CN110530921B - 一种外挂式真空冷冻干燥程度的判断方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种外挂式真空冷冻干燥程度的判断方法，包括以下步骤：根据待干燥样品的体积选择容器，容器的体积不小于待干燥样品的体积；在容器中加入水，水的体积不小于待干燥样品的体积；在容器中加入变色硅胶颗粒；容器中的水和变色硅胶颗粒为指示样品；将指示样品与待干燥样品一起放入到超低温冰箱冷冻，冷冻结束后放入真空冷冻干燥机的外挂罐内；观察变色硅胶颗粒的颜色，变色硅胶颗粒的颜色变为深蓝色时真空冷冻干燥结束。该方法能克服现有目测样品干燥程度主观性判断的缺陷，而提供一种干燥程度的客观判断方法，样品干燥程度的判断效果好，判断的客观性、可信性高，并且更加直观、实用，同时具有提高冻干品质量和减少能耗。

Description

一种外挂式真空冷冻干燥程度的判断方法
技术领域
本发明涉及一种药品、生物样品的真空冷冻干燥程度的判断方法，尤其是一种外挂式真空冷冻干燥程度的判断方法。
背景技术
真空冷冻干燥技术是目前广泛应用于制备固体蛋白质药物、口服速溶药物及药物包埋剂脂质体等药品；食品干燥贮存；植物脱水保鲜等众多领域。真空冷冻干燥机常用的有内置搁板式和外挂式，内置式有精确的温度显示系统，可准确判断样品的干燥程度。而外挂式真空冷冻干燥机目前仅仅凭主观观察判断样品是否干燥，没有一个较客观的判断标准。外挂式真空冷冻干燥机没有较客观的判断标准作为依据，样品的冻干工艺就难以达到优化。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种能克服现有目测样品干燥程度主观性判断的缺陷，而提供一种干燥程度的客观判断方法，样品干燥程度的判断效果好，判断的客观性、可信性高，并且更加直观、实用，同时具有提高冻干品质量和减少能耗的一种外挂式真空冷冻干燥程度的判断方法，具体技术方案为：
一种外挂式真空冷冻干燥程度的判断方法，包括以下步骤：根据待干燥样品的体积选择容器，所述容器的体积不小于待干燥样品的体积；在容器中加入水，所述水的体积不小于待干燥样品的体积；在容器中加入变色硅胶颗粒；所述容器中的水和变色硅胶颗粒为指示样品；将指示样品与待干燥样品一起放入到超低温冰箱冷冻，冷冻结束后放入真空冷冻干燥机的外挂罐内；观察变色硅胶颗粒的颜色，所述变色硅胶颗粒的颜色变为深蓝色时真空冷冻干燥结束。
通过采用上述技术方案，真空冷冻干燥机待干燥样品的含水量通常在98％以上、忌含有机溶剂，因此指示样品水的体积与此相同或相似，从而实现干燥速度的相近，减少过多的干燥时间，节约能耗。待干燥样品干燥后失去的重量即为失去的水分，因此将指示样品中放入的水的重量与干燥物品失去的重量相同能够使干燥速度相近。
变色硅胶的主要成分是氯化钴，一般蓝色硅胶外观为蓝色玻璃状颗粒，对空气中的水蒸汽有极强的吸附作用，同时又能通过所含氯化钴结晶水数量变化而显示不同的颜色，即由吸湿前的蓝色随吸湿量的增加逐渐转变成浅红色。显示水分大概含量的颜色为：深蓝≤5％、蓝色≤20％、红色＝35％、粉红色≥50％。利用变色硅胶的这种特性作为外挂式真空冷冻干燥机判断干燥程度的指示剂，利用变色硅胶颗粒脱水变色的特性、颜色成深蓝后为干燥判断标准。
优选的，对容器进行称重并记录；对容器加入水后称重并记录，得到加入水的重量；对容器加入水和变色硅胶颗粒后称重并记录；所述变色硅胶颗粒的颜色变为深蓝色时对指示样品称重，若此时失重不小于加入水的重量则结束真空冷冻干燥。
通过采用上述技术方案，待干燥样品干燥后失去的重量即为失去的水分，因此将指示样品中放入的水的重量与干燥物品失去的重量相同能够使干燥速度相近。
优选的，所述容器为透明容器。
通过采用上述技术方案，透明容器方便观察变色硅胶颗粒的颜色。
优选的，所述冷冻时间不小于12小时。
优选的，所述水的体积为待干燥样品的体积的1-1.5倍。
通过采用上述技术方案，指示样品水的重量不小于待干燥样品的重量能够保证干燥的质量，防止发生干燥不完全的现象。
水的体积不能比待干燥样品大太多，大太多导致干燥时间变长，而待干燥样品已经干燥完成，而指示样品仍未干燥完成，浪费时间和能耗。
所述变色硅胶颗粒设有多个，所述多个变色硅胶颗粒包括多个新变色硅胶颗粒或多个旧变色硅胶颗粒中的一种或新硅胶颗粒与旧硅胶颗粒的混合变色硅胶颗粒。
所述变色硅胶颗粒设有多个，所述多个变色硅胶颗粒包括多个直径一致的硅胶颗粒或混合多种直径的变色硅胶颗粒。
优选的，所述多个变色硅胶颗粒的干燥程度均一致。
通过采用上述技术方案，干燥程度与变色硅胶颗粒的变色一致，从而排除变色硅胶颗粒不同导致无法正确判断干燥情况。
优选的，所述变色硅胶颗粒设有多个，所述多个变色硅胶颗粒的干燥程度均一致。
优选的，所述变色硅胶颗粒的颜色变为深蓝色后继续真空冷冻0.5-2小时。
通过采用上述技术方案，延长干燥时间能够有效保证干燥质量，避免干燥不完全的现象。
与现有技术相比本发明具有以下有益效果：
本发明提供的一种外挂式真空冷冻干燥程度的判断方法能克服现有目测样品干燥程度主观性判断的缺陷，而提供一种干燥程度的客观判断方法，样品干燥程度的判断效果好，判断的客观性、可信性高，并且更加直观、实用，同时具有提高冻干品质量和减少能耗，适用于药品、生物样品的真空冷冻干燥的时间控制。
附图说明
图1是变色硅胶颗粒的大小与干燥时间的柱状图；
图2是新变色硅胶颗粒与旧变色硅胶颗粒与干燥时间的柱状图。
具体实施方式
实施例一
一种外挂式真空冷冻干燥程度的判断方法，包括以下步骤：
根据待干燥样品的体积选择容器，所述容器的体积不小于待干燥样品的体积；
在容器中加入水，所述水的体积不小于待干燥样品的体积；
在容器中加入变色硅胶颗粒；
所述容器中的水和变色硅胶颗粒为指示样品；
将指示样品与待干燥样品一起放入到超低温冰箱冷冻，冷冻结束后放入真空冷冻干燥机的外挂罐内；
观察变色硅胶颗粒的颜色，所述变色硅胶颗粒的颜色变为深蓝色时真空冷冻干燥结束。
待干燥样品的含水量通常在98％以上，因此指示样品水的体积与此相同，从而实现干燥速度的相近，减少过多的干燥时间，节约能耗。
变色硅胶的主要成分是氯化钴，一般蓝色硅胶外观为蓝色玻璃状颗粒，对空气中的水蒸汽有极强的吸附作用，同时又能通过所含氯化钴结晶水数量变化而显示不同的颜色，即由吸湿前的蓝色随吸湿量的增加逐渐转变成浅红色。显示水分大概含量的颜色为：深蓝≤5％、蓝色≤20％、红色＝35％、粉红色≥50％。利用变色硅胶的这种特性作为外挂式真空冷冻干燥机判断干燥程度的指示剂，利用变色硅胶颗粒脱水变色的特性、颜色成深蓝后为干燥判断标准。
其中，所述容器为透明容器。透明容器方便观察变色硅胶颗粒的颜色。
所述冷冻时间不小于12小时。
所述水的体积为待干燥样品的体积的1-1.5倍。对于待干燥样品较为粘稠，干燥时间较长的情况下，可采用指示样品中水的体积为待干燥样品的体积的1倍以上，以保证干燥的质量。
多个变色硅胶颗粒的干燥程度均一致。多个变色硅胶颗粒能够保证观察效果。干燥程度一致能够使变色硅胶颗粒的变色一致，防止变色不同导致无法正确判断干燥情况。
多个变色硅胶颗粒可以为多个新变色硅胶颗粒，也可以为多个旧变色硅胶颗粒中，或者为新硅胶颗粒与旧硅胶颗粒的混合变色硅胶颗粒。
多个变色硅胶颗粒可以为直径一致的硅胶颗粒，或者为混合多种直径的变色硅胶颗粒。
所述变色硅胶颗粒的颜色变为深蓝色后继续真空冷冻0.5-2小时为干燥进一步保障时间。延长干燥时间能够有效保证干燥质量，避免干燥不完全的现象。
实施例二
本实施例与实施一的不同之处在于增加称重来进一步保证完全干燥，对容器进行称重并记录；对容器加入水后称重并记录，得到加入水的重量；对容器加入水和变色硅胶颗粒后称重并记录；所述变色硅胶颗粒的颜色变为深蓝色时对指示样品称重，若此时失重不小于加入水的重量则结束真空冷冻干燥。
待干燥样品干燥后失去的重量即为失去的水分，因此将指示样品中放入的水的重量与干燥物品失去的重量相同能够使干燥速度相近。通过称重能够提高检测的准确性，减小判断变色硅胶颗粒的颜色变化产生的误差。
变色硅胶颗粒的干燥测试：
采用50ml的离心管做实验，在离心管上设置编号，然后称重并记录，将离心管分成四组以上，每组均设有7个离心管，每组的7个离心管均放入水，水的容积分别为1ml、5ml、10ml、15ml、20ml、25ml、30ml，称重并记录；
其中一组离心管作为模拟待干燥样品管，其余作为指示管，指示管放入变色硅胶颗粒，称重并记录；
其中两组指示管中放入新的变色硅胶颗粒，其中一组放入直径为2mm的变色硅胶颗粒，另一组放入直径为4mm的变色硅胶颗粒；
另一组的指示管中放入旧的变色硅胶颗粒，称重并记录；
放入的变色硅胶颗粒的数量方便观察即可，本实验使用10粒左右，验证不同大小、新旧变色硅胶颗粒的干燥程度是否一致；
将所有离心管均放置于－80℃低温冰箱冷冻，冷冻时间≧12小时；
预先开启外挂式真空冷冻干燥机；所有预冻的样品快速称量并记录，快速放入真空罐开始干燥，每一小时快速对样品称重观察变化并记录、精确称量减重情况，以此反复进行；
当模拟样品管管内容物接近没有或变色硅胶颗粒接近全部变蓝时，细心观测并记录时间；以失重等于加入的水重量来判断样品已经干燥并同时记录硅胶的蓝色度；
目测模拟样品管无冰渣、干燥接近无物，硅胶颗粒变成深蓝色，称重的结果≌或≦管重+硅胶重，可判断指示管中的水分已经完全升华。
选用新、旧两种变色硅胶颗粒分组对照，从而说明变色硅胶颗粒的新旧对干燥实验结果的影响。
多个装有不同容积的水的指示管作为对照，来说明有、无变色硅胶对干燥实验的结果的影响；同时能够提供干燥时间的预测。
混合不规格的变色硅胶颗粒作为对照，来说明不同规格的变色硅胶颗粒对指示结果的影响。
模拟样品管为不加硅胶管，指示管中的指示体积≧模拟样品体积。
为了提高测试的可靠性，每个测试类型均可以设置两组进行平行测试，即指示管设置两组，每种直径的变色硅胶颗粒设置两组，新的变色硅胶颗粒和旧的变色硅胶颗粒均设置两组。
测试的结构如图1和图2所示，放入变色硅胶颗粒后不影响真空冷冻干燥的速度，变色硅胶颗粒的新、旧以及大、小均不对干燥速度产生影响，作为干燥程度判断指示剂能准确的反映物品的干燥情况，方便判断干燥是否完成。
变色硅胶的主要成分是氯化钴，一般蓝色硅胶外观为蓝色玻璃状颗粒，对空气中的水蒸汽有极强的吸附作用，同时又能通过所含氯化钴结晶水数量变化而显示不同的颜色，即由吸湿前的蓝色随吸湿量的增加逐渐转变成浅红色。显示水分大概含量的颜色为：深蓝≤5％、蓝色≤20％、红色＝35％、粉红色≥50％。利用变色硅胶的这种特性作为外挂式真空冷冻干燥机判断干燥程度的指示剂，利用变色硅胶颗粒脱水变色的特性、颜色成深蓝后为干燥判断标准。
外挂式真空冷冻干燥机所承接的样品除水溶性这一共性外，其样品体积、容器等各不相同，在真空干燥过程中的表体积变化更是千变万化，特别是浓度大、粘性大的样品很难通过目测确定是否达到干燥。通过加装变色硅胶颗粒于类似溶液中可以得到接近客观真实的干燥时间点。
由于采用了精密称重的方法验证，进一步确定了利用变色硅胶颗粒判断外挂式真空冷冻样品干燥程度的方法客观和可靠。保证了样品冷冻干燥的质量，节约了可能多余的耗时、耗能的成本。
本发明采用的变色硅胶颗粒也称为干燥剂，是现有的成熟产品、成本低廉，通过它脱水后色变来说明干燥程度，解决了外挂式真空冷冻干燥机样品干燥程度判断的问题，方法简单，不干扰样品，节约了时间，降低了能耗。
本发明使用变色硅胶颗粒为客观指示剂、以纯水或样品类似溶剂组成，用于外挂式真空冷冻样品干燥程度的判断。
本发明判断外挂式真空冷冻样品干燥程度的特点为：目测、硅胶颗粒变色、实际样品减重的时间点趋于一致；简单易行，几乎不需要增加成本，指示管可一次性也可重复使用，只需指示管水溶剂的体积≧本批最大样品管的体积。
同时通过精密称量样品水分失重、以及目测干燥程度来相互验证指示管内变色硅胶颗粒的变色程度与样品干燥程度一致性，从而说明变色硅胶蓝色深浅度可以作为比较客观的干燥判断指标。
不存在对样品的污染、干扰等影响。此发明克服了现有的外挂式真空冷冻干燥样品是否干燥全凭目测判断，而此主观随意性总存在着一方面干燥效果不满意或另一方面引起的时间、能源浪费，此发明提供的方法，达到目测、指示剂、实际减重判断的时间节点基本重合、一致。利用变色硅胶作为指示剂来判断外挂式真空冷冻样品干燥程度是一种简单、较客观、可行的方法，且具有保证样品干燥质量、合理控制仪器运行的能耗的效果。
综上所述，本发明的一种外挂式真空冷冻干燥程度的判断方法可保证真空冷冻样品的干燥质量，可减少主观判断引起的时间和能源的浪费。

Claims (9)

1.一种外挂式真空冷冻干燥程度的判断方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据待干燥样品的体积选择容器，所述容器的体积不小于待干燥样品的体积；
在容器中加入水，所述水的体积不小于待干燥样品的体积；
在容器中加入变色硅胶颗粒；
所述容器中的水和变色硅胶颗粒为指示样品；
将指示样品与待干燥样品一起放入到超低温冰箱冷冻，冷冻结束后放入真空冷冻干燥机的外挂罐内；
观察变色硅胶颗粒的颜色，所述变色硅胶颗粒的颜色变为深蓝色时真空冷冻干燥结束；
对容器进行称重并记录；
对容器加入水后称重并记录，得到加入水的重量；
对容器加入水和变色硅胶颗粒后称重并记录；
所述变色硅胶颗粒的颜色变为深蓝色时对指示样品称重，若此时失重不小于加入水的重量则结束真空冷冻干燥；
所述待干燥样品为水溶性药品。
2.根据权利要求1所述的一种外挂式真空冷冻干燥程度的判断方法，其特征在于，所述容器为透明容器。
3.根据权利要求1所述的一种外挂式真空冷冻干燥程度的判断方法，其特征在于，所述冷冻时间不小于12小时。
4.根据权利要求1所述的一种外挂式真空冷冻干燥程度的判断方法，其特征在于，所述水的体积为待干燥样品的体积的1-1.5倍。
5.根据权利要求1所述的一种外挂式真空冷冻干燥程度的判断方法，其特征在于，所述变色硅胶颗粒设有多个，所述多个变色硅胶颗粒包括多个新变色硅胶颗粒或多个旧变色硅胶颗粒中的一种或新变色 硅胶颗粒与旧变色 硅胶颗粒的混合变色硅胶颗粒。
6.根据权利要求1所述的一种外挂式真空冷冻干燥程度的判断方法，其特征在于，所述变色硅胶颗粒设有多个，所述多个变色硅胶颗粒包括多个直径一致的硅胶颗粒或混合多种直径的变色硅胶颗粒。
7.根据权利要求5或6所述的一种外挂式真空冷冻干燥程度的判断方法，其特征在于，所述多个变色硅胶颗粒的干燥程度均一致。
8.根据权利要求1所述的一种外挂式真空冷冻干燥程度的判断方法，其特征在于，所述变色硅胶颗粒设有多个，所述多个变色硅胶颗粒的干燥程度均一致。
9.根据权利要求1所述的一种外挂式真空冷冻干燥程度的判断方法，其特征在于，所述变色硅胶颗粒的颜色变为深蓝色后继续真空冷冻0.5-2小时为干燥进一步保障时间。
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