微生物檢測試劑的真空冷凍干燥主要分為3個階段：預凍階段、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。
一、預凍階段
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凍階段。預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。 預凍階段應注意的影響因素有配方、凍結速率、凍結方式、凍結時間以及退火等。預凍并不是簡單的凍牢、凍結實的操作，預凍至關重要，很多的產(chǎn)品成型問題、質量問題都是預凍條件控制不當造成的。預凍方式有速凍與慢凍，預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冷的方式凍結血小板，凍干速率為 10℃ /min，對血小板冷凍干燥保存恢復率最高。對小劑量液體試劑的微生物檢測試劑多采用慢凍的方式。預凍的溫度、時間與產(chǎn)品的質量有密不可分的關系。預凍溫度過高產(chǎn)品沒有完成凍結，抽真空時會引起起泡、收縮、濃縮、噴瓶 等不可逆轉反應的發(fā)生，不僅影響產(chǎn)品外觀，嚴重時導致凍干失敗；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。
二、升華階段
升華階段是微生物檢測試劑凍干成品的最關鍵的階段。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。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?？刂普麄€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。
三、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束為止。產(chǎn)品的最高允許溫度一般視產(chǎn)品自身的性質而定，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指標。此階段的壓強需適當調高，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；樣品溫度與箱內溫度接近。
四、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，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。
五、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，不同凍干機應用不同的凍干曲線。
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