1. مصنوعات کو منجمد کرنا
جب محلول تیزی سے منجمد ہو جاتا ہے (درجہ حرارت 10 ~ 50 ڈگری فی منٹ گر جاتا ہے)، کرسٹلائٹس سائز کو خوردبین کے نیچے دکھائی دیتے ہیں۔ اس کے برعکس، جب آہستہ آہستہ (1 ڈگری/منٹ) منجمد کیا جاتا ہے، تو بنتے کرسٹل ننگی آنکھ کو دکھائی دیتے ہیں۔ موٹے کرسٹل سربلندی میں ایک بڑا خلا چھوڑ دیتے ہیں، جو منجمد خشک کرنے کی کارکردگی کو بہتر بنا سکتا ہے۔ باریک کرسٹل سربلندی کے بعد ایک چھوٹا سا خلا چھوڑ دیتے ہیں، جو نچلی تہہ کی سربلندی میں رکاوٹ ہے۔ تیزی سے جمنے سے تیار شدہ ذرات ٹھیک ہوتے ہیں، ظاہری شکل میں یکساں، مخصوص سطح کے رقبے میں بڑے، غیر محفوظ ساخت میں اچھے، تحلیل میں تیز، اور تیار شدہ مصنوعات کی نمی جذب کرنے میں نسبتاً زیادہ مضبوط ہوتے ہیں۔ دوائیوں کو فریز ڈرائر میں دو طریقوں سے پہلے سے منجمد کیا جاتا ہے: ایک یہ کہ مصنوعات کو خشک کرنے والے تندور میں ایک ہی وقت میں ٹھنڈا کیا جاتا ہے۔ دوسرا یہ ہے کہ خشک کرنے والے باکس کے شیلف کو تقریباً -40 ڈگری تک ٹھنڈا ہونے کا انتظار کریں اور پھر پروڈکٹ کو اندر رکھیں۔ پہلے والا آہستہ منجمد ہونے کے مترادف ہے، جب کہ بعد والا فوری منجمد اور سست جمنے کے درمیان ہے، لہذا یہ یہ اکثر منجمد خشک کرنے کی کارکردگی اور مصنوعات کے معیار پر غور کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ اس طریقہ کار کا نقصان یہ ہے کہ جب پروڈکٹ کو باکس میں ڈالا جاتا ہے تو ہوا میں پانی کے بخارات شیلف پر تیزی سے گاڑھ جاتے ہیں۔ تاہم، سربلندی کے ابتدائی مرحلے میں، اگر شیلف کا درجہ حرارت تیزی سے بڑھتا ہے، تو بڑے علاقوں کی سربلندی کی وجہ سے کنڈینسر کے عام بوجھ سے تجاوز کرنا ممکن ہے۔ یہ رجحان خاص طور پر گرمیوں میں ظاہر ہوتا ہے۔ مصنوعات کی منجمد ایک جامد حالت میں ہے. تجربے سے معلوم ہوا ہے کہ سپر کولنگ کا رجحان آسان ہے، جس کی وجہ سے پروڈکٹ کا درجہ حرارت eutectic پوائنٹ تک پہنچ جائے گا، لیکن محلول ابھی بھی کرسٹلائز نہیں ہوا ہے۔ سپر کولنگ کے رجحان پر قابو پانے کے لیے، پروڈکٹ کا منجمد درجہ حرارت eutectic پوائنٹ سے نیچے کی حد سے کم ہونا چاہیے، اور اسے اس وقت تک رکھا جانا چاہیے جب تک کہ پروڈکٹ مکمل طور پر منجمد نہ ہو جائے۔
2. سربلندی کے حالات اور رفتار
جب کسی خاص درجہ حرارت پر برف کی سنترپتی بخارات کا دباؤ اردگرد کے پانی کے بخارات کے جزوی دباؤ سے زیادہ ہو تو سربلندی شروع ہو سکتی ہے۔ کنڈینسر کے ذریعہ پانی کے بخارات کو سکشن اور پکڑنا جو کہ مصنوع کے درجہ حرارت سے کم ہے سربلندی کو برقرار رکھنے کے لیے ضروری شرط ہے۔ دو لگاتار تصادم کے درمیان گیس کے ذریعے طے کیے جانے والے فاصلے کو اوسط آزاد راستہ کہا جاتا ہے، جو دباؤ کے الٹا متناسب ہوتا ہے۔ عام دباؤ کے تحت، یہ چھوٹے اور آبی انوول گیس سے آسانی سے ٹکراتے ہیں اور پھر بھاپ کے منبع کی سطح پر واپس آجاتے ہیں، اس لیے سربلندی کی رفتار بہت سست ہے۔ جیسا کہ دباؤ 13.3Pa سے کم ہوتا ہے، اوسط مفت راستہ 105 گنا بڑھ جاتا ہے، جس سے سربلندی کی رفتار نمایاں طور پر تیز ہوجاتی ہے۔ باہر اڑتے ہوئے پانی کے مالیکیول شاذ و نادر ہی اپنے پہلوؤں کو تبدیل کرتے ہیں، اس طرح ایک دشاتمک بھاپ کا بہاؤ بنتا ہے۔ ویکیوم پمپ فریز ڈرائر میں گیس کو ہٹانے کا کردار ادا کرتا ہے تاکہ سربلندی کے لیے ضروری کم دباؤ کو برقرار رکھا جا سکے۔ 1 گرام پانی کی بخارات عام دباؤ پر 1.25L ہوتی ہے، لیکن یہ 13.3Pa پر 10,000 L تک پھیل جاتی ہے۔ عام ویکیوم پمپ کے لیے اتنی بڑی مقدار کو ایک یونٹ کے وقت میں پمپ کرنا ناممکن ہے۔ دراصل، کنڈینسر پانی کے بخارات کو پکڑنے کے لیے ایک خاص ویکیوم پمپ بناتا ہے۔ پیداوار اور گاڑھا ہونے کا درجہ حرارت عام طور پر -25 ڈگری اور -50 ڈگری ہوتا ہے۔ اس درجہ حرارت پر، برف کا سیر شدہ بخارات کا دباؤ بالترتیب 63.3Pa اور 1.1Pa ہے، جس سے سربلندی کی سطح اور سنکشی کی سطح کے درمیان دباؤ کا ایک اہم فرق پیدا ہوتا ہے۔ اگر اس وقت نظام میں غیر کنڈینس ایبل گیس کے جزوی دباؤ کو نظر انداز کیا جا سکتا ہے، تو یہ پروڈکٹ سے آبی بخارات کو ترویج دے گا تاکہ ایک خاص بہاؤ کی شرح پر سمت سے کنڈینسر کی سطح تک پہنچ جائے اور ٹھنڈ بن جائے۔ برف کی سربلندی کی حرارت تقریباً 2822J/g ہے۔ اگر سربلندی کا عمل حرارت فراہم نہیں کرتا ہے، تو پروڈکٹ اپنی اندرونی توانائی کو صرف اس وقت تک کم کر سکتی ہے جب تک کہ اس کا درجہ حرارت کمڈینسر کے درجہ حرارت کے برابر نہ ہو جائے اور پھر سربلندی بند ہو جائے گی۔ پروڈکٹ کو کافی گرمی فراہم کی جاتی ہے تاکہ سربلندی اور گاڑھاو کے درمیان درجہ حرارت کے فرق کو برقرار رکھا جا سکے۔
3. Sublimation کا عمل
ہیٹنگ کے پہلے مرحلے میں (بڑے پیمانے پر سبلیمیشن مرحلے)، پروڈکٹ کا درجہ حرارت اس کے eutectic پوائنٹ سے ایک حد تک کم ہونا چاہیے۔ لہذا، شیلف درجہ حرارت کو کنٹرول کیا جانا چاہئے. اگر پروڈکٹ کو جزوی طور پر خشک کر دیا گیا ہے لیکن درجہ حرارت اس کے eutectic پوائنٹ سے زیادہ ہے، تو پروڈکٹ اس وقت پگھل جائے گی۔ اس وقت، پگھلا ہوا مائع برف کے ساتھ سیر ہوتا ہے، لیکن محلول سے نہیں، اس لیے خشک محلول اس میں تیزی سے گھل جائے گا، اور آخر میں ایک پتلی منجمد بلاک میں مرتکز ہو جائے گا، جس کی ظاہری شکل خراب ہے اور تحلیل کی شرح خراب ہے۔ اگر پراڈکٹ سربلائزیشن کے بعد کے مرحلے میں پگھلتی ہے، تو یہ پگھلے ہوئے مائع کی تھوڑی مقدار کی وجہ سے خشک غیر محفوظ ٹھوس کے ذریعے جذب ہو جائے گی، جس کی وجہ سے لائو فلائزیشن کے بعد گانٹھ کو نقصان پہنچتا ہے، اور تحلیل کی شرح بھی سست پائی جاتی ہے۔ تحلیل کے لئے پانی شامل کرتے وقت. سربلندی کے عمل میں، اگرچہ شیلف اور پروڈکٹ کا درجہ حرارت بالکل مختلف ہوتا ہے، لیکن پلیٹ، کنڈینسر اور ویکیوم کا درجہ حرارت بنیادی طور پر غیر تبدیل ہوتا ہے۔ تو sublimation گرمی جذب نسبتاً مستحکم ہے اور مصنوعات کا درجہ حرارت نسبتاً مستقل ہے ۔ جیسے جیسے پروڈکٹ اوپر سے نیچے تک سوکھتی ہے، برف کی سربلندی کی مزاحمت بتدریج بڑھ جاتی ہے۔ پروڈکٹ کا درجہ حرارت بھی اس کے مطابق تھوڑا سا بڑھے گا جب تک کہ برف کے کرسٹل ننگی آنکھ سے پوشیدہ نہ ہوں۔ اس وقت 90 فیصد سے زیادہ پانی نکال لیا گیا ہے۔ اب تک، سربلندی کا عمل بنیادی طور پر ختم ہو چکا ہے۔ مصنوعات کے پورے ڈبے کی سربلندی کو یقینی بنانے کے لیے، شیلف کے درجہ حرارت کو اب بھی گرم کرنے کے دوسرے مرحلے سے پہلے ایک مرحلے کے لیے برقرار رکھنے کی ضرورت ہے۔ پانی کے باقی فیصد کو بقایا پانی کہا جاتا ہے، جو کہ جسمانی اور کیمیائی خصوصیات میں آزاد پانی سے مختلف ہے۔ بقایا پانی میں کیمیائی طور پر ملا ہوا پانی اور جسمانی طور پر ملا ہوا پانی شامل ہوتا ہے، جیسے کہ مشترکہ کرسٹل پانی کا کرسٹلائزیشن، ہائیڈروجن بانڈز کے ذریعے پروٹین کے ذریعے بندھا ہوا پانی، اور ٹھوس سطح یا کیپلیری پر جذب ہونے والا پانی۔ بقایا پانی کا سیر شدہ بخارات کا دباؤ ایک خاص کشش ثقل کی مزاحمت کی وجہ سے مختلف ڈگریوں میں کم ہو جاتا ہے، اس لیے خشک ہونے کی رفتار واضح طور پر کم ہو جاتی ہے۔ اگرچہ مصنوعات کے درجہ حرارت میں اضافہ بقایا پانی کی گیسیفیکیشن کو فروغ دے سکتا ہے، اگر یہ ایک خاص درجہ حرارت سے زیادہ ہو جائے تو، حیاتیاتی سرگرمی بھی تیزی سے گر سکتی ہے۔ مصنوعات کی حفاظت کو یقینی بنانے کے لیے سب سے زیادہ خشک ہونے والے درجہ حرارت کا تعین تجربات کے ذریعے کیا جانا چاہیے۔ عام طور پر، دوسرے مرحلے میں، پلیٹ کا درجہ حرارت تقریباً 30 ڈگری ہوتا ہے اور اسے مستقل رکھا جاتا ہے۔ اس مرحلے کے آغاز میں، پلیٹ کا درجہ حرارت بڑھنے اور بقایا پانی کم بخارات بننے کے ساتھ مصنوعات کا درجہ حرارت تیزی سے بڑھتا ہے۔ تاہم، جیسے جیسے مصنوعات کا درجہ حرارت پلیٹ کے درجہ حرارت کے قریب آتا ہے، گرمی کی ترسیل سست ہوتی جاتی ہے، اور صبر سے انتظار کرنے میں کافی وقت لگتا ہے۔ عملی تجربہ بتاتا ہے کہ بقایا پانی کے خشک ہونے کا وقت تقریباً سربلندی کے وقت کے برابر ہوتا ہے، اور بعض اوقات اس سے بھی بڑھ جاتا ہے۔
4. Lyophilization وکر
لائوفیلائزیشن وکر شیلف کے درجہ حرارت کی تبدیلی اور وقت کی تبدیلی کے مطابق مصنوعات کے درجہ حرارت کو ریکارڈ کرکے حاصل کیا جاتا ہے۔ عام lyophilizationg وکر شیلف درجہ حرارت کو دو مراحل میں تقسیم کرتا ہے۔ بڑے پیمانے پر سبلیمیشن کے دوران شیلف کا درجہ حرارت کم رکھا جاتا ہے، جسے عام طور پر اصل صورتحال کے مطابق -10 ڈگری اور 10 ڈگری کے درمیان کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔ دوسرے مرحلے میں، شیلف کا درجہ حرارت مصنوعات کی خصوصیات کے مطابق مناسب طریقے سے بڑھایا جائے گا۔ یہ طریقہ کم پگھلنے والی مصنوعات کے لیے موزوں ہے۔ اگر پروڈکٹ کی کارکردگی معلوم نہیں ہے اور مشین کی کارکردگی خراب ہے یا اس کا کام کافی مستحکم نہیں ہے، تو یہ طریقہ استعمال کرنا زیادہ محفوظ ہے۔ اگر پروڈکٹ کا ایوٹیکٹک پوائنٹ زیادہ ہے، تو سسٹم کی ویکیوم ڈگری کو اچھی طرح سے برقرار رکھا جا سکتا ہے، اور کنڈینسر کی ریفریجریشن کی گنجائش کافی ہے تو شیلف کے درجہ حرارت کو زیادہ سے زیادہ قابل اجازت درجہ حرارت تک بڑھانے کے لیے مخصوص حرارتی شرح کو اپنایا جا سکتا ہے۔ lyophilization ختم ہو گیا ہے. تاہم، اس بات کو یقینی بنانا بھی ضروری ہے کہ ماس سربلیمیشن کے دوران پروڈکٹ کا درجہ حرارت eutectic پوائنٹ سے زیادہ نہ ہو۔ اگر مصنوعات گرم کرنے کے لیے غیر مستحکم ہے تو، دوسرے مرحلے کی پلیٹ کا درجہ حرارت بہت زیادہ نہیں ہونا چاہیے۔ پہلے مرحلے میں سربلندی کی رفتار کو بہتر بنانے کے لیے، شیلف کے درجہ حرارت کو ایک وقت میں مصنوعات کے زیادہ سے زیادہ قابل اجازت درجہ حرارت سے اوپر تک بڑھایا جا سکتا ہے۔ جب بڑے پیمانے پر سربلندی کا مرحلہ بنیادی طور پر ختم ہو جائے گا، شیلف کا درجہ حرارت زیادہ سے زیادہ قابل اجازت درجہ حرارت تک کم کر دیا جائے گا۔ اگرچہ مؤخر الذکر دو طریقوں نے بڑے پیمانے پر سربلندی کی رفتار کو بہتر کیا ہے، لیکن مداخلت مخالف صلاحیت کو اسی طرح کم کیا جائے گا، اور ویکیوم ڈگری اور ریفریجریشن کی صلاحیت میں اچانک کمی یا بجلی کی ناکامی مصنوعات کو پگھل سکتی ہے۔ پہلے طریقہ کے لیے ایک معقول اور لچکدار طریقہ آج کل استعمال ہونے والا تیزی سے عام طریقہ ہے۔