Quando o produto é liofilizado, ele precisa ser embalado em um recipiente adequado e depois pré-congelado antes da secagem por sublimação. O processo de pré-congelamento não serve apenas para manter inalteradas as principais propriedades do material; mas também, obter uma estrutura razoável do produto congelado para facilitar a sublimação da água; e ter um valor adequado para aplicação futura.
Normalmente existem duas formas de embalar o produto: a granel e engarrafado. A granel pode ser em bandejas de metal, lancheiras ou copos; engarrafado em frascos e ampolas de vidro. A garrafa de vidro tem uma garrafa de plasma. Frascos de vacina e frascos de penicilina, etc., ampolas também incluem ampolas de fundo chato, ampolas longas e ampolas redondas, etc. Estas precisam ser determinadas de acordo com o uso futuro do produto, e o frasco precisa ser equipado com um rolha de borracha.
Tabela 22 O ponto eutético de algumas substâncias ( grau )
***ponto eutético da substância
l 0,85 por cento de solução de cloreto de sódio -22
l solução de sacarose a 10 por cento -26
l solução de sacarose a 40 por cento -33
l solução de glicose a 10 por cento -27
l 2 por cento de gelatina, 10 por cento de solução de glicose -32
l 2 por cento de gelatina, 10 por cento de solução de sacarose -19
l 10 por cento de solução de sacarose, 10 por cento de solução de glicose, 0,85 por cento de solução de cloreto de sódio -36
l Leite desnatado -26
l Soro de Cavalo -35
Vários recipientes devem ser limpos e esterilizados antes de serem subembalados.
O produto que precisa ser liofilizado geralmente é formulado em um líquido de certa concentração. Para garantir uma certa forma após a secagem, o teor da substância é ideal entre 10 e 15 por cento .
O produto é dispensado no recipiente com uma certa proporção de área de superfície para espessura. A área de superfície é maior e a espessura é menor. Grande área de superfície é propícia à sublimação e grande espessura do produto não é propícia à sublimação. Geralmente, a espessura da embalagem não é superior a 10 mm. Alguns produtos requerem garrafas grandes. Ao liofilizar uma grande quantidade de produto, ele pode ser congelado em uma casca pelo método de congelamento giratório ou congelado em uma superfície inclinada inclinando o recipiente, de modo a aumentar a área da superfície e reduzir a espessura.
O método de pré-congelação do produto inclui o método de pré-congelação na caixa de liofilização e o método de pré-congelação fora da caixa.
O método de pré-congelamento na caixa é colocar diretamente o produto na prateleira multicamada na caixa de liofilização da máquina de liofilização e congelá-lo no freezer da máquina de liofilização. Quando muitos frascos e ampolas são liofilizados, por conveniência dentro e fora da caixa, os frascos ou ampolas são geralmente divididos em várias bandejas de metal e depois embalados na caixa. Para melhorar a transferência de calor, algumas panelas metálicas são desmontáveis e o fundo é removido ao entrar na caixa, para que o frasco fique diretamente em contato com a placa metálica da caixa de liofilização; para panelas que não podem ser rebaixadas, o fundo da panela deve ser plano para obter um produto uniforme. sexo. A garrafa de plasma grande usando o método de congelamento giratório deve ser congelada com antecedência e, em seguida, uma prateleira ou bloco de metal para condução de calor deve ser adicionado antes do congelamento.
Existem duas maneiras de recongelar fora da caixa. Alguns liofilizadores pequenos não possuem dispositivo para pré-congelamento do produto. O pré-congelamento só pode ser feito usando um freezer de baixa temperatura ou álcool e gelo seco. O outro é um ciclone dedicado, que congela grandes garrafas de produto em uma estrutura semelhante a uma concha enquanto gira. E depois na caixa de liofilização.
Existe também um método especial de pré-congelamento centrífugo, que é usado em liofilizadores centrífugos. Usando a rápida evaporação do líquido sob vácuo, ele absorve seu próprio calor e congela. A força centrífuga da rotação evita que o gás escape do produto, permitindo que o produto congele "silenciosamente" em uma determinada forma.
A velocidade é geralmente em torno de 800 rpm.
O congelamento terá um certo efeito destrutivo nas células e nos organismos vivos, e o mecanismo é muito complicado. Não existe uma teoria unificada, mas geralmente acredita-se que é causada principalmente por efeitos mecânicos e efeitos de solutos.
O processo de congelamento de substâncias biológicas inicia-se com o congelamento da água pura, e o crescimento de cristais de gelo provoca gradativamente a concentração de eletrólitos. Isto é seguido pela solidificação da mistura eutética. No final, tudo se tornou sólido.
Os efeitos mecânicos são causados por forças mecânicas geradas pelo crescimento de cristais de gelo dentro e fora da célula. Especialmente para organismos vivos com membranas celulares, as imagens são maiores. Geralmente, quanto maior o cristal de gelo, mais fácil é a ruptura da membrana celular, resultando em morte celular, quanto menor o cristal de gelo, menos danos mecânicos à membrana celular.
O congelamento lento produz cristais de gelo maiores, o congelamento rápido produz cristais de gelo menores. O congelamento rápido tem menos efeito nas células. O congelamento lento pode facilmente causar a morte celular.
O efeito do soluto é que o fluido intersticial é gradualmente concentrado devido ao congelamento da água, aumentando assim a concentração de eletrólitos, e as proteínas são mais sensíveis aos eletrólitos. O aumento da concentração de eletrólitos causa desnaturação de proteínas e morte celular; além disso, o aumento da concentração de eletrólitos causa desidratação e morte celular. Quanto maior a concentração de líquido intersticial. Os danos causados pelos motivos acima também são mais graves. O efeito do soluto é mais pronunciado em uma determinada faixa de temperatura. Esta faixa de temperatura está entre o ponto de congelamento da água e a temperatura de solidificação total do líquido. Se esta faixa de temperatura puder ser cruzada em uma velocidade mais alta, o efeito do efeito do soluto pode ser bastante enfraquecido.
Além disso, o tamanho dos cristais formados durante o congelamento também afeta muito a taxa de secagem e a taxa de dissolução do produto seco. Grandes cristais de gelo são fáceis de sublimar, e pequenos cristais de gelo não são propícios à sublimação; mas os cristais de gelo grandes dissolvem-se lentamente e os cristais de gelo pequenos dissolvem-se rapidamente. Quanto menor o cristal de gelo, mais ele reflete a estrutura original do produto após a secagem.
Para resumir, é preciso haver uma taxa de resfriamento ideal. A fim de obter a maior viabilidade celular, as melhores propriedades físicas do produto e taxa de dissolução. É claro que melhorar a taxa de sobrevivência tem muito a ver com a adição de um agente anti-baixa temperatura (um dos agentes protetores) ao produto. Por exemplo, glicerol, dimetilsulfóxido, açúcares, etc. Essas substâncias resistentes a baixas temperaturas ajudam o produto a expandir a faixa de taxas de resfriamento ideais para que mais células possam sobreviver.
A fim de obter diferentes taxas de resfriamento. São necessários diferentes métodos de pré-congelamento; por exemplo, às vezes é necessário iniciar o resfriamento da caixa de liofilização após a embalagem e, às vezes, a máquina precisa ser baixada para uma temperatura baixa com antecedência e, em seguida, o produto é colocado na caixa de liofilização.
A finalidade do pré-congelamento também é fixar o produto para sublimação a vácuo. Se não for congelado. Ao aspirar, o produto sairá da garrafa sem uma determinada forma; se estiver muito frio, não apenas desperdiçará energia e tempo, mas também reduzirá a taxa de sobrevivência de alguns produtos.
Portanto, três dados devem ser determinados antes do pré-congelamento. Uma é a taxa de pré-congelamento, e uma taxa de congelamento ideal deve ser testada de acordo com os diferentes produtos. A segunda é a temperatura mínima de pré-congelamento, que deve ser determinada de acordo com o ponto eutético do produto. A temperatura mínima de pré-congelamento deve ser inferior à temperatura do ponto eutético. O terceiro é o tempo de pré-congelamento, que é determinado de acordo com a condição da máquina para garantir que todos os produtos sejam congelados antes de serem aspirados. Não sairá da garrafa devido à aspiração. Quanto menor a diferença de temperatura entre cada camada da caixa de liofilização e as várias partes de cada camada, menor o tempo de pré-congelamento. Geralmente, a temperatura do produto atinge o tempo de pré-congelamento. A sublimação a vácuo pode ser iniciada 1-2 horas após a temperatura mais baixa.