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揭秘!为什么很多药品能够保存数月,仍然不影响药效?

发表时间:2021-03-29 11:14

揭秘!为什么很多药品能够保存数月,仍然不影响药效?


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不知道你有没有想过,

为什么很多水果干品尝起来还是这么新鲜?

为什么药片或者是疫苗能够能够保存数月,仍然不会影响药效?


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因为他们都使用了一种非常温和的干燥方式—冷冻干燥(Freeze Drying)。


今天我们就来聊一聊冷冻干燥。

其背后蕴含的热力学原理其实是物质三态变化中的升华过程,我们可以通过高真空技术进一步加快这个过程。

如果物质中有大量水分,我们可以用加热的方法先将固体转变成液体,再进一步蒸发成气体,这样将固体中的水分就可以顺利去除。大部分含有水分的固体可以在常压或者是一定真空度下通过加热的方法去除,然而对于很多热敏性的物质这个方法就不合适,比如说水果或者是药物,温度过高会改变分子结构,从而导致食物味道改变或者是药物失效。

所以为了干燥样品,我们可以使用一种温和的冻干过程。



冷冻干燥的过程

冻干机的一个基本组成部分包括冻干室、冷凝器(温度通常在-55℃到-85℃)和真空泵。


1.首先**阶段要将产品预冻,样品会进行深度冷冻,这时候样品中的水已经转化成了冰,因此样品状态从液态转变成了固态。缓慢的预冻过程将会产生大的冰晶,将有利于冻干过程的进行,而快速的预冻过程将会产生小的冰晶。比如实验室样品通常在-20℃的环境下放在冷冻室中。然后将预冻样品放置在干燥室中。此时真空泵开始启动工作,直至达到工艺过程升华所需的工艺压力。比如说-20℃水要直接升华所需压力大约在1mbar;但是对于大部分的工艺过程,为了防止样品解冻,通常建议设置压力0.1 mbar。


2.初级冻干在预冻过程中形成的冰将会从样品中直接从固态转化成气态而除去。为了开始移除水分,冻干系统内部的压力必须低于产品的“三相点”(三相点固液气共存),这样将水分直接从固体变成气体,避免样品融化,我们把这个过程叫做升华,在升华的这个过程中需要给样品提供温和的加热来提供能量,从而升华持续的进行,样本变的干燥。为了避免融化,体系的压力需要快速下降。升华过程中,水的物理状态发生改变,但是产品的化学性质是不会发生变化的。这样最终产品的结构和理化性质就不会发生变化—比如颜色、味道和有效性。

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3.在大部分的情况下,完成初级干燥之后就会进行二级干燥,我们也称为残余干燥。最终残留的水分子,属于非常强的与样品的分子相结合的结合水,将会转化成水蒸汽从样品中移除。这种水分子与自由形式的水相比有更低的蒸气压,通常在10^-2到10^-3 mbar这个范围内。

这种基于升华原理的干燥过程我们称之为冻干或者叫冷冻干燥。在这个过程中温度和压力是至关重要的两个参数。举个例子,水的三相点是0°C , 6mbar, 在三相点之下是可以进行升华过程的,我们使用真空技术达到并维持这个压力。



所以,冷冻干燥对很多药品或者食品的存储起着至关重要的作用。


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为什么选择VACUU·PURE

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b.足够大的抽速,能够迅速排空体系,避免样品解冻;

c.高的蒸汽和冷凝水耐受性;

d.具有强耐化学腐蚀性;

e.清洁无油;


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图片来源:德国BRAND&站酷海洛

VACUUBRAND GMBH + CO KG的总部位于德国韦特海姆(Wertheim),具有丰富的设计及制造真空泵的经验。作为真空领域的领导品牌,公司致力于新技术的不断拓展,使产品具有最完备性能及**性价比。我们提供一系列独特的以客户为导向的实验室级真空泵、真空规/控制器,可应用于粗真空及中真空领域。产品线包括旋叶泵、隔膜泵、化学防腐泵组、化学防腐隔膜泵、真空计、真空控制器、真空阀及配件和VACUU·LAN® 真空系统。




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