Postupak predsmrzavanja liofilizatora je da očvrsne slobodnu vodu u otopini, dajući proizvod nakon sušenja 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 predsmrzavanja rješenja: metoda predsmrzavanja u kutiji za liofilizaciju i metoda predsmrzavanja izvan kutije.
Metoda predsmrzavanja u kutiji je direktno stavljanje proizvoda na višeslojnu policu u liofilizatoru i zamrzavanje pomoću zamrzivača 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 pakuju u kutije kako bi se poboljšao prijenos topline. Od nekih metalnih ladica napravljen je uklonjivi dno, a dno se uklanja prilikom ulaska u kutiju, tako da je bočica u direktnom kontaktu s metalnom pločom kutije za zamrzavanje; za donje ladice koje se ne mogu povući, dno ladice mora biti ravno kako bi se postigla jednolikost proizvoda. Velike boce sa plazmom metodom bez centrifuge treba unaprijed zamrznuti, a zatim ih staviti u kutiju na zamrzavanje nakon dodavanja metalnog nosača za provođenje toplote.
Postoje dvije metode za prethodno zamrzavanje izvan kutije: neke male sušare za zamrzavanje nemaju uređaj za prethodno zamrzavanje proizvoda, a za zamrzavanje mogu koristiti samo hladnjake na niskim temperaturama ili alkohol i suh led. Drugi je specijalni zamrzivač koji može velike boce proizvoda zamrznuti u ljuskastu strukturu dok se okreće, a zatim ući u kutiju za zamrzavanje.
Postupak predsmrzavanja liofilizatora:
Kada temperatura vodene otopine padne na određeni nivo, u skladu s eutektičkom koncentracijom otopine, led počinje da se ledi u slabo koncentriranoj otopini. Ova temperatura se naziva tačka smrzavanja. Općenito govoreći, tačka ledišta kontrolira se koncentracijom i opada 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 se povećavaju 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 sa kristalima leda, a temperatura je u ovom trenutku eutektička točka.
Nakon što je otopinu potrebno prehladiti do tačke smrzavanja, nakon što se u njoj stvore kristalne jezgre, slobodna voda će početi kristalizirati u obliku leda, a istovremeno će ispuštati toplinu kristalizacije kako bi joj temperatura porasla do tačke smrzavanja. Kako kristal raste, koncentracija otopine raste. Kad se postigne eutektička koncentracija i temperatura padne ispod eutektičke točke, otopina će se smrznuti.
Pored prirode same otopine, broj i veličina zrna kristala u kristalu otopine povezani su sa brzinom nukleacije i rasta kristala. Dva faktora, brzina nukleacije kristala i brzina rasta kristala, mijenjaju se u zavisnosti od temperature i pritiska. Stoga možemo kontrolirati broj i veličinu kristalnih zrna u kristalizaciji rastvora kontrolišući temperaturu i pritisak. Uopšteno govoreći, što je brža brzina hlađenja, što je niža temperatura prehlađenja, to je više formiranih kristalnih jezgara i kristal će se smrznuti prije nego što poraste. U ovom trenutku, što je više formiranih kristalnih zrna, kristalna zrna su finija; obrnuto, kristalna zrna Što je manji broj, to su veća zrna kristala.
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 stepen prehlađenja, kristali leda postupno će izgubiti heksagonalni simetrični oblik prepoznavanja kapaciteta. Pored toga, 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 tečnosti (poput krvne plazme, mišićne kaše, staklastog humora, itd.) Često je slična vrsti ledenih kristala nastalih jednokomponentnom vodenom otopinom. Vrsta kristalizacije uglavnom ovisi o brzini hlađenja i koncentraciji tjelesnih tekućina. Na primjer, 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 ćelija (poput crvenih krvnih zrnaca, bijelih krvnih zrnaca, sperme, bakterija itd. Suspendovanih u destiliranoj vodi, plazmi ili drugim suspenzijskim medijima). Kada se polako smrzava na visokim temperaturama ispod nule, velika količina leda raste u suspenziji, stežući ćelije između dvije ledenice. U uskom cjevovodu između, suspenzijski medij u cjevovodu koncentriše se taloženjem vode i otopljena supstanca se koncentriše , a voda u ćeliji prodire u ćeliju kroz ćelijsku membranu, što zauzvrat uzrokuje koncentraciju otopljene supstance u ćeliji. Istodobno, rast izvanstaničnog leda natjerat će i stanični materijal na smanjenje i deformiranje. Ali u ovom trenutku, stanice se ne smrzavaju. Kada se brzo smrzne na niskim temperaturama, unutar ćelije će se stvoriti unutarćelijski led. Veličina, oblik i raspored leda povezani su sa brzinom hlađenja, prisustvom ili odsustvom zaštitnog sredstva, prirodom zaštitnog sredstva i sadržajem vode u ćeliji. Uopšteno govoreći, što je brže hlađenje i što je temperatura niža, to se u ćeliji stvara više leda. Dodavanje nepropusnog zaštitnog sredstva suspenziji može smanjiti broj leda koji se stvara u ćelijama tokom brzog smrzavanja.
Oblik kristalizacije otopine ima direktan utjecaj na brzinu liofilizacije. Praznina koju ostavlja sublimacija kristala leda je izlazni kanal vodene pare tokom naknadne sublimacije kristala leda. Veliki i kontinuirani šesterokutni kristal ima veliki prazan 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.
Pored toga, brzina smrzavanja takođe je povezana sa vrstom, kapacitetom i sredstvom za prenos toplote opreme za zamrzavanje.