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耐热保护剂活疫苗冻干技术

时间:2024-01-15 21:23:07

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耐热保护剂活疫苗冻干技术

耐热保护剂冻干活疫苗需要经历从研制到生产一系列过程,产品有7种,为了便于管理和生产,把它分为5种类型,主要以冻干工艺接近进行划分,其中尤以鸡传染性支气管炎活疫苗不易冻好。本文简要介绍该耐热保护剂冻干活疫苗的特征以及冻干方法。

由于鸡传染性支气管炎活疫苗的溶液粘度大,冻结后,表面会形成一种类似塑料的薄膜,透气性较差,升华缓慢,因而产品装箱时,瓶子相互间不要装得太紧,让瓶子与板层充分接触,这样有利产品温度传导。

1预冻

预冻的目的就是使液态变固态,冻结好才能真空干燥。冻干产品大多数都是溶液和悬浮液的混合物,在冻结时会发生变化,有些产品会形成玻璃态,有些产品也会形成结晶态。如果产品冻结成玻璃态,由于没有升华气流通道,干燥将受到影响或导致失败;如果产品冻结成结晶态,则由于晶体之间有间隙,升华气流能较顺利地通过,产品容易干燥。

预冻是放热的过程,只有把产品放出的熔化热移走之后才会冻结,因此预冻时,当板层达到设定温度后,需要维持一定的时问,其长短与产品的装量、容器及产品的共晶点有关。

预冻时间可根据下面描述的一种从产品的冻结区传递到冷却介质的能量的简单方法来设定。

式中:t-冷冻时问;△J初始冷冻点和最终温度之间的焓差;△T冷冻点和冷冻介质之间的温度差;d一平行于有效热传递方向上产品的厚度;P一冷冻产品的密度;λ一冷冻产品的热导率;K一冷却介质和冻结区之间的表面传热系数。

上式显然在平常使用中比较麻烦,因为必须熟悉各种变量的系数,才能计算出准确的时间。下面介绍一个估算的方法,是将含有固体成份4%的溶液装入小瓶内,灌装高度27mm时得出来的数据。0~-l0℃,大约0.15℃/min;0~-l4℃,大约0.18℃/min;-l4℃~-30℃,大约0.73℃/min;0~-30℃,大约0.3℃/min。

为防止在第一阶段升华时产品熔化,保证冻结好,鸡传染性支气管炎活疫苗(装量2mL)板层温度为-40℃、维持时间是2~2.5h。预冻时间太短,产品没冻实,很可能在第一阶段升华中后期解冻、起泡和崩解;时间太长,延长冻干周期,耗能高。

2第一阶段升华

升华就是从冻结产品移走水分的一个干燥过程,水分被移走后,就会留下所需的产品。冷冻干燥基本原理就是在低温的情况下,通过压力差所提供的动力把水分移走。冻干机中有两个大的密闭容器,一个是冻干箱,一个是冷阱,它们由主阀相连。在干燥阶段,冻干箱的板层上放有含水的冻结产品,这些产品的温度决定了冻干箱的饱和蒸汽压,此时冷阱制冷的表面温度也决定了冷阱内的饱和蒸汽压,二者存在压差,把主阀打开时升华就开始了。

假设在干燥过程中,冻干箱的产品温度在-40℃,冷阱的制冷表面温度也在-40℃,这时两个容器内的饱和蒸汽压相等,都是0.12mbar,如果打开主阀,冻干箱与冷阱无论温度和蒸汽压都相等,即处于平衡状态,没有建立压力差,也就没有水汽流动。当冷阱的温度降低到-60℃,则冷阱内的饱和蒸汽压降为0.011mbar,二者压差达0.11mbar,如果打开主阀,由于冻干箱的压力大于冷阱的压力,冻干箱的水汽将流向冷阱,并在冷阱的制冷表面凝华成冰霜,只要冷阱的制冷表面温度维持在-60℃,冷阱的饱和蒸汽压就能维持在0.0llmbar,就可提供升华的动力。由此可见冷阱的温度必须低于冻干箱的温度,而真空泵的任务是尽可能地排除不凝集的气体。

为了加快升华速度,缩短冻干时间,必须在第一阶段干燥时对产品进行加热,也就是通过增大二者压差来提速。而板层加热温度对产品的影响极大,它应根据以下的原则来确定:第一,产品温度应低于共晶点和崩解点温度50℃;第二,冻干箱压力应是产品温度所对应的饱和蒸汽压的10%~30%;第三,冷阱温度应低于产品温度20℃。如果上述三点均满足的话,则板层温度可以再升高;如果有一点已接近或达到最大值时,则不能再提高板层温度。例如产品温度是-30℃,对应的饱和蒸汽压是0.37mbar,10%~30%是0.037~0.111mbar,上限时还有对流存在。

产品加热过大过小都会对冻干有影响,增加产品温度固然有利升华,但加热过大必将引起产品微解冻、起泡和崩解,导致冻干失败;加热过小则会导致延长冻干时间。产品加热时,冻干箱的真空度也会随着温度的增高而发生变化,箱压强控制在0.15~0.25mbar为宜,过大过小都不好,真空度高于0.25mbar很容易使产品熔化。

升华阶段的时间长短与产品的品种,产品的共晶点和崩解点,容器内分装的厚度,预冻的工艺,升华时板层的温度,升华时冻干箱的真空度等有关。共晶点和崩解点高的产品则升华时间短,容器内分装厚度小升华时间短,预冻时形成了有利于升华的结晶则升华时间短,升华时板层温度和冻干箱真空度控制合理则升华时间短。从外表观察,容易干燥的产品每小时大约可干燥1mm的厚度,比较难干燥的产品则小于1mm的厚度。

鸡传染性支气管炎活疫苗第一阶段升华:板层温度为-6℃,维持时间是15~17h(真空控制暂不用)。用此方法,板层温度被加热到设定值3h后,箱压力此时达到最大值0.2mbar左右,到该时段结束,箱压力大约在0.08mbar左右。也可用真空控制的方法完成第一阶段升华,箱压力控制在0.12

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