冷凍潮濕機(jī)的預(yù)凍過程就是將溶液中的民主自由水切割,賦予干后產(chǎn)品與潮濕前相同的形態(tài),防止特地潮濕時(shí)腹?jié)M、鈾和溶質(zhì)移動(dòng)等不可逆變化發(fā)生,盡量增加由溫度引發(fā)的物質(zhì)可溶性增加和生命特性的變化。
冷凍潮濕機(jī)的集體預(yù)凍過程:
水溶液溫度降至一定時(shí),根據(jù)溶液共晶濃度,濃度淡溶液里已經(jīng)開始結(jié)冰,這個(gè)溫度就叫結(jié)冰點(diǎn)。一般來說結(jié)冰點(diǎn)受濃度的支配與濃度一起上升。溶液溫度低于結(jié)冰點(diǎn)時(shí),溶液中的一部分會(huì)結(jié)晶劃出,剩的溶液濃度將會(huì)上升,就這樣結(jié)冰點(diǎn)上升,接著繼續(xù)加熱,冰結(jié)晶隨著加熱而增加,剩的溶液濃度隨之而減小。可是溫度降至某一點(diǎn)時(shí)剩的溶液就全部查封,此時(shí)的查封物里盡是冰晶體,此時(shí)的溫度就是共晶點(diǎn)。
溶液需四氟肼到冰點(diǎn)之后,其內(nèi)產(chǎn)生晶核之后,民主自由水才會(huì)已經(jīng)開始以冰的形式結(jié)晶,同時(shí)放出結(jié)晶熱使其溫度上升到冰點(diǎn),隨著晶體的生長,溶液濃度的增加,當(dāng)濃度達(dá)到共晶濃度,溫度上升至共晶點(diǎn)以下時(shí),溶液就會(huì)全部查封。
溶液結(jié)晶的晶粒數(shù)量和大小除了與溶液本身的性質(zhì)有關(guān)以外,還與晶核分解成速率和晶體生長速率有關(guān)。而晶核分解成速率和晶體生長速率這兩個(gè)因素又是隨溫度和大氣壓力的變化而變化的,因此,我們能通過掌控溫度和大氣壓力來掌控溶液結(jié)晶的晶粒數(shù)量和大小。一般來說,加熱速度越快,四氟肼溫度越低,所構(gòu)成的晶核數(shù)量越多,晶體顧不上生長就被查封,此時(shí)所構(gòu)成的晶粒數(shù)量越多,晶粒波來;但若晶粒數(shù)量越少,晶粒越大。
晶體的形狀也與查封溫度有關(guān)。在0℃附近已經(jīng)開始查封時(shí),冰晶呈最上等距形,在六個(gè)主軸方向向前生長,同時(shí),還會(huì)出現(xiàn)若干副軸,所有冰晶連接起來,在溶液中構(gòu)成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。隨著四氟肼度的增加,冰晶將逐漸喪失容量辨認(rèn)的最上等距形式,加之放熱德博瓦桑縣,查封速度快,可能構(gòu)成一種圓形的樹枝型,它們有任意數(shù)目的軸向柱狀體,而不象柱體晶型那樣只有六條。
生物體液(如血液血漿、肌肉漿液、玻璃體液等)結(jié)冰構(gòu)成的結(jié)晶單元,往往與單一成分的水溶液構(gòu)成的冰晶類型相似。結(jié)晶類型主要取決于加熱速度和體液濃度,如血漿、肌肉漿液等在正常濃度下結(jié)冰時(shí),在較高零下溫度、慢加熱速度下構(gòu)成柱體結(jié)晶單元,迅速加熱至低溫時(shí)構(gòu)成圓形樹枝狀晶體。
細(xì)胞漂浮液(如紅血球、白血球、精子、細(xì)菌等漂浮于蒸餾水、血漿或其他漂浮介質(zhì)中),在高零下溫度緩慢結(jié)冰時(shí),漂浮液中大量的冰生長,將細(xì)胞擠在兩冰柱之間的狹窄管道中,管道內(nèi)的漂浮介質(zhì)因水劃出結(jié)冰而溶質(zhì)鈾,細(xì)胞內(nèi)的水通過細(xì)胞膜擴(kuò)散出細(xì)胞,又導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)溶質(zhì)的鈾。與此同時(shí),胞外冰的生長,還將迫使細(xì)胞物質(zhì)體積縮小、變形。但此時(shí)細(xì)胞內(nèi)不結(jié)冰。當(dāng)在低溫下迅速結(jié)冰時(shí),則細(xì)胞內(nèi)將構(gòu)成胞內(nèi)冰。冰的大小、形狀和分布與加熱速度、保護(hù)劑的存在與否、保護(hù)劑的性質(zhì)以及細(xì)胞內(nèi)水的含量有關(guān),一般說來,加熱速度越快、溫度越低,細(xì)胞內(nèi)構(gòu)成的冰越多。漂浮液中添加非擴(kuò)散性保護(hù)劑,能使迅速結(jié)冰時(shí)細(xì)胞內(nèi)構(gòu)成的冰數(shù)目增加。
溶液結(jié)晶的形式對凍干速率有直接的影響。冰晶升華后留下的空隙是后續(xù)冰晶升華時(shí)水蒸氣的逸出地下通道,大而已連續(xù)的柱體晶體升華后構(gòu)成的空隙地下通道大,水蒸汽逸出的阻力小,因此制品潮濕速度快,但若樹枝形和不已連續(xù)的球狀冰晶地下通道小或不已連續(xù),水蒸汽靠擴(kuò)散或擴(kuò)散才能逸出,因此潮濕速度慢。因此僅從潮濕速率來考慮,慢凍為好。
此外,查封的速率還與查封設(shè)備的種類、能力和傳熱介質(zhì)等有關(guān)。
預(yù)凍會(huì)對細(xì)胞和生命產(chǎn)生一定的破壞作用,其機(jī)理是非常復(fù)雜的,一般認(rèn)為,預(yù)凍過程中水結(jié)冰所產(chǎn)生的機(jī)械效應(yīng)和溶質(zhì)效應(yīng)是引發(fā)生化**在凍干過程中失活或變性的重要因素。機(jī)械效應(yīng)是指水結(jié)冰時(shí)體積減小,致使活性物質(zhì)活性部位中一些弱分子力鍵受到破壞,從而使活性損失;溶質(zhì)效應(yīng)是指水結(jié)冰之后引發(fā)溶質(zhì)濃度上升以及由于各種溶質(zhì)在各種溫度條件下溶解度變化不一致引發(fā)pH值的變化,導(dǎo)致活性物質(zhì)所處的環(huán)境發(fā)生變化而導(dǎo)致失活或變性。
對這種現(xiàn)象可使用下列措施解決:
1.預(yù)凍使用速凍法,先將擱板溫度降至-45O℃,再放入產(chǎn)品急速冷凍,構(gòu)成細(xì)微冰晶,使其顧不上產(chǎn)生機(jī)械效應(yīng)。
2.配制緩沖劑時(shí)要配制溶解度相當(dāng)?shù)木彌_配對鹽。
3.加入產(chǎn)品保護(hù)劑。