冷冻干燥

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冷冻干燥

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冷冻干燥,是一种低温脱水过程涉及到冷冻产品,降低压力,然后通过升华除去冰。这与大多数传统方法通过加热使水蒸发的脱水相反。

由于加工中使用的低温,再水合产品的质量极好,并且可以保持产品的原始形状。冷冻干燥的主要应用包括生物学(例如细菌酵母)、生物医学(例如外科手术)、食品加工(例如咖啡)和保存。

冷冻干燥

冷冻干燥的阶段

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完整的冷冻干燥过程分为四个阶段:预处理、冷冻、初级干燥和次级干燥。

预处理

预处理包括在冷冻之前处理产品的任何方法。这可能包括浓缩产品,改进配方(即添加成分以增加稳定性,保持外观和/或改善加工效果),减少高蒸气压溶剂或增加表面积。食品块通常经过IQF处理,以使其在冷冻干燥之前自由流动。在许多情况下,对产品进行预处理的决定是基于冷冻干燥的理论知识及其要求,或者是基于循环时间或产品质量考虑而要求的。

冷冻和退火

在冷冻阶段,材料被冷却到其三相点以下,这是该材料的固相,液相和气相可以共存的最低温度。这确保了在以下步骤中将发生升华而不是熔化。为了促进更快和更有效的冷冻干燥,较大的冰晶是优选的。大的冰晶在产品内形成网络,从而在升华过程中促进更快地去除水蒸气。为生产更大的晶体,应将产品缓慢冷冻或可以在称为退火的过程中进行温度的上下循环。冷冻阶段是整个冷冻干燥过程中最关键的阶段,因为冷冻方法会影响复原速度,冷冻干燥周期,产品稳定性和适当的结晶

冷冻干燥的应用

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与使用较高温度的其他脱水方法相比,冷冻干燥对物质的损害较小。与为干燥目的而进行热处理的过程相比,该过程中对热敏感的营养因子损失更少。冷冻干燥通常不会引起被干燥材料的收缩或增韧。此外,风味、气味和营养成分通常保持不变,这使得该过程很容易保存食物。但是,水不是xxx能够升华的化学物质,其他挥发性化合物(例如乙酸(醋)和醇)的损失会产生不良的结果。

冷冻干燥的产品可以更快,更容易地被水合(复原),因为该过程会留下微小的孔。孔是由升华的冰晶形成的,在其位置留有缝隙或孔。当涉及到药物用途时,这一点尤其重要。冻干还可以用于延长某些药物的多年保存期限。

制药和生物技术

制药公司经常使用冷冻干燥来延长产品的保质期,例如活病毒疫苗、生物制剂和其他注射剂。通过从物料中除去水并将物料密封在玻璃小瓶中,可以轻松地存储、运输物料,然后将其复原为注射用的原始形式。制药业的另一个例子是使用冷冻干燥来生产片剂或威化饼,其优点是赋形剂少以及吸收迅速且易于给药的剂型。

冷冻干燥的药物产品为冻干粉,可在小瓶中重建,最近可在预装注射器中重建,以便患者自行给药。

冻干生物产品的例子包括许多疫苗,例如活麻疹病毒疫苗,伤寒疫苗以及A和C型脑膜炎球菌多糖疫苗组合。其他冷冻干燥的生物产品包括抗血友病因子VIII、干扰素α、抗血凝块药物链激酶和黄蜂毒变应原提取物。

许多基于治疗性蛋白质(例如单克隆抗体)的生物药物产品都需要冻干才能保持稳定性。冻干生物药物的实例包括畅销药如依那西普(Enbrel的由Amgen公司),英夫利昔单抗(Remicade由Janssen的生物技术),利妥昔单抗和曲妥珠单抗(赫赛汀由Genentech公司)。

冷冻干燥还用于制造药品的原料。将活xxx物产品成分(API)冻干,以在室温下保存达到化学稳定性。API的大量冻干通常使用托盘而不是玻璃瓶进行。

支持无细胞生物技术应用(例如即时诊断和生物制造)的细胞提取物也经过冷冻干燥,以提高在室温下的稳定性。

益生菌的干粉通常是通过将活的微生物(如乳酸菌和双歧杆菌)大量冷冻干燥而制成的。

冷冻食品的干燥

食品工业中冷冻干燥的主要目的是在保持质量的同时延长食品的保质期。众所周知,在所有干燥技术中,冷冻干燥可导致食品的最高质量,因为它不仅保持了结构的完整性,而且保留了风味。由于冷冻干燥价格昂贵,因此主要用于高价值产品。高价值冷冻干燥产品的例子是时令水果和蔬菜,因为它们的供应有限;以及用于宇航员/宇航员和/或远足者的食品。

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词条目录
  1. 冷冻干燥
  2. 冷冻干燥的阶段
  3. 预处理
  4. 冷冻和退火
  5. 冷冻干燥的应用
  6. 制药和生物技术
  7. 冷冻食品的干燥

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