1.冷凍真空干燥過(guò)程是無(wú)不純物混入物體，能保持物料的原有成份和活性成份及物料形體不受損。

2.利用真空冷凍干燥原理制造，結(jié)構(gòu)緊湊合理，維護(hù)便利、費(fèi)用低廉，全自動(dòng)控制、操作簡(jiǎn)便。

3.功能周全，*配套設(shè)施（蒸汽鍋爐、冷卻塔等),通上三相電便可獨(dú)立工作。

4.設(shè)計(jì)*特，能耗較低。使低價(jià)格物料的凍干有利可圖。

開機(jī)后將物料投入物料箱內(nèi)進(jìn)行冷凍.物料的冷凍過(guò)程.一方面是真空系統(tǒng)進(jìn)行抽真空把一部分水份帶走;另一方面是物料受凍時(shí)把某些分子中所含水份排到物料的表面凍結(jié).達(dá)到冷凍要求后,由加熱系統(tǒng)對(duì)物料加熱干燥,通過(guò)抽真空把物料中所含的水份帶到冷凍捕集箱結(jié)凍,達(dá)到物料冷凍干燥要求.^[1]

冷凍干燥是指通過(guò)升華從凍結(jié)的生物產(chǎn)品中去除水分或其他溶劑的過(guò)程。升華指的是溶劑，比如水，象干冰一樣，不經(jīng)過(guò)液態(tài)，從固態(tài)直接變?yōu)闅鈶B(tài)的過(guò)程。冷凍干燥得到的產(chǎn)物稱作凍干物（lyophilizer），該過(guò)程稱作凍干（lyophilization）。

傳統(tǒng)的干燥會(huì)引起材料皺縮，破壞細(xì)胞。在冰凍干燥過(guò)程中樣品的結(jié)構(gòu)不會(huì)被破壞，因?yàn)楣腆w成份被在其位置上的堅(jiān)冰支持著。在冰升華時(shí)，它會(huì)留下孔隙在干燥的剩余物質(zhì)里。這樣就保留了產(chǎn)品的生物和化學(xué)結(jié)構(gòu)及其活性的完整性。

在實(shí)驗(yàn)室中，凍干有很多不同的用途，它在許多生物化學(xué)與制藥應(yīng)用中是不可缺少的。它被用來(lái)獲得可長(zhǎng)時(shí)期保存的生物材料，例如微生物培養(yǎng)、酶、血液、與藥品，除長(zhǎng)期保存的穩(wěn)定性以外，還保留了其固有的生物活性與結(jié)構(gòu)。為此，凍干被用于準(zhǔn)備用做結(jié)構(gòu)研究（例如電鏡研究）的組織樣品。冷凍干燥也應(yīng)用于化學(xué)分析中，它能得到干燥態(tài)的樣品，或者濃縮樣品以增加分析敏感度。凍干使樣品成分穩(wěn)定，也不需改變化學(xué)組成，是理想的分析輔助手段。

冷凍干燥可以自然發(fā)生。在自然情況下，這一過(guò)程緩慢而且不可預(yù)測(cè)。通過(guò)冷凍干燥系統(tǒng)，人們改進(jìn)、細(xì)分了很多步驟，加速了這一過(guò)程。

干燥是保持物質(zhì)不致腐敗變質(zhì)的方法之一.干燥的方法許多,如曬干、煮干、烘干、噴霧干燥和真空干燥等.但這些干燥方法都是在0℃以上或較高的溫度下進(jìn)行.干燥所得的產(chǎn)品,一般是體積縮小、質(zhì)地變硬,有些物質(zhì)發(fā)生了氧化,一些易揮發(fā)的成分大部分會(huì)損失掉,有些熱敏性的物質(zhì),如蛋白質(zhì)、維生素會(huì)發(fā)生變性.微生物會(huì)失去生物活力,干燥后的物質(zhì)不易在水中溶解等.因此干燥后的產(chǎn)品與干燥前相比在性狀上有很大的差別.

而冷凍干燥法不同于以上的干燥方法,產(chǎn)品的干燥基本上在0℃以下的溫度進(jìn)行,即在產(chǎn)品凍結(jié)的狀態(tài)下進(jìn)行,直到后期,為了進(jìn)一步降低產(chǎn)品的殘余水份含量,才讓產(chǎn)品升至0℃以上的溫度,但一般不**過(guò)40℃.

冷凍干燥就是把含有大量水分物質(zhì),預(yù)**行降溫凍結(jié)成固體,然后在真空的條件下使水蒸汽直接升華出來(lái),而物質(zhì)本身剩留在凍結(jié)時(shí)的冰架中,因此它干燥后體積不變,疏松多孔在升華時(shí)要吸收熱量.引起產(chǎn)品本身溫度的下降而減慢升華速度,為了增加升華速度,縮短干燥時(shí)間,必須要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行適當(dāng)加熱.整個(gè)干燥是在較低的溫度下進(jìn)行的.

冷凍干燥有下列優(yōu)點(diǎn):

一．冷凍干燥在低溫下進(jìn)行,因此對(duì)于許多熱敏性的物質(zhì)特別適用.如蛋白質(zhì)、微生物之類不會(huì)發(fā)生變性或失去生物活力.因此在醫(yī)藥上得到廣泛地應(yīng)用.

二．在低溫下干燥時(shí),物質(zhì)中的一些揮發(fā)性成分損失很小,適合一些化學(xué)產(chǎn)品,藥品和食品干燥.

三．在冷凍干燥過(guò)程中,微生物的生長(zhǎng)和酶的作用無(wú)法進(jìn)行,因此能保持原來(lái)的性裝.

四．由于在凍結(jié)的狀態(tài)下進(jìn)行干燥,因此體積幾乎不變,保持了原來(lái)的結(jié)構(gòu),不會(huì)發(fā)生濃縮現(xiàn)象.

五．干燥后的物質(zhì)疏松多孔,呈海綿狀,加水后溶解迅速而完全,幾乎立即恢復(fù)原來(lái)的性狀.

六．由于干燥在真空下進(jìn)行,氧氣較少,因此一些易氧化的物質(zhì)得到了保護(hù).

七．干燥能排除95-99%以上的水份,使干燥后產(chǎn)品能長(zhǎng)期保存而不致變質(zhì).

因此,冷凍干燥目前在醫(yī)藥工業(yè),食品工業(yè),科研和其他部門得到廣泛的應(yīng)用.

       凍干機(jī)的組成和凍干程序

產(chǎn)品的冷凍干燥需要在一定裝置中進(jìn)行,這個(gè)裝置叫做真空冷凍干燥機(jī),簡(jiǎn)稱凍干機(jī).

凍干機(jī)按系統(tǒng)分,由致冷系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、和控制系統(tǒng)四個(gè)主要部分組成.按結(jié)構(gòu)分,由凍干箱或稱干燥箱、冷凝器或稱水汽凝集器、冷凍機(jī)、真空泵和閥門、電氣控制元件等組成.圖十三是凍干機(jī)組成示意圖.

凍干箱是一個(gè)能夠致冷到-40℃左右,能夠加熱到+50℃左右的高低溫箱,也是一個(gè)能抽成真空的密閉容器.它是凍干機(jī)的主要部分,需要凍干的產(chǎn)品就放在箱內(nèi)分層的金屬板層上,對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行冷凍,并在真空下加溫,使產(chǎn)品內(nèi)的水份升華而干燥.

冷凝器同樣是一個(gè)真空密閉容器,在它的內(nèi)部有一個(gè)較大表面積的金屬吸附面,吸附面的溫度能降到-40℃以下,并且能恒定地維持這個(gè)低溫.冷凝器的功用是把凍干箱內(nèi)產(chǎn)品升華出來(lái)的水蒸氣凍結(jié)吸附在其金屬表面上.

凍干箱、冷凝器、真空管道和閥門,再加上真空泵,便構(gòu)成凍干機(jī)的真空系統(tǒng).真空系統(tǒng)要求沒有漏氣現(xiàn)象,真空泵是真空系統(tǒng)建立真空的重要部件.真空系統(tǒng)對(duì)于產(chǎn)品的迅速升華干燥是**的.

致冷系統(tǒng)由冷凍機(jī)與凍干箱、冷凝器內(nèi)部的管道等組成.冷凍機(jī)可以是互相獨(dú)立的二套,也可以合用一套.冷凍機(jī)的功用是對(duì)凍干箱和冷凝器進(jìn)行致冷,以產(chǎn)生和維持它們工作時(shí)所需要的低溫,它有直接致冷和間接致冷二種方式.

加熱系統(tǒng)對(duì)于不同的凍干機(jī)有不同的加熱方式.有的是利用直接電加熱法；有的則利用中間介質(zhì)來(lái)進(jìn)行加熱,由一臺(tái)泵使中間介質(zhì)不斷循環(huán).加熱系統(tǒng)的作用是對(duì)凍干箱內(nèi)的產(chǎn)品進(jìn)行加熱,以使產(chǎn)品內(nèi)的水份不斷升華,并達(dá)到規(guī)定的殘余水份要求.

控制系統(tǒng)由各種控制開關(guān),指示調(diào)節(jié)儀表及一些自動(dòng)裝置等組成,它可以較為簡(jiǎn)單,也可以很復(fù)雜.一般自動(dòng)化程度較高的凍干機(jī)則控制系統(tǒng)較為復(fù)雜.控制系統(tǒng)的功用是對(duì)凍干機(jī)進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)控制,操縱機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn),以凍干出合乎要求的產(chǎn)品來(lái).

冷凍干燥的程序是這樣的:在凍干之前,把需要凍干的產(chǎn)品分裝在合適的容器內(nèi),一般是玻瓶或安瓶,裝量要均勻,蒸發(fā)表面盡量大而厚度盡量薄些；然后放入與凍干箱尺寸相適應(yīng)的金屬盤內(nèi).裝箱之前,先將凍干箱進(jìn)行空箱降溫,然后將產(chǎn)品放入凍干箱內(nèi)進(jìn)行預(yù)凍,抽真空之前要根據(jù)冷凝器冷凍機(jī)的降溫速度提前使冷凝器工作,抽真空時(shí)冷凝器應(yīng)達(dá)到-40℃左右的溫度,待真空度達(dá)到一定數(shù)值后(通常應(yīng)達(dá)到100uHg以上的真空度),即可對(duì)箱內(nèi)產(chǎn)品進(jìn)行加熱.一般加熱分兩步進(jìn)行,第一步加溫不使產(chǎn)品的溫度**過(guò)共熔點(diǎn)的溫度；待產(chǎn)品內(nèi)水份基本干完后進(jìn)行第二步加溫,這時(shí)可迅速地使產(chǎn)品上升的規(guī)定的較高溫度.在較高溫度保持?jǐn)?shù)小時(shí)后,即可結(jié)束凍干.

整個(gè)升華干燥的時(shí)間約12-24小時(shí)左右,與產(chǎn)品在每瓶?jī)?nèi)的裝量,總裝量,玻璃容器的形狀、規(guī)格,產(chǎn)品的種類,凍干曲線及機(jī)器的性能等等有關(guān).

凍干結(jié)束后,要放干燥無(wú)菌的空氣進(jìn)入干燥箱,然后盡快地進(jìn)行加塞封口,以防重新吸收空氣中的水份.

在凍干過(guò)程中,把產(chǎn)品和板層的溫度、冷凝器溫度和真空度對(duì)照時(shí)間劃成曲線,叫做凍干曲線.一般以溫度為縱坐標(biāo),時(shí)間為橫坐標(biāo).凍干不同的產(chǎn)品采用不同的凍干曲線.同一產(chǎn)品使用不同的凍干曲線時(shí),產(chǎn)品的質(zhì)量也不相同,凍干曲線還與凍干機(jī)的性能有關(guān).因此不同的產(chǎn)品,不同的凍干機(jī)應(yīng)用不同的凍干曲線.圖十四是凍干曲線示意圖(其中沒有冷凝器的溫度曲線和真空度曲線).