مقاله خشک کردن انجمادی محصولات زیستی: اصول را در عمل اجرا کنید (1998 الزویر)

1- مقدمه

2- چرا روش خشک کردن انجمادی؟

3- اصول اساسی، فرآیند و پارامترهای کیفیت

4- چگونه می‌توان این فرآیند را کنترل کرد؟

5- فرمولاسیون

6- منجمد کردن و تغییرات مرتبط

7- ظرف

8- تجهیزات

9- چرخه‌ فرآیند

10- توسعه همزمان فرمولاسیون و پردازش

11- سنجش میزان ثبات

12- نتیجه‌گیری

Freeze-drying as an industrial process dates from the time during World War II when the demand for human blood plasma reached critical proportions. Before that, drying by freezing and sublimation of ice had been a laboratory curiosity, although the concentration effects of freezing had been well appreciated very much earlier. Thus, the Uighurs of Turfan prepared ‘frozen-out wine’ as early as the seventh century. Even in present times, however, it is not universally appreciated that freezing is actually synonymous with drying, because solvent water is removed from a solution or a dispersion in the form of a pure solid (ice) phase. The fact that the ice is subsequently sublimed, to be recondensed elsewhere, does not affect the residual solution phase. There are other misconceptions about freezing and drying, among them the notion that ‘…the transformation of water into ice brings to an end all chemical reactions’ [1]. Industrial conventional wisdom also still has it that freeze-drying processes can only be developed empirically by trial and error, i.e. by testing the finished product, or that ‘…anything can be freeze-dried in 24 hours’. It is the purpose of this review to convince the reader that the various stages of lyophilisation are based on very sound physical, chemical and engineering principles and can be controlled to the extent that the outcome of a given process performed on a given product can often be estimated to within fairly close tolerances, without the need for trial-and-error experimentation. Even more important, stable products can frequently be designed by matching an optimum product formulation with its associated optimum drying process cycle.

خشک کردن انجمادی به عنوان یک فرآیند صنعتی از زمان جنگ جهانی دوم زمانی که تقاضا برای نگهداری پلاسمای خون انسانی به حد بحرانی رسید؛ شروع شده است. قبل از آن، خشک‌کردن به روش انجمادی و تصعید یخ یک کنجکاوی آزمایشگاهی بود؛ اگرچه اثرات تغلیظ انجمادی از خیلی قبل‌تر مورد قدردانی قرار گرفته بود. بنابراین، Uighurs of Turfan «شراب منجمد” را در اوایل قرن هفتم تولید کرد.

با این حال، حتی در حال حاضر، این امر در سطح جهانی مورد قبول نیست که منجمد کردن در واقع همان عمل خشک کردن است زیرا آب منجمد نشده از محلول حذف شده یا به صورت ماده جامد خالص (یخ) در آمده است. حقیقت این است که یخ به تدریج تصعید می‌شود و مجددا در جاهای دیگری احیا می‌شود و فاز محلول باقیمانده را تحت تاثیر قرار نمی‌دهد. تصورات غلط دیگری در مورد انجماد و خشک کردن وجود دارد که در میان آنها این مفهوم نهفته است: «تبدیل آب به یخ به تمام واکنش‌های شیمیایی پایان می‌دهد». باور متعارف در صنعت همچنان بر این موضوع تاکید می‌کند که فرآیندهای خشک کردن انجمادی تنها می‌توانند توسط روش آزمون و خطا به صورت تجربی توسعه یابند؛ به عنوان مثال: با آزمایش کردن محصول نهایی یا هر چیزی که بتوان در طی 24 ساعت آن را خشک و سپس منجمد کرد. هدف این مقاله مروری این است که خواننده را متقاعد کند که مراحل مختلف لیوفیلیزیشن مبتنی بر اصول فیزیکی، شیمیایی و مهندسی بسیار قوی هستند و می‌توانند تا حد ممکن کنترل شوند؛ در این صورت خروجی فرآیند انجام شده بر روی یک محصول معین را اغلب می‌توان در نزدیکی آستانه تحمل بدون نیاز به روش‌های آزمون و خطا تخمین زد. مهم‌تر از همه، محصولات پایدار اغلب می‌توانند با تطبیق فرمولاسیون محصول ایده‌آل با چرخه فرآیند خشک کردن بهینه مرتبط با آن طراحی شوند.