微生物檢測試劑的真空冷凍干燥主要分為3個(gè)階段：預(yù)凍階段、升華干燥、解析干燥。每個(gè)階段對冷凍干燥都有不同程度的影響。
一、預(yù)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(yù)凍階段。預(yù)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(jié)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(yù)凍階段應(yīng)注意的影響因素有配方、凍結(jié)速率、凍結(jié)方式、凍結(jié)時(shí)間以及退火等。預(yù)凍并不是簡單的凍牢、凍結(jié)實(shí)的操作，預(yù)凍至關(guān)重要，很多的產(chǎn)品成型問題、質(zhì)量問題都是預(yù)凍條件控制不當(dāng)造成的。預(yù)凍方式有速凍與慢凍，預(yù)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(jìn)行凍干，采用速凍( 6000℃ /min) 與慢凍( 1℃ /min) 兩種方式，結(jié)果速凍細(xì)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(rèn)為采用擱板預(yù)冷的方式凍結(jié)血小板，凍干速率為 10℃ /min，對血小板冷凍干燥保存恢復(fù)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(yù)凍的溫度、時(shí)間與產(chǎn)品的質(zhì)量有密不可分的關(guān)系。預(yù)凍溫度過高產(chǎn)品沒有完成凍結(jié)，抽真空時(shí)會引起起泡、收縮、濃縮、噴瓶 等不可逆轉(zhuǎn)反應(yīng)的發(fā)生，不僅影響產(chǎn)品外觀，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致凍干失敗；溫度過低則造成電源浪費(fèi)，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(yù)凍的合適的溫度為共晶點(diǎn)溫度以下 10℃ ～ 15℃，時(shí)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(guān)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(shí)間與產(chǎn)品的種類、分裝的劑量、升華時(shí)的溫度及真空度有關(guān)。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(shí)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(qū)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€(gè)干燥系統(tǒng)的溫度在產(chǎn)品共晶點(diǎn)溫度以下 5℃ ～ 10℃。產(chǎn)品干燥升華的溫度應(yīng)低于產(chǎn)品共晶點(diǎn)溫度并確保產(chǎn)品凍牢，超過共晶點(diǎn)，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(yīng)在此階段盡可能低，一般認(rèn)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(shí)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(shí)提供的熱量、凍干機(jī)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(zhì)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(nèi)還存在 10% 左右的水分，為了使產(chǎn)品達(dá)到合格的殘余水分含量，必須對產(chǎn)品進(jìn)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(jié)束為止。產(chǎn)品的最高允許溫度一般視產(chǎn)品自身的性質(zhì)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(jié)指標(biāo)。此階段的壓強(qiáng)需適當(dāng)調(diào)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(shí)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(shí)的最高值；樣品溫度與箱內(nèi)溫度接近。
四、凍干后處理
干燥后的試劑，需要進(jìn)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(jié)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(yīng)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(nèi)，再進(jìn)行真空封口及真空度檢驗(yàn)。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(yīng)時(shí)間作出曲線，簡稱為凍干曲線，一般以溫度為縱坐標(biāo)，時(shí)間為橫坐標(biāo)。在凍干過程中，冷阱溫度一般處于制冷機(jī)所能達(dá)到的最低值，不可調(diào)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(shí)產(chǎn)品的質(zhì)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(zhì)量變化的原因之一。因?yàn)閮龈汕€與冷凍干燥機(jī)的性能有關(guān)，不同凍干機(jī)應(yīng)用不同的凍干曲線。
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