizatora. Kada se veći broj bočica i ampula liofilizira, prikladno je ući i izaći iz kutije. Općenito, bočice ili ampule stavljaju se u nekoliko metalnih ladica, a zatim pakiraju u kutije kako bi se poboljšao prijenos topline. Od nekih metalnih ladica izrađuje se uklonjivi dno, a dno se uklanja prilikom ulaska u kutiju, tako da je bočica izravno u kontaktu s metalnom pločicom kutije za zamrzavanje; za donje ladice koje se ne mogu povući, dno ladice mora biti ravno kako bi se postigla jednolikost proizvoda. Velike boce s plazmom metodom bez okretanja treba unaprijed zamrznuti, a zatim ih staviti u kutiju na zamrzavanje nakon dodavanja metalnog nosača za provođenje topline.
Postoje dvije metode za prethodno smrzavanje izvan kutije: neke male sušilice za zamrzavanje nemaju uređaj za prethodno smrzavanje proizvoda, a za prethodno zamrzavanje mogu koristiti samo hladnjake s niskom temperaturom ili alkohol i suhi led. Drugi je specijalni zamrzivač koji može velike boce proizvoda smrznuti u ljuskastu strukturu dok se okreće, a zatim ući u kutiju za zamrzavanje.
Postupak predsmrzavanja liofilizatora:
Kada temperatura vodene otopine padne na određenu razinu, u skladu s eutektičkom koncentracijom otopine, led se počinje smrzavati u slabo koncentriranoj otopini. Ta se temperatura naziva tačkom smrzavanja. Općenito govoreći, tačka ledišta kontrolira se koncentracijom i smanjuje se s koncentracijom. Kada je temperatura otopine niža od točke smrzavanja, dio otopine će kristalizirati, a koncentracija preostale otopine porasti, pa se točka ledišta smanjiti, a zatim nastaviti hladiti, kristali leda povećavaju se hlađenjem , i koncentracija preostale otopine povećavati se s njom. Međutim, kada temperatura padne na određenu točku, sva preostala otopina se smrzava. Trenutno se smrznuti materijal miješa s kristalima leda, a temperatura je u ovom trenutku eutektička točka.
Nakon što je otopinu potrebno prehladiti do točke smrzavanja, nakon što se u njoj stvore kristalne jezgre, slobodna voda počet će kristalizirati u obliku leda, a istodobno će ispuštati toplinu kristalizacije kako bi joj temperatura porasla do točke smrzavanja. Kako kristal raste, koncentracija otopine raste. Kad se postigne eutektička koncentracija i temperatura padne ispod eutektičke točke, otopina će se smrznuti.
Uz prirodu same otopine, broj i veličina zrna kristala u kristalu otopine povezani su sa brzinom nukleacije i rasta kristala. Dva se čimbenika, brzina nukleacije kristala i brzina rasta kristala, mijenjaju s temperaturom i pritiskom. Stoga možemo kontrolirati broj i veličinu zrna kristala u kristalizaciji otopine kontrolirajući temperaturu i tlak. Općenito govoreći, što je brže hlađenje, što je niža temperatura prehlađenja, to je više formiranih kristalnih jezgri i kristal će se smrznuti prije nego što naraste. U ovo vrijeme, što je više formiranih kristalnih zrnaca, to su kristalna zrna sitnija; obrnuto, kristalna zrna Što je manji broj, to su kristalna zrna veća.
Oblik kristala također je povezan s temperaturom smrzavanja. Kad se počne smrzavati oko 0 ° C, kristali leda su heksagonalno simetrični i rastu naprijed u smjeru šest glavnih osi. Istodobno će se pojaviti nekoliko sekundarnih osi. Svi kristali leda povezani su u mrežnu strukturu u otopini. Kako se povećava stupanj superhlađenja, kristali leda postupno će izgubiti heksagonalni simetrični oblik prepoznavanja kapaciteta. Uz to, broj nukleacija je velik, a brzina smrzavanja velika, što može oblikovati nepravilan dendritički oblik. Imaju neograničen broj aksijalnih cilindara. Za razliku od heksagonalnog kristalnog oblika, postoji samo šest.
Kristalna jedinica nastala smrzavanjem bioloških tekućina (poput krvne plazme, mišićne kaše, staklastog tijela itd.) Često je slična vrsti ledenih kristala nastalih jednokomponentnom vodenom otopinom. Vrsta kristalizacije uglavnom ovisi o brzini hlađenja i koncentraciji tjelesnih tekućina. Primjerice, kada se plazma, mišićna suspenzija itd. Smrzavaju pod normalnom koncentracijom, heksagonalne kristalne jedinice nastaju pri višim temperaturama ispod nule i sporim brzinama hlađenja, a nepravilni dendriti nastaju kada se brzo ohlade na niske temperature. Kristal.
Suspenzija stanica (poput crvenih krvnih stanica, bijelih krvnih stanica, sperme, bakterija itd. Suspendiranih u destiliranoj vodi, plazmi ili drugim medijima za suspenziju). Kada se polako smrzava na visokim temperaturama ispod nule, u suspenziji raste velika količina leda, koja stisne stanice između dvije ledenice. U uskom cjevovodu, suspenzijski medij u cjevovodu koncentrira se taloženjem vode i otopljena tvar se koncentrira , a voda u stanici prodire u stanicu kroz staničnu membranu, što zauzvrat uzrokuje koncentraciju otopljene tvari u stanici. Istodobno, rast izvanstaničnog leda također će prisiliti stanični materijal da se smanjuje i deformira. Ali u ovom trenutku stanice se ne smrzavaju. Kad se brzo smrzne na niskim temperaturama, unutar stanice će se stvoriti unutarstanični led. Veličina, oblik i raspodjela leda povezani su s brzinom hlađenja, prisutnošću ili odsutnošću zaštitnog sredstva, prirodom zaštitnog sredstva i sadržajem vode u stanici. Općenito govoreći, što je brže hlađenje i što je temperatura niža, to se u ćeliji stvara više leda. Dodatak nepropusnog zaštitnog sredstva suspenziji može smanjiti broj leda koji se stvara u stanicama tijekom brzog smrzavanja.
Oblik kristalizacije otopine izravno utječe na brzinu liofilizacije. Praznina koju ostavlja sublimacija kristala leda izlazni je kanal vodene pare tijekom naknadne sublimacije kristala leda. Veliki i kontinuirani šesterokutni kristal ima veliki šuplji kanal nakon sublimacije, a otpor izlaska vodene pare je mali, pa se proizvod brzo suši i obrnuto. A diskontinualni sferni kanal kristala leda je mali ili diskontinuiran, a vodena para može izlaziti samo difuzijom ili prožimanjem, pa je brzina sušenja spora. Stoga je samo s obzirom na brzinu sušenja bolje polagano zamrzavanje.
Uz to, brzina smrzavanja također je povezana s vrstom, kapacitetom i medijem za prijenos topline opreme za zamrzavanje.