【第95章 技術講解】
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在真正開展凍乾實驗之前，林楓需要和在實驗室向春桃馬飛還有約翰遜以及他的學生們講解一下接下來的製備流程。
“我待會講原理，你們聽懂後，就去教那些根據地來的新學員，要是流程聽不懂，教不懂，整個實驗室靠我們幾人，是做不出多少藥的。所以我們必須要講清楚。”
“明白嗎！”林楓大聲問道。
“明白！”
林楓講解道：“我們為什麼要凍乾技術？”
“理由很簡單。”林楓邊說邊再黑板上寫著些簡單的流程：“青黴素極易發生水解，我們通過酸化萃取和堿化反萃得到了青黴素粗提取液。”
“而接下來，我們應該再次過濾，這次我們用Seitz裝置過濾。這一步主要就是為了去除發酵帶來的細菌和熱原質，防止注射時引起人體發熱反應。”
“但因為這個裝置中的濾板材質可能會吸附一部分珍貴的青黴素，導致收率下降。所以，我們得精確控製Seitz抽濾時的負壓，來減少損耗。”
眾人點點頭。這時，馬飛深深的歎了口氣，“這又有的試了。”
林楓敲了敲桌子，說道：“這些東西的資料隻能通過測試得出。但我們這次必須快，這些可以讓其他學員進行大量測試，今天晚上我要出結果。”
台下，其他人瞬間感受到林楓的不一樣了，這次很著急。
“這次過濾後，得到的提取液會比較乾淨，然後我們就可以展開凍乾與結晶技術的測試了。”
當林楓講到這時，約翰遜拿著筆的手舉了起來，連帶著筆在空中晃了晃。
林楓朝他看過去，“怎麼了？”
“我想知道，為什麼要凍乾。”約翰遜問道，“我這段時間看了很久的資料，我認為，結晶是唯一的出路，隻有結晶才能真正實現注射液。”
“那麼這樣說來，凍乾的意義是什麼？我的意思是，我們為什麼需要凍乾技術。”約翰遜頓了頓，隨後說道：
“如果我冇有理解錯的話，凍乾粉末調成的溶液，雜質依然在，隻是從液體變成了固體再變回液體而已，純度方麵並冇有提高。”
林楓點點頭，說道：“是的，凍乾對去雜冇有用。”
台下頓時驚呼，“那，為什麼要凍乾？”
“為了量產。”林楓解釋道，“約翰遜你的思路是實驗室製備思路，但不適合當前技術條件下的量產。”
“剛纔說了，青黴素極易水解，我們每製取一批量的青黴素粗提取液，就必須立刻進行結晶操作。”
“這這個時候的溶液濃度低，結晶效率低，雖然也有，可以說是一邊結晶一邊水解，浪費極大。”
“而且製取效率也非常低。”林楓簡單的讓大家想象一下：“技術人員的製取流程，他們先是忙著萃取，然後一下子又轉向結晶，然後又去忙萃取，流程非常的繁瑣，效率低，難以供應戰場需求。”
約翰遜點點頭，“好的，我明白了。那麼，凍乾是如何實現量產的？”
林楓回答道：“方法就是，通過凍乾技術，我們可以一次性獲得大量的穩定狀態的青黴素，雖然是含有雜質的，但和溶液狀態相比，它是穩定的，是可以保留很長時間的。”
“林大夫，粉末可以儲存多長時間啊？”春桃舉手問道。
其他人也齊齊看向林楓，顯然，這個問題很關鍵。
林楓搖搖頭，“我也不知道，這個得測試，但理論上來說，可以儲存長達數月之久。”
約翰遜驚呼，“很不錯了，與溶液狀態個把小時保質期來說，這個時間足夠長，甚至可以運輸到其他戰區使用了。”
林楓轉身繼續講解道：“接下來是結晶，要實現這一步，我們需要較高濃度的青黴素溶液。拿食鹽氯化鈉舉例的話，要想讓氯化鈉結晶，最好的辦法是濃縮氯化鈉溶液，比如說通過加熱的方式濃縮。”
眾人點點頭，這個對他們來說很容易理解。
“而對於青黴素粗提取液而言，我們通過酸化萃取和堿化反萃取得到的粗提取液，濃度受限於萃取分配係數和體積比，通常不會太高。”
“濃度不高，青黴素又不能通過加熱的方式去濃縮，那該怎麼辦。”
“我的答案是，凍乾。”林楓在黑板上寫上這兩個字，“凍乾後，我們得到的是固體粉末。當我們重新溶解粉末時，完全可以用最少量的溶劑去溶解粉末。”
林楓在黑板上畫了一大一小兩個圈，說道：“如果我們用原來體積的十分之一，甚至是二十分之一的溶劑來溶解這些粉末。那麼，我們得到的青黴素溶液濃度，可以輕鬆達到原來的10倍、20倍。”
“這樣，我們就可以在不加熱的情況下，把水抽出來，把青黴素留下，獲得濃縮的溶液。”
約翰遜聽到這，站起來拍手叫好，“天才，凍乾給了你一個重新設定濃度的機會，讓你可以繞過萃取時的體積限製。”
林楓認可的點了點頭，還冇來得及說話，約翰遜已經接著問道：“那麼，林教授，你打算如何讓青黴素結晶呢。我目前冇有想到方法。”
林楓對這個問題解釋道：“經過我大量研究發現，發現我們在堿化溶液，將青黴素從乙酸丁酯中反萃回水的過程，其本質是——”
他轉身在黑板上寫了一個反應式，R-COOH KOH → R-COO⁻K⁺ H₂O
林楓指著黑板說道：“堿，比如說氫氧化鉀會與青黴素遊離酸的羧基（-COOH）反應，生成 青黴素鉀鹽，並釋放出水。”
“而成鹽後，青黴素分子帶上了一個帶電的羧酸根離子（-COO⁻），所以它變得易溶於水，而難溶於有機溶劑。”
“這就是我們能把它反萃取回水相的根本原因。也就是我們當前得到的青黴素粗提取液。”
約翰遜一邊向自己的學生翻譯，一邊也向春桃馬飛他們解釋道：“這個也叫親水基，這個帶電的羧酸根離子會像一隻“手”一樣抓住水分子，把自己拖進水裡。”
說完約翰遜與林楓相視一眼，林楓認可的點點頭，隨後繼續講解道：“是的，基於這個思路，我們往青黴素溶液中加入乙醇溶液，乙醇與水混合，變成什麼？答案還是乙醇溶液。而青黴素這種親水物質在乙醇溶液中溶解度很低。”
“這個還是馬飛做出來的，你們翻到實驗記錄本的開頭幾頁。馬飛做的乙醇萃取。效率很低。”
大家一聽，翻了翻手中的記錄本，發現還真是。約翰遜點點頭，“確實有這些記錄。”
林楓：“馬飛的實驗告訴我們一個關鍵資訊：青黴素在乙醇裡不怎麼溶。那我們反過來想，如果先把青黴素濃縮成高濃度水溶液，再加入乙醇，它是不是就會析出來？”
林楓繼續講解道：“所以我們容易注意到，往凍乾複溶得到高濃度青黴素溶液中，加入一種能提供鉀離子的堿性鹽，同時想辦法讓青黴素處於低溶解度的溶液中，比如醋酸鉀的乙醇溶液，那麼青黴素就會變成鉀鹽，最終從溶液中結晶析出。”
“就如同食鹽溶液在鹵水中析出結晶一樣，青黴素鉀鹽也會析出結晶，最後得到純淨的晶體。”
“理論成立，實驗開始，帶入得，結果吻合，理論正確。流程就是這樣。”
“最後得出的結論是，往高濃度的青黴素溶液中加入醋酸鉀的乙醇溶液，能讓青黴素鉀鹽析出晶體。至於為什麼最終我采用醋酸鉀而不是氫氧化鉀？因為氫氧化鉀太強了，會讓pH失控，青黴素就降解了。醋酸鉀溶液是弱堿鹽，溫和得多。”
林楓把粉筆扔進粉筆盒子。又對著大家問道，“有什麼問題嗎？”
約翰遜笑著點點頭，他聽懂了。而此時，約翰遜那兩個學生人都聽麻了。
容易注意到，怎麼注意到的？這怎麼一下就出來了？剛剛不是還在講食鹽的嗎？，我是誰，我在哪？？