Los métodos de precongelación de los productos incluyen la liofilización, la precongelación dentro de la caja y la precongelación fuera de la caja.
El método de precongelación de la caja consiste en colocar directamente los productos en el estante multicapa en la caja de liofilización de la máquina de liofilización y congelarlos en el congelador de la máquina de liofilización. Cuando se liofiliza un gran número de viales y ampollas, para facilitar la entrada y salida de la caja, los viales o ampollas generalmente se subenvasan en varios discos metálicos y luego se cargan en la caja. Para mejorar la transferencia de calor, algunas placas de metal se hacen en tipos separables, y la parte inferior se retira al ingresar a la caja para que el vial pueda contactar directamente con la placa de metal de la caja de liofilización; En el caso de las placas que no puedan tirar hacia abajo, la parte inferior de la placa será plana para obtener la uniformidad del producto. La botella de plasma grande con el método de congelación rotativa se congelará por adelantado y luego se agregará con un marco o bloque de metal para la conducción de calor.
Hay dos métodos de precongelación fuera de la caja. Algunos liofilizadores pequeños no tienen un dispositivo para productos de precongelación. Solo use un refrigerador a baja temperatura o alcohol y hielo seco para la precongelación. El otro es un congelador rotativo especial, que puede congelar los productos de botellas grandes en una estructura de carcasa mientras gira. A continuación, introduzca la caja de liofilización.
También hay un método especial de precongelación centrífuga, que es adoptado por el liofilizador centrífugo. El líquido se evapora rápidamente al vacío, absorbe su propio calor y se congela. La fuerza centrífuga de rotación evita que el gas en el producto se desborde para que el producto pueda congelarse "tranquilamente" en una forma determinada.
La velocidad es generalmente de unas 800 rpm.
La congelación tendrá un cierto efecto destructivo en las células y los organismos, y su mecanismo es muy complejo. No hay una teoría unificada,
Sin embargo, generalmente se cree que es causada principalmente por el efecto mecánico y el efecto soluto.
El proceso de congelación de sustancias biológicas comienza con la congelación del agua pura, y el crecimiento de cristales de hielo conduce gradualmente a la concentración de electrolitos. Entonces la mezcla eutéctica se solidifica. Finalmente, todos se vuelven sólidos.
El efecto mecánico es causado por la fuerza mecánica generada por el crecimiento de cristales de hielo dentro y fuera de la célula. Especialmente para la vida con una membrana celular, la imagen es grande. En general, cuanto más grande es el cristal de hielo, más fácil es la ruptura de la membrana celular, lo que resulta en la muerte celular; El cristal de hielo es pequeño y el daño mecánico a la membrana celular también es pequeño.
Los cristales de hielo producidos por congelación lenta son más grandes y los producidos por congelación rápida son más pequeños; En este sentido. La congelación rápida tuvo poco efecto sobre las células. La congelación lenta es fácil de causar la muerte celular.
El efecto soluto se debe a la concentración gradual de líquido intersticial debido a la congelación del agua, lo que aumenta la concentración de electrolitos. La proteína es más sensible a los electrolitos. El aumento de la concentración de electrolitos causa desnaturalización de proteínas y muerte celular; Además, el aumento de la concentración de electrolitos deshidratará las células y morirá. Cuanto mayor sea la concentración de líquido en la brecha. Cuanto más grave sea el daño causado por las razones anteriores. El efecto soluto es más obvio en un cierto rango de temperatura. Este rango de temperatura se encuentra entre el punto de congelación del agua y la temperatura de curado completa del líquido. Si el rango de temperatura se puede cruzar a una velocidad más alta, el efecto del efecto soluto puede debilitarse enormemente.
Además, el tamaño del cristal formado durante la congelación también afecta en gran medida la velocidad de secado y la velocidad de disolución de los productos secos. Los cristales de hielo grandes son fáciles de sublimar, mientras que los cristales de hielo pequeños no son propicios para la sublimación; Sin embargo, los cristales de hielo grandes se disuelven lentamente y los cristales de hielo pequeños se disuelven rápidamente. Cuanto más pequeño es el cristal de hielo, más puede reflejar la estructura original del producto después del secado.
En resumen, es necesario tener una velocidad de enfriamiento óptima. Con el fin de obtener la mayor tasa de supervivencia celular, las mejores propiedades físicas y la tasa de disolución del producto. Por supuesto, mejorar la tasa de supervivencia tiene mucho que ver con la adición de agentes antihipotérmicos (uno de los agentes protectores) a los productos. Por ejemplo, glicerol, dimetilsulfóxido, azúcares, etc. Estas sustancias resistentes a bajas temperaturas pueden ayudar al producto a ampliar el rango de velocidades de enfriamiento óptimas para que más células puedan sobrevivir.
Con el fin de obtener diferentes velocidades de enfriamiento. Deberían adoptarse diferentes métodos de precongelación; Por ejemplo, a veces la temperatura de la caja de liofilización debe reducirse después del embalaje, a veces la máquina debe bajarse a una temperatura baja por adelantado y luego los productos se cargan en la caja de liofilización.
El propósito de la precongelación también es fijar el producto para la sublimación al vacío. Si no está congelado. Al aspirar, el producto saldrá de la botella sin una forma determinada; Si hace demasiado frío, no solo desperdiciará energía y tiempo, sino que también reducirá la tasa de supervivencia de algunos productos.
Por lo tanto, se deben determinar tres datos antes de la precongelación. Una es la tasa de precongelación. Se debe probar una tasa de congelación óptima de acuerdo con diferentes productos. La segunda es la temperatura mínima de precongelación, que debe determinarse de acuerdo con el punto de co-fusión del producto modificado. La temperatura mínima de precongelación debe ser inferior al punto de co-fusión. El tercero es el tiempo de precongelación, que se determina de acuerdo con la situación de la máquina para garantizar que todos los productos se hayan congelado antes del bombeo al vacío. No saldrá de la botella debido al bombeo de vacío. Cuanto menor sea la diferencia de temperatura entre cada capa de placa y cada parte de cada capa de placa de la caja de liofilización, el tiempo de precongelación se puede acortar en consecuencia. Generalmente, la sublimación al vacío se puede iniciar 1-2 horas después de que la temperatura del producto alcance la temperatura mínima previa a la congelación.
