冷凍干燥機：微生物檢測試劑凍干影響因素！微生物檢測試劑的真空冷凍干燥主要分為 3 個階段: 預(yù) 凍、升華干燥、解析干燥。每個階段對冷凍干燥都有不同程度 的影響。

1、預(yù)凍階段

     在微生物檢測試劑凍干過程中，凍干效果的好壞在很大 程度上取決于干燥前的預(yù)凍階段。預(yù)凍的目的是為了將微生 物檢測試劑溶液中的游離態(tài)的水凍結(jié)成冰，固定產(chǎn)品，以便產(chǎn) 品在高真空條件下干燥，并使成品具有與干燥前相同的形狀。 預(yù)凍階段應(yīng)注意的影響因素有配方、凍結(jié)速率、凍結(jié)方式、凍 結(jié)時間以及退火等。預(yù)凍并不是簡單的凍牢、凍結(jié)實的操作， 預(yù)凍至關(guān)重要，很多的產(chǎn)品成型問題、質(zhì)量問題都是預(yù)凍條件 控制不當造成的。預(yù)凍方式有速凍與慢凍，預(yù)凍速度過快和 過慢都會一定的影響，如對保加利亞乳桿菌進行凍干，采用 速凍( 6000℃ /min) 與慢凍( 1℃ /min) 兩種方式，結(jié)果速凍細菌的存活率明顯 低于慢 凍。如 酵 母 菌 合 適 的 冷 凍 速 度 為3℃ /min ～ 10℃ /min，乳酸菌的合適冷凍速度為 3℃ /min ～ 5℃ /min。菌種比較常見的冷凍速度為 11℃ /min ～ 10℃ /min。 周新麗等作者認為采用擱板預(yù)冷的方式凍結(jié)血小板，凍干 速率為 10℃ /min，對血小板冷凍干燥保存恢復(fù)率最高。對小 劑量液體試劑的微生物檢測試劑多采用慢凍的方式。預(yù)凍 的溫度、時間與產(chǎn)品的質(zhì)量有密不可分的關(guān)系。預(yù)凍溫度過 高產(chǎn)品沒有完成凍結(jié)，抽真空時會引起起泡、收縮、濃縮、噴瓶 等不可逆轉(zhuǎn)反應(yīng)的發(fā)生，不僅影響產(chǎn)品外觀，嚴重時導(dǎo)致凍干 失敗; 溫度過低則造成電源浪費，而且還會影響產(chǎn)品成型。此 外，還可能會降低或消除檢測試劑中有效成分的活性。如保 加利亞乳桿菌常放置于 － 40℃ ～ － 35℃ 冷凍，一般預(yù)凍的合 適的溫度為共晶點溫度以下 10℃ ～ 15℃，時間取決于產(chǎn)品的 數(shù)量和體積，一般為 1 h ～ 2 h。 

2、升華階段

     升華階段是微生物檢測試劑凍干成品的最關(guān)鍵的階段。 升華階段主要是將產(chǎn)品中的自由水通過蒸發(fā)的方式而逸去， 升華干燥的時間與產(chǎn)品的種類、分裝的劑量、升華時的溫度及 真空度有關(guān)。在微生物檢測試劑品種與分裝量及真空度一定 的情況下，通過熱量傳遞的快慢來決定升華時間。如雙岐桿 菌在分裝量確定及在一定的真空度下，通常需要干燥約 30 h 左右。凍干期間升華的驅(qū)動力為產(chǎn)品與冷凝器之間的溫差， 為了保持升華面與冷凝器之間的溫差，必須對產(chǎn)品提供一定 熱量，通常控制整個干燥系統(tǒng)的溫度在產(chǎn)品共晶點溫度以下 5℃ ～ 10℃。產(chǎn)品干燥升華的溫度應(yīng)低于產(chǎn)品共晶點溫度并 確保產(chǎn)品凍牢，超過共晶點，將會造成微生物檢測試劑凍干成 品融化降解，色澤加深，含量減少等。通常升華干燥階段冷凝 器的溫度為 － 50℃左右。由于盛裝樣品的容器是常常不平整 的，致使傳熱的效果很差并且難于保證。目前常用的凍干容 器是不銹鋼的活抽屜式盤。為了提高傳熱效率，真空度應(yīng)在 此階段盡可能低，一般認為是真空度壓力為產(chǎn)品升華溫度的 飽和蒸氣壓的 1 /2。如雙岐桿菌、乳酸菌等在凍干過程中常采 用的真空度在 100Pa 以下。升華階段時間的控制要注意以下 因素: 產(chǎn)品的品種、產(chǎn)品的裝置、升華時提供的熱量、凍干機本 身的性能。

3、解析階段

     凍干微生物培養(yǎng)基試劑中的殘留水分對微生物檢測試劑 凍干品質(zhì)量影響很大，殘留的水分過多，容易使凍干的成品在 儲存過程中萎縮或失效。而升華干燥過程可以去除 90% 以上 的游離水分，產(chǎn)品內(nèi)還存在 10% 左右的水分，為了使產(chǎn)品達到 合格的殘余水分含量，必須對產(chǎn)品進一步干燥。在解析階段， 可以使產(chǎn)品的溫度一直維持到凍干結(jié)束為止。產(chǎn)品的最高允 許溫度一般視產(chǎn)品自身的性質(zhì)而定，一般為 20℃ ～ 45℃ 左右。 若溫度超過一定的極限值，產(chǎn)品的成分將發(fā)生熱分解，有效成 分裂變。因此要以平衡含水率作為干燥終結(jié)指標。此階段的 壓強需適當調(diào)高，這樣有利于產(chǎn)品傳熱，加快升溫速度。常對 菌種終止干燥時間的情況判斷為: 凍干物呈酥塊狀或松散狀; 真空度接近空載時的最高值; 樣品溫度與箱內(nèi)溫度接近。 

4、凍干后處理

    干燥后的試劑，需要進行封裝和儲存。因干燥后產(chǎn)品表 面積大，極易吸潮，所以解析階段結(jié)束后的干后處理也很重 要。干燥產(chǎn)品在出箱前必須在真空狀態(tài)下，或充惰性氣體( 氮 氣或氬氣) 的條件下迅速封口或加塞。具體方法根據(jù)產(chǎn)品種 類的不同而異。放入干燥箱中應(yīng)是干燥的經(jīng)過除菌處理的氣 體，而不能將高濕度的空氣直接放入。如菌種冷凍干燥完畢后，取出樣品后立即置于干燥器內(nèi)，再進行真空封口及真空度 檢驗。此外微生物檢測試劑的儲藏條件由試劑本身活性決定 是室溫還是低溫保存。真空冷凍干燥菌種一般置 4℃ 和室溫 保藏，其中 4℃保存更佳。

5、凍干曲線

     在凍干過程中，把產(chǎn)品和板層( 擱板) 的溫度、冷凝器( 冷 阱) 溫度和真空度對應(yīng)時間作出曲線，簡稱為凍干曲線，一般 以溫度為縱坐標，時間為橫坐標。在凍干過程中，冷阱溫度一 般處于制冷機所能達到的最低值，不可調(diào)節(jié)。凍干不同的產(chǎn) 品采用不同的凍干曲線，同一產(chǎn)品使用不同凍干曲線時產(chǎn)品 的質(zhì)量也不相同，板層溫度和產(chǎn)品溫度之差的變化也可能是 產(chǎn)品質(zhì)量變化的原因之一。因為凍干曲線與冷凍干燥機的性能有 關(guān)，不同凍干機應(yīng)用不同的凍干曲線。

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