Describa brevemente las tres etapas de la liofilización.
1. Mantener la temperatura previa a la congelación.
En el proceso de liofilización al vacío, los medicamentos secos deben precongelarse primero y luego el agua se cambia directamente de hielo a gas en el vacío para secar los medicamentos. Durante toda la etapa de sublimación, el medicamento debe permanecer congelado, de lo contrario no obtendrás un producto de buen rendimiento. Durante la etapa de precongelación del medicamento, la temperatura de precongelación debe controlarse estrictamente (generalmente varios grados por debajo del punto de fusión del medicamento).
Si la temperatura de precongelación no es lo suficientemente baja, es posible que el medicamento no se congele por completo y se expandirá y formará espuma durante la sublimación al vacío; si la temperatura de precongelación es demasiado baja, no solo aumentará innecesariamente; consumo de energía, pero también reduce ciertas tasas de supervivencia de los productos biofarmacéuticos después de la liofilización.
2. Presta atención a la sublimación y absorción de calor.
Durante la etapa de secado y sublimación, el material necesita absorber calor (cada gramo de hielo absorbe aproximadamente 2,8 kilojulios de calor cuando está completamente sublimado). en vapor). Si el fármaco no se calienta o el calor es insuficiente, el agua absorberá el calor del fármaco durante el proceso de sublimación, reduciendo la temperatura del fármaco y la presión de vapor del fármaco, reduciendo así la velocidad de sublimación, prolongando toda la duración. tiempo de secado y reducción de la productividad;
Si el fármaco se calienta demasiado, la tasa de sublimación del fármaco, por supuesto, aumentará. Sin embargo, después de compensar el calor absorbido por la sublimación del fármaco, el exceso de calor. aumentará la temperatura del medicamento congelado, lo que hará que el medicamento se derrita parcial o incluso por completo, lo que provocará que el medicamento se seque y forme ampollas, y todo el secado fallará.
3. Control automático
Para obtener buenos medicamentos liofilizados se debe formular una curva de liofilización basada en experimentos basados en el rendimiento de cada máquina liofilizadora y Luego se controlan las características del fármaco para que los cambios de temperatura en cada etapa del proceso de liofilización se ajusten a la curva de liofilización preestablecida. El control del proceso de producción de liofilización al vacío consiste en controlar el sistema de producción para que funcione de acuerdo con la curva de liofilización preestablecida con la ayuda de computadoras.
Por ejemplo, el control informático del proceso de liofilización del sulfato de estreptomicina se puede dividir en dos etapas: en la primera etapa, el agua se sublima del material congelado a una temperatura inferior al punto de fusión. Con el tiempo, se elimina aproximadamente entre el 98% y el 99% del agua. En la segunda etapa, la temperatura del material aumenta gradualmente hasta o ligeramente por encima de la temperatura ambiente. Después de esta etapa, el contenido de humedad se puede reducir a menos del 0,5%.
La temperatura de precongelación para este proceso es de unos -40°C y el tiempo es de unas dos horas. Durante la etapa de secado y sublimación de los medicamentos liofilizados, la temperatura del material es de aproximadamente -30 ℃ ~ -35 ℃ y la presión absoluta es de aproximadamente 4 ~ 7 Pa. La temperatura de secado final de la estreptomicina se puede aumentar a 40°C y el tiempo total de secado es de aproximadamente 65438±08 horas. El uso de sistemas de control automático por computadora ayuda a garantizar que los medicamentos cumplan con los requisitos de calidad.
Datos ampliados:
Principios básicos de la liofilización al vacío:
Al igual que otros métodos de secado, para mantener el secado por sublimación continuo se deben cumplir dos condiciones básicas. cumplió, es decir, calentamiento continuo y eliminación continua del vapor generado. En la etapa inicial, si la temperatura del material es relativamente alta, el calor latente necesario para la sublimación se puede obtener del calor sensible del propio material.
Sin embargo, a medida que se sublima, la temperatura del material descenderá rápidamente hasta una temperatura que está en equilibrio con la presión parcial de vapor en la cámara de secado. En este punto, sin calentamiento externo, cesará el secado por sublimación. En el caso del calentamiento externo, si no se elimina a tiempo el vapor generado por la sublimación, la presión parcial del vapor aumentará y también aumentará la temperatura del material. Cuando se alcanza el punto de congelación del material, los cristales de hielo del material se derretirán y no se liofilizarán.
El proceso de calentamiento es un proceso de transferencia de calor, y el proceso de escape de vapor es un proceso de transferencia de masa. Por lo tanto, el proceso de secado por sublimación es esencialmente un proceso de transferencia de calor y transferencia de masa simultáneas.
Cualquier proceso en la naturaleza tiene una fuerza impulsora. La fuerza impulsora para la transferencia de calor en el secado por sublimación es la diferencia de temperatura entre la fuente de calor y la interfaz de sublimación, y la fuerza impulsora para la transferencia de masa es la diferencia de presión parcial entre la interfaz de sublimación y la trampa de vapor (o trampa de frío). Cuanto mayor sea la diferencia de temperatura, más rápida será la tasa de transferencia de calor; cuanto mayor sea la diferencia de presión parcial del vapor, más rápida será la tasa de transferencia de masa (es decir, la eliminación de vapor).
Al liofilizar es necesario mantener la excelente calidad del producto y obtener una mayor velocidad de secado. El calor latente necesario para la sublimación debe transferirse desde la fuente de calor a la superficie del material que se va a secar mediante un proceso de transferencia de calor externo, y luego al lugar del material donde realmente se produce la sublimación del hielo mediante un proceso de transferencia de calor interno. El vapor de agua generado debe llegar a la superficie del material mediante un proceso de transferencia de masa interno, para luego ser transferido a una trampa de vapor (trampa fría) mediante un proceso de transferencia de masa externo.
Cualquier proceso o varios procesos juntos pueden convertirse en un cuello de botella en el proceso de secado, dependiendo del diseño del equipo de liofilización, las condiciones de operación y las características de los materiales a secar. Sólo mejorando la eficiencia de transferencia de calor y masa y aumentando el área de superficie del material liofilizado por unidad de volumen se puede lograr una velocidad de secado más rápida.
El agua tiene tres estados: sólido, líquido y gaseoso. Según la teoría del equilibrio de fases en termodinámica, a medida que disminuye la presión, el punto de congelación del agua no cambia mucho, pero el punto de ebullición disminuye cada vez más, acercándose al punto de congelación.
Cuando la presión cae hasta un cierto grado de vacío, el punto de ebullición del agua coincide con el punto de congelación, y el hielo puede vaporizarse directamente convirtiéndose en gas en lugar de líquido. Este proceso se llama sublimación. La liofilización al vacío de alimentos consiste en sublimar y eliminar la humedad congelada de los alimentos por debajo del punto triple del agua, es decir, en condiciones de baja temperatura y baja presión.
Enciclopedia Baidu - Liofilización al vacío
Enciclopedia Baidu - Liofilización