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基本介紹

優(yōu)點(diǎn)

.優(yōu)點(diǎn)

.應(yīng)用

基本介紹

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固態(tài)水直接升華出來(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。固態(tài)水在升華時(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。

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)的性狀。

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)，加水后溶解迅速而完quan，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，氧氣極少，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，冷凍干燥在醫(yī)藥工業(yè)，食品工業(yè)，科研和其他部門(mén)得到廣泛的應(yīng)用。

應(yīng)用

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，由制冷系統(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(mén)、電氣控制元件等組成。

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(mén)，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(méi)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不可少的。

制冷系統(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，它有直接制冷和間接制冷二種方式。

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(kāi)關(guān)，指示調(diào)節(jié)儀表（見(jiàn)圖1）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(pán)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)品的溫度超過(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)定的最高溫度。在最高溫度保持?jǐn)?shù)小時(shí)后，即可結(jié)束凍干。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。

測(cè)量

需要凍干的產(chǎn)品，一般是預(yù)先配制成水的溶液或懸濁液，因此它的冰點(diǎn)與水就不相同了，水在0℃時(shí)結(jié)冰，而海水卻要在低于0℃的溫度才結(jié)冰，因?yàn)楹Ｋ彩嵌喾N物質(zhì)的水溶液。實(shí)驗(yàn)指出溶液的冰點(diǎn)將低于溶媒的冰點(diǎn)。

另外，溶液的結(jié)冰過(guò)程與純液體也不一樣，純液體如水在0℃時(shí)結(jié)冰，水的溫度并不下降，直到全部水結(jié)冰之后溫度才下降，這說(shuō)明純液體有一個(gè)固定的結(jié)冰點(diǎn)。而溶液卻不一樣，它不是在某一固定溫度凝結(jié)成固體，而是在某一溫度時(shí)，晶體開(kāi)始析出，隨著溫度的下降，晶體的數(shù)量不斷增加，直到最后，溶液才全部凝結(jié)。這樣，溶液并不是在某一固定溫度時(shí)凝結(jié)。而是在某一溫度范圍內(nèi)凝結(jié)，當(dāng)冷卻時(shí)開(kāi)始析出晶體的溫度稱為溶液的冰點(diǎn)。而溶液全部凝結(jié)的溫度叫做溶液的凝固點(diǎn)。因?yàn)槟厅c(diǎn)就是融化的開(kāi)始點(diǎn)（即熔點(diǎn)），對(duì)于溶液來(lái)說(shuō)也就是溶質(zhì)和溶媒共同熔化的點(diǎn)。所以又叫做共熔點(diǎn)?？梢?jiàn)溶液的冰點(diǎn)與共熔點(diǎn)是不相同的。共熔點(diǎn)才是溶液真正全部凝成固體的溫度。

顯然共熔點(diǎn)的概念對(duì)于冷凍干燥是重要的，因?yàn)閮龈僧a(chǎn)品可能有鹽類、糖類、明膠、蛋白質(zhì)、血球、組織、病毒、細(xì)菌等等的物質(zhì)。因此它是一個(gè)復(fù)雜的液體，它的凍結(jié)過(guò)程肯定也是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，與溶液相似，也有一個(gè)真正全部凝結(jié)成固體的溫度。即共熔點(diǎn)。由于冷凍干燥是在真空狀態(tài)下進(jìn)行。只有產(chǎn)品全部?jī)鼋Y(jié)后才能在真空下進(jìn)行升華，否則有部分液體存在時(shí)，在真空下不僅會(huì)迅速蒸發(fā)，造成液體的濃縮使凍干產(chǎn)品的體積縮小;而且溶解在水中的氣體在真空下會(huì)迅速冒出來(lái)，造成象液體沸騰的樣子，使凍干產(chǎn)品鼓泡，甚至冒出瓶外。這是我們所不希望的。為此凍干產(chǎn)品在升華開(kāi)始時(shí)必須要冷到共熔點(diǎn)以下的溫度，使凍干產(chǎn)品真正全部?jī)鼋Y(jié)。

在凍結(jié)過(guò)程中，從外表的觀察來(lái)確定產(chǎn)品是否凍結(jié)成固體是不可能的;靠測(cè)量溫度也無(wú)法確定產(chǎn)品內(nèi)部的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。而隨著產(chǎn)品結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)電性能的變化是極為有用的，特別是在凍結(jié)是電阻率的測(cè)量能使我們知道凍結(jié)是在進(jìn)行還是已經(jīng)完成了，全部?jī)鼋Y(jié)后電阻率將非常大，因此溶液是離子導(dǎo)電。凍結(jié)是離子將固定不能運(yùn)動(dòng)，因此電阻率明顯增大。而有少量液體存在時(shí)電阻率將顯著下降。因此測(cè)量產(chǎn)品的電阻率將能確定產(chǎn)品的共熔點(diǎn)。

正規(guī)的共熔點(diǎn)測(cè)量法是將一對(duì)白金電極浸入液體產(chǎn)品之中，并在產(chǎn)品中插一溫度計(jì)，把它們冷卻到-40℃以下的低溫，然后將凍結(jié)產(chǎn)品慢慢升溫。用惠斯頓電橋來(lái)測(cè)量其電阻，當(dāng)發(fā)生電阻突然降低時(shí)，這時(shí)的溫度即為產(chǎn)品的共熔點(diǎn)。電橋要用交流電供電，因?yàn)橹绷麟姇?huì)發(fā)生電解作用，整個(gè)過(guò)程由儀表記錄。

也可用簡(jiǎn)單的方法來(lái)測(cè)量。用二根適當(dāng)粗細(xì)而又互相絕緣的銅絲插入盛放產(chǎn)品的容器中，作為電極。在銅電極附近插入一支溫度計(jì)，插入深度與電極差不多，把它們一起放入凍干箱內(nèi)的觀察窗孔附近，并用適當(dāng)方法把它們固定好，然后與其他產(chǎn)品一起預(yù)凍，這時(shí)我們用萬(wàn)用表不斷地測(cè)量在降溫過(guò)程中的電阻數(shù)值，根據(jù)電阻數(shù)值的變化來(lái)確定共熔點(diǎn)。

把電極引線通過(guò)一個(gè)開(kāi)關(guān)與萬(wàn)用表相連，可以不分正負(fù)極。如果凍干箱沒(méi)有電線引出接頭，則可以用二根細(xì)導(dǎo)線從箱門(mén)縫處引出，在電線附近涂些真空密封蠟，這樣不致于影響真空度。

待溫度計(jì)降至0℃之后即開(kāi)始測(cè)量并作記錄。把萬(wàn)用表的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)放在測(cè)量電阻的高檔（×1K或×10K）。由于萬(wàn)用表內(nèi)使用的是直流電，為了防止電解作用，在每次測(cè)量完之后要把開(kāi)關(guān)立即關(guān)掉，把每一次測(cè)量的溫度和電阻數(shù)值一一記錄下來(lái)。開(kāi)始時(shí)電阻值很小，以后逐步增高。到某一溫度時(shí)電阻突然增大，幾乎是無(wú)窮大，這時(shí)的溫度值便是共熔點(diǎn)數(shù)值。

用這種方法測(cè)量的共熔點(diǎn)有一定的誤差，因?yàn)殂~電極處多少有些電解作用。萬(wàn)用表對(duì)于高阻值沒(méi)有電橋靈敏;另外，凍結(jié)過(guò)程與熔化過(guò)程電阻的變化情況并不全相同，但所測(cè)之值仍有實(shí)用參考價(jià)值。

共熔點(diǎn)的數(shù)值從0℃到-40℃不等，與產(chǎn)品的品種、保護(hù)劑的種類和濃度有關(guān)。一些物質(zhì)的共熔點(diǎn)列表二十二供參考，因?qū)嶋H的凍干產(chǎn)品還有其它成份。所以與此不相同。

預(yù)凍

產(chǎn)品在進(jìn)行冷凍干燥時(shí)，需要裝入適宜的容器，然后進(jìn)行預(yù)先凍結(jié)，才能進(jìn)行升華干燥。預(yù)凍過(guò)程不僅昰為了保護(hù)物質(zhì)的主要性能不變;而且要獲得凍結(jié)后產(chǎn)品有合理的結(jié)構(gòu)以利于水分的升華;還要有恰當(dāng)?shù)难b量，以便日后的應(yīng)用。

產(chǎn)品的分裝通常有散裝和瓶裝二種方式。散裝可以采用金屬盤(pán)，飯盒或玻璃器皿;瓶裝采用玻璃瓶和安瓿。玻璃瓶又有血漿瓶。疫苗瓶和青霉素小瓶等，安瓿也有平底安瓿、長(zhǎng)安瓿和圓安瓿等;這些需根據(jù)產(chǎn)品的日后使用情況來(lái)決定，瓶子還需配上合適的膠塞。

表二十二一些物質(zhì)的共熔點(diǎn)（℃）

物質(zhì) 共熔點(diǎn)

0.85%氯化鈉溶液 -22

10%蔗糖溶液 -26

40%蔗糖溶液 -33

10%葡萄糖溶液 -27

2%明膠、10%葡萄糖溶液 -32

2%明膠、10%蔗糖溶液 -19

10%蔗糖溶液、10%葡萄糖溶液、0.85%氯化鈉溶液 -36

脫脂牛奶 -26

馬血清 -35

各種容器在分裝之前要求清洗干凈并進(jìn)行滅菌處理。

需要凍干的產(chǎn)品需配制成一定濃度的液體，為了能保證干燥后有一定的形狀，物質(zhì)含量在10~15%之間最佳。

產(chǎn)品分裝到容器有一定的表面積與厚度之比。表面積要大一些，厚度要小些。表面積大有利于升華，產(chǎn)品厚度大不利于升華。一般分裝厚度不大于10mm。有些產(chǎn)品需用大瓶。并凍干較大量的產(chǎn)品時(shí)，可以采用旋凍的方法凍成殼狀，或傾斜容器凍成斜面，以增大表面積，減小厚度。

產(chǎn)品的預(yù)凍方法有凍干箱內(nèi)預(yù)凍法和箱外預(yù)凍法。

箱內(nèi)預(yù)凍法是直接把產(chǎn)品放置在凍干機(jī)凍干箱內(nèi)的多層擱板上，由凍干機(jī)的冷凍機(jī)來(lái)進(jìn)行冷凍。大量的小瓶和安瓿進(jìn)行凍干時(shí)為了進(jìn)箱和出箱方便，一般把小瓶或安瓿分裝在若干金屬盤(pán)內(nèi)，再裝進(jìn)箱子。為了改進(jìn)熱傳遞，有些金屬盤(pán)制成可分離式，進(jìn)箱時(shí)把底抽走，讓小瓶直接與凍干箱的金屬板接觸;對(duì)于不可抽低的盤(pán)子要求盤(pán)底平整，以獲得產(chǎn)品的均一性。采用旋凍法的大血漿瓶要事先凍好后加上導(dǎo)熱用的金屬架或塊后再進(jìn)行冷凍。

箱外預(yù)凍有二種方法。有些小型凍干機(jī)沒(méi)有進(jìn)行預(yù)凍產(chǎn)品的裝置。只能利用低溫冰箱或酒精加干冰來(lái)進(jìn)行預(yù)凍。另一種是專用的旋凍器，它可把大瓶的產(chǎn)品邊旋轉(zhuǎn)邊冷凍成殼狀結(jié)構(gòu)。然后再進(jìn)入凍干箱內(nèi)。

還有一種特殊的離心式預(yù)凍法，離心式凍干機(jī)就采用此法。利用在真空下液體迅速蒸發(fā)，吸收本身的熱量而凍結(jié)。旋轉(zhuǎn)的離心力防止產(chǎn)品中的氣體溢出，使產(chǎn)品能"平靜地"凍結(jié)成一定的形狀。

轉(zhuǎn)速一般為800轉(zhuǎn)/分左右。

冷凍會(huì)對(duì)細(xì)胞和生命體產(chǎn)生一定的破壞作用，其機(jī)理是非常復(fù)雜的。尚無(wú)統(tǒng)一的理論，

但一般認(rèn)為主要是由機(jī)械效應(yīng)和溶質(zhì)效應(yīng)引起。

生物物質(zhì)的冷凍過(guò)程首先是從純水結(jié)冰開(kāi)始，冰晶的生長(zhǎng)逐步造成電解質(zhì)的濃縮。隨后是低共熔混合物凝固。最后全部變?yōu)楣腆w。

機(jī)械效應(yīng)是細(xì)胞內(nèi)外冰晶生長(zhǎng)而產(chǎn)生的機(jī)械力量引起的。特別是對(duì)于有細(xì)胞膜的生命體影像較大。一般冰晶越大，細(xì)胞膜越易破裂，從而造成細(xì)胞死亡;冰晶小，對(duì)細(xì)胞膜的機(jī)械損傷也較小。

緩慢冷凍產(chǎn)生的冰晶較大，快速冷凍產(chǎn)生的冰晶較小;就此而言?？焖倮鋬鰧?duì)細(xì)胞的影響較小。緩慢冷凍容易引起細(xì)胞的死亡。

溶質(zhì)效應(yīng)是由于水的凍結(jié)使間隙液體逐漸濃縮，從而使電解質(zhì)的濃度增加，蛋白質(zhì)對(duì)電解質(zhì)是較敏感的。電解質(zhì)濃度的增加引起蛋白質(zhì)的變性，而使細(xì)胞死亡;另外電解質(zhì)濃度的增加會(huì)使細(xì)胞脫水而死亡。間隙液體濃度越高。上述原因引起的破壞也越厲害。溶質(zhì)效應(yīng)在某一溫度范圍最為明顯。這個(gè)溫度范圍在水的冰點(diǎn)和該液體的全部固化溫度之間。若能以較高的速度越過(guò)這一溫度范圍，溶質(zhì)效應(yīng)所產(chǎn)生的效果就能大大減弱。

另外冷凍時(shí)所形成的晶體大小在很大程度上也影響干燥的速率和干燥后產(chǎn)品的溶解速度。大的冰晶容易升華，小的冰晶不利于升華;但大的冰晶溶解慢，小的冰晶溶解快。冰晶越小、干燥后越能反映產(chǎn)品的原來(lái)結(jié)構(gòu)。

綜上所述，需要有一個(gè)冷卻速率。以得到最高的細(xì)胞存活率，好的產(chǎn)品物理性狀和溶解速度。當(dāng)然提高存活率與在產(chǎn)品中加入抗低溫劑（保護(hù)劑之一）還有很大的關(guān)系。例如甘油、二甲亞砜、糖類等。這些抗低溫物質(zhì)能幫助產(chǎn)品擴(kuò)大冷卻速率的范圍，以便使更多的細(xì)胞存活下來(lái)。

為了獲的不同的降溫速度。就要采取不同的預(yù)凍方法;例如有時(shí)需裝箱之后才開(kāi)始凍干箱的降溫，有時(shí)需讓機(jī)器預(yù)先降到低溫，再將產(chǎn)品裝入凍干箱內(nèi)。

預(yù)凍的目的也是為了固定產(chǎn)品，以便在真空下進(jìn)行升華。如果沒(méi)有凍實(shí)。則抽真空時(shí)產(chǎn)品會(huì)冒出瓶外來(lái)，沒(méi)有一定的形狀;如果冷的過(guò)低，則不僅浪費(fèi)了能源和時(shí)間，而且對(duì)某些產(chǎn)品還會(huì)降低存活率。

因此預(yù)凍之前應(yīng)確定三個(gè)數(shù)據(jù)。其一是預(yù)凍的速率，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品不同而試驗(yàn)出一個(gè)冷凍速率。其二是預(yù)凍的最di溫度，應(yīng)根據(jù)改產(chǎn)品的共熔點(diǎn)來(lái)決定，預(yù)凍的最di溫度應(yīng)低于共熔點(diǎn)的溫度。其三是預(yù)凍的時(shí)間，根據(jù)機(jī)器的情況來(lái)決定，保證抽真空之前所有產(chǎn)品均已凍實(shí)。不致因抽真空而冒出瓶外，凍干箱的每一板層之間，每一板層的各部分之間溫差越小，則預(yù)凍的時(shí)間可以相應(yīng)縮短，一般產(chǎn)品的溫度達(dá)到預(yù)凍最di溫度之后1-2小時(shí)即可開(kāi)始抽真空升華。

干燥

第一階段

產(chǎn)品的干燥可分為二個(gè)階段，在產(chǎn)品內(nèi)的凍結(jié)冰消失之前稱第一階段干燥、也叫作升華干燥階段。

產(chǎn)品在升華時(shí)要吸收熱量，一克冰全部變成水蒸汽大約需要吸收670卡左右的熱量，因此升華階段必須對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行加熱。但對(duì)產(chǎn)品的加熱量是有限度的，不能使產(chǎn)品的溫度超過(guò)其自身共熔點(diǎn)溫度。升華的產(chǎn)品如果低于共熔點(diǎn)溫度過(guò)多，則升華的速率降低，升華階段的時(shí)間會(huì)延長(zhǎng);如果高于共熔點(diǎn)溫度，則產(chǎn)品會(huì)發(fā)生熔化，干燥后的產(chǎn)品將發(fā)生體積縮小，出現(xiàn)氣泡，顏色加深，溶解困難等現(xiàn)象。因此升華階段產(chǎn)品的溫度要求接近共熔點(diǎn)溫度，但又不能超過(guò)共熔點(diǎn)溫度。

由于產(chǎn)品升華時(shí)，升華面不是固定的。而是在不斷的變化，并且隨著升華的進(jìn)行，凍結(jié)產(chǎn)品越來(lái)越少。因此造成對(duì)產(chǎn)品溫度測(cè)量的困難，利用溫度計(jì)來(lái)測(cè)量均會(huì)有一定的誤差。

可以利用氣壓測(cè)量法來(lái)確定升華時(shí)產(chǎn)品的溫度，把凍干箱和冷凝器之間的閥門(mén)迅速地關(guān)閉1-2秒的時(shí)間（切不可太長(zhǎng)）。然后又迅速打開(kāi)，在關(guān)閉的瞬間觀察凍干箱內(nèi)的壓強(qiáng)升高情況，計(jì)下壓強(qiáng)升高到某一點(diǎn)的最高數(shù)值。從冰的不同溫度的飽和蒸汽壓曲線或表上可以查出相應(yīng)數(shù)值，這個(gè)溫度值就是升華時(shí)產(chǎn)品的溫度。

產(chǎn)品的溫度也能通過(guò)對(duì)升華產(chǎn)品的電阻的測(cè)量來(lái)推斷。如果測(cè)得產(chǎn)品的電阻大于共熔點(diǎn)時(shí)的電阻數(shù)值，則說(shuō)明產(chǎn)品的溫度低于共熔點(diǎn)的溫度;如果測(cè)得的電阻接近共熔點(diǎn)時(shí)的電阻數(shù)值，則說(shuō)明產(chǎn)品溫度已接近或達(dá)到共熔點(diǎn)的溫度。

冷凍干燥時(shí)凍干箱內(nèi)的壓強(qiáng)，過(guò)去認(rèn)為是越低越好，則認(rèn)為不是越低越好，而是要控制在一定的范圍之內(nèi)。

壓強(qiáng)低當(dāng)然有利于產(chǎn)品內(nèi)冰的升華。但由于壓強(qiáng)太低時(shí)對(duì)傳熱不利，產(chǎn)品不易獲得熱量，升華速率反而降低。實(shí)驗(yàn)標(biāo)明:在凍干箱的壓強(qiáng)低于0.1毫巴時(shí)，氣體的對(duì)流傳熱小到可以忽略不計(jì);而壓*于0.1毫巴時(shí)，氣體的對(duì)流傳熱就明顯增加。在同樣的板層溫度下，壓強(qiáng)高于0.1毫巴時(shí)，產(chǎn)品容易獲得熱量，因而升華速率增加。

但是，當(dāng)壓強(qiáng)太高時(shí)，產(chǎn)品內(nèi)冰的升華速率減慢，產(chǎn)品吸熱量降減少。于是產(chǎn)品自身的溫度上升，當(dāng)高于共熔點(diǎn)溫度時(shí)，產(chǎn)品將發(fā)生熔化，造成凍干失敗。

凍干箱的合適壓強(qiáng)一般認(rèn)為是在0.1~0.3毫巴之間，在這個(gè)壓強(qiáng)范圍內(nèi)，既利于熱量的傳遞又利于升華的進(jìn)行。超過(guò)0.3毫巴時(shí)，產(chǎn)品可能熔化，此時(shí)應(yīng)發(fā)出真空?qǐng)?bào)警信號(hào)，切斷對(duì)產(chǎn)品的加熱，甚至啟動(dòng)冷凍機(jī)對(duì)凍干箱進(jìn)行降溫，以保護(hù)產(chǎn)品不致發(fā)生熔化。

凍干箱內(nèi)的壓強(qiáng)是由空氣的分壓強(qiáng)和水蒸汽的分壓強(qiáng)組成的，因此要使用能測(cè)量全壓強(qiáng)的熱真空計(jì)來(lái)測(cè)量真空度;而不宜使用壓縮式真空計(jì)，以水銀為介質(zhì)的壓縮式真空計(jì)由于水銀蒸汽有害產(chǎn)品應(yīng)禁止使用。

1克冰在壓強(qiáng)0.1毫巴時(shí)大約能產(chǎn)生10000升體積的蒸汽，為了排除大量的水蒸汽，光靠機(jī)械真空泵排除是不行的。冷凝器作為冷卻使大量水蒸汽凝結(jié)在其內(nèi)部的制冷表面上，因此冷凝器實(shí)際上起著水蒸汽泵的作用。大量水蒸汽凝結(jié)時(shí)放出的熱量能使冷凝器的溫度發(fā)生回升，這是正常的現(xiàn)象。但由于冷凝器冷凍機(jī)的制冷能力不夠，冷凝器吸附水蒸汽的表面太小，或?qū)Ξa(chǎn)品提供熱量過(guò)多而產(chǎn)生過(guò)多的水蒸汽等原因，會(huì)引起冷凝器溫度的過(guò)度回升。當(dāng)發(fā)生這種情況時(shí)。凍干箱和冷凝器之間的水蒸汽壓力差減小，從而導(dǎo)致升華速率的降低;與此同時(shí)凍干機(jī)系統(tǒng)內(nèi)水蒸汽的分壓強(qiáng)增強(qiáng)，使真空度惡化，進(jìn)而又引起升華速率的減慢，產(chǎn)品吸收熱量減少，產(chǎn)品溫度上升，致使產(chǎn)品發(fā)生熔化，凍干失敗。

因此為了冷凍干燥出好的產(chǎn)品，需要保持系統(tǒng)內(nèi)良好而穩(wěn)定的真空度。需要冷凝器始終能低于-40℃以下的低溫，因?yàn)?40℃時(shí)冰的蒸汽壓為0.1毫巴左右。

在升華干燥階段，凍干箱的板層是產(chǎn)品熱量的來(lái)源。板層溫度高，產(chǎn)品獲得的熱量就多;板層溫度低，產(chǎn)品獲得的熱量就少;板層溫度過(guò)高，產(chǎn)品獲得過(guò)多的熱量使產(chǎn)品發(fā)生熔化;板層溫度過(guò)低，產(chǎn)品得不到足夠的熱量會(huì)延長(zhǎng)升華干燥時(shí)間。因此，板層的溫度應(yīng)進(jìn)行合理的控制。

板層溫度的高低應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品溫度、凍干箱的壓強(qiáng)（即凍干箱的真空度）、冷凝器溫度三個(gè)因素來(lái)確定。如果在升華干燥的時(shí)候，產(chǎn)品的溫度低于該產(chǎn)品的共熔點(diǎn)溫度較多，凍干箱內(nèi)的壓強(qiáng)小于真空?qǐng)?bào)警設(shè)定的壓強(qiáng)較多，冷凝器溫度也低于-40℃較多，則板層的加熱溫度還可以繼續(xù)提高。如果板層溫度提高到某一數(shù)值之后產(chǎn)品的溫度已接近共熔點(diǎn)溫度，或者凍干箱的壓強(qiáng)上升到接近真空?qǐng)?bào)警的數(shù)值或者冷凝器溫度回升到-40℃，則板層溫度不可再繼續(xù)提高，不然會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)的情況。

實(shí)際上升華時(shí)板層溫度的高低還與凍干機(jī)的性能有關(guān)，性能較好的凍干機(jī)，板層的加熱溫度可以升得高一些。

升華階段時(shí)間的長(zhǎng)短與下列因素有關(guān):

產(chǎn)品的品種:有些產(chǎn)品容易干燥，有些產(chǎn)品不容易干燥。一般來(lái)說(shuō)，共熔點(diǎn)溫度較高的產(chǎn)品容易干燥，升華的時(shí)間短些。

產(chǎn)品的分裝厚度:正常的干燥速率大約每小時(shí)使產(chǎn)品下降1毫米的厚度。因此分裝厚度大，升華時(shí)間也長(zhǎng)。

升華時(shí)提供的熱量:升華時(shí)若提供的熱量不足，則會(huì)減慢升華速率，延長(zhǎng)升華階段的時(shí)間。當(dāng)然熱量也不能過(guò)多地提供。

凍干機(jī)本身的性能，這包括凍干機(jī)的真空性能，冷凝器的溫度和效能，甚至機(jī)器構(gòu)造的幾何形狀等，性能良好的凍干機(jī)使升華階段的時(shí)間較短些。

在產(chǎn)品的第一階段時(shí)，除了要保持凍結(jié)產(chǎn)品的溫度不能超過(guò)共熔點(diǎn)以外，還要保持已干燥的產(chǎn)品溫度不能超過(guò)崩解溫度。

所謂崩解溫度是對(duì)已經(jīng)干燥的產(chǎn)品而言的。已干燥的產(chǎn)品應(yīng)該是疏松多亂，保持一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，以便下層凍結(jié)產(chǎn)品中升華的水蒸汽順利通過(guò)，使全部的產(chǎn)品都良好的干燥。

但某些已干燥的產(chǎn)品當(dāng)溫度達(dá)到某一數(shù)值時(shí)會(huì)失去剛性，發(fā)生類似崩潰的現(xiàn)象，失去了疏松多亂的性質(zhì)，使干燥產(chǎn)品有些發(fā)粘。比重增加，顏色加深。發(fā)生這種變化的溫度就叫做崩解溫度。

干燥產(chǎn)品發(fā)生崩解之后，阻礙或影響下層凍結(jié)產(chǎn)品升華的水蒸汽的通過(guò)，于是升華速度減慢凍結(jié)產(chǎn)品吸收熱量減少，由板層繼續(xù)供給的熱量就有多余。將會(huì)造成凍結(jié)產(chǎn)品溫度上升，產(chǎn)品發(fā)生熔化發(fā)泡現(xiàn)象。

崩解溫度與產(chǎn)品的種類和性質(zhì)有關(guān)，因此應(yīng)該合理的選擇產(chǎn)品的保護(hù)劑，使崩解溫度盡可能高一些，例如產(chǎn)品的崩解溫度應(yīng)高于該產(chǎn)品的共熔點(diǎn)溫度。

崩解溫度一般由試驗(yàn)來(lái)確定，通過(guò)顯微冷凍干燥試驗(yàn)可以觀察到崩解現(xiàn)象，從而確定崩解溫度。

第二階段

一旦產(chǎn)品內(nèi)冰升華完畢，產(chǎn)品的干燥變進(jìn)入了第二階段。在該階段雖然產(chǎn)品內(nèi)不存在凍結(jié)冰，但產(chǎn)品內(nèi)還存在10%左右的水份，為了使產(chǎn)品達(dá)到合格的殘余水份含量，必須對(duì)產(chǎn)品進(jìn)一步的干燥。

在解吸階段，可以使產(chǎn)品的溫度迅速地上升到該產(chǎn)品的最高允許溫度，并在該溫度一直維持到凍干結(jié)束為止。迅速提高產(chǎn)品溫度有利于降低產(chǎn)品殘余水份含量和縮短解吸干燥的時(shí)間。產(chǎn)品的允許溫度視產(chǎn)品的品種而定，一般為25℃-40℃左右。病毒性產(chǎn)品為25℃，細(xì)菌性產(chǎn)品為30℃，血清、抗菌素等可高達(dá)40℃。

在解吸干燥階段由于產(chǎn)品內(nèi)逸出水份的減少，冷凝器溫度的下降又引起系統(tǒng)內(nèi)水蒸汽壓力的下降，這樣往往使凍干箱的總壓力下降到低于0.1毫巴，這就使凍干箱內(nèi)對(duì)流的熱傳遞幾乎消失。因此，即使板層的溫度已加熱到產(chǎn)品的最高允許溫度，但由于傳熱不良，產(chǎn)品溫度上升很緩慢。

為了改進(jìn)凍干箱傳熱，使產(chǎn)品溫度較快地達(dá)到最高允許溫度，以縮短解吸干燥階段時(shí)間。要對(duì)凍干箱內(nèi)的壓強(qiáng)進(jìn)行控制，控制的壓強(qiáng)范圍在0.15~0.3毫巴之間。一般使用校正漏孔法對(duì)凍干箱內(nèi)的壓強(qiáng)進(jìn)行控制。在凍干機(jī)的真空系統(tǒng)上（大都在凍干箱上），安裝一個(gè)人為的能校正的漏孔，由真空儀表進(jìn)行控制;當(dāng)凍干箱壓強(qiáng)下降到低于真空儀表的下限設(shè)定值時(shí)，漏孔電磁閥打開(kāi)，向凍干箱放入干燥滅菌的惰性氣體，于是凍干箱內(nèi)的壓強(qiáng)上升，當(dāng)壓強(qiáng)上升到真空儀表的上限設(shè)定值時(shí)漏孔電磁閥關(guān)閉，停止進(jìn)氣，凍干箱內(nèi)壓強(qiáng)又下降，如此使凍干箱內(nèi)的壓強(qiáng)控制在設(shè)定范圍內(nèi)。

壓強(qiáng)的控制也可采用間歇開(kāi)關(guān)凍干箱和冷凝器之間閥門(mén)的方法，真空泵間歇運(yùn)轉(zhuǎn)的方法。以及冷凝器冷凍機(jī)間歇運(yùn)轉(zhuǎn)的方法等。

一旦產(chǎn)品溫度達(dá)到許可溫度之后，為了進(jìn)一步降低產(chǎn)品內(nèi)的殘余水份含量，高真空的恢復(fù)是十分必要的。這時(shí)上述控制壓強(qiáng)的方法應(yīng)停止使用。與凍干箱恢復(fù)高真空的同時(shí)，冷凝器由于負(fù)荷減少溫度下降也達(dá)到了低的極限溫度。這樣使凍干箱和冷凝器之間水蒸汽壓力差達(dá)到了最大值。這樣的狀況非常有利于產(chǎn)品內(nèi)殘余水份的逸出，一般應(yīng)在狀況不小于2小時(shí)的時(shí)間，時(shí)間越長(zhǎng)產(chǎn)品內(nèi)殘余水份的含量越低。

解吸階段的時(shí)間長(zhǎng)短取決于下列因素:

產(chǎn)品的品種:產(chǎn)品不同，干燥的難易不同，同時(shí)產(chǎn)品不同，最高許可溫度也不同，最高許可溫度較高的產(chǎn)品，時(shí)間可相應(yīng)短些。

殘余水份的含量:殘余水份的含量要求低的產(chǎn)品，干燥時(shí)間較長(zhǎng)。產(chǎn)品的殘余水份的含量應(yīng)有利于該產(chǎn)品的長(zhǎng)期存放，太高太低均不好。應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)來(lái)確定。

凍干機(jī)的性能:在解吸階段后期能達(dá)到的真空度高，冷凝器的溫度低的凍干機(jī)，其解吸干燥的時(shí)間可短些。

是否采用壓強(qiáng)控制法:如果采用壓強(qiáng)控制法，則改進(jìn)了傳熱，使產(chǎn)品達(dá)到最高許可溫度的時(shí)間縮短，吸解干燥的時(shí)間也縮短。

最后，凍干是否可以結(jié)束是這樣來(lái)確定的:產(chǎn)品溫度已達(dá)到最高許可溫度，并在這個(gè)溫度保持2小時(shí)以上的時(shí)間;關(guān)閉凍干箱和冷凝器之間的閥門(mén)，注意觀察凍干箱的壓力升高情況（這時(shí)關(guān)閉的時(shí)間應(yīng)長(zhǎng)些，約30秒到60秒）。如果凍干箱內(nèi)的壓力沒(méi)有明顯的升高，則說(shuō)明干燥已基本完成，可以結(jié)束凍干。如果壓力有明顯升高，則說(shuō)明還有水份逸出，要延長(zhǎng)時(shí)間繼續(xù)進(jìn)行干燥。直到關(guān)閉凍干箱冷凝器之間的閥門(mén)之后無(wú)明顯上升為止。

作品影響

冷凍干燥過(guò)程實(shí)際上是水的物質(zhì)變化及其轉(zhuǎn)移過(guò)程。含有大量水份的生物制品首先凍結(jié)成固體，然后在真空狀態(tài)下固態(tài)冰直接升華成水蒸汽，水蒸汽又在冷凝器內(nèi)凝華成冰霜，干燥結(jié)束后冰霜熔化排出。在凍干箱內(nèi)得到了需要的冷凍干燥產(chǎn)品。

凍干過(guò)程有二個(gè)放熱過(guò)程和二個(gè)吸收過(guò)程:液體生物制品放出熱量凝固成固體生物制品，固體生物制品在真空下吸收熱量升華成水蒸汽。水蒸汽在冷凝器中放出熱量凝華成冰霜，凍干結(jié)束后冰霜在冷凝器中吸收熱量熔化成水。

整個(gè)凍干過(guò)程中進(jìn)行著熱量質(zhì)量的傳遞現(xiàn)象。熱量的傳遞貫穿冷凍干燥的全過(guò)程中。預(yù)凍階段:干燥的第一階段和第二階段以及化霜階段均進(jìn)行著熱量的傳遞;質(zhì)量的傳遞僅在干燥階段進(jìn)行，凍干箱制品中產(chǎn)生的水蒸汽到冷凝器內(nèi)凝華成冰霜的過(guò)程，實(shí)際上也是質(zhì)量傳遞的過(guò)程，只有發(fā)生了質(zhì)量的傳遞產(chǎn)品才能獲得干燥。在干燥階段，熱的傳遞是為了促進(jìn)質(zhì)的傳遞，改善熱的傳遞也能改善質(zhì)的傳遞。

如果在產(chǎn)品的升華過(guò)程中不提供熱量，那么產(chǎn)品由于升華吸收自身的熱量使溫度下降，升華速率也逐漸下降，直到產(chǎn)品溫度相等于冷凝器的表面溫度，干燥便停止進(jìn)行，這時(shí)從凍結(jié)產(chǎn)品到冷凝器表面的水蒸汽分子數(shù)與從冷凝器表面返回到凍結(jié)產(chǎn)品的水蒸汽分子數(shù)相等，凍干箱與冷凝器之間的水蒸汽壓力等于零，達(dá)到平衡狀態(tài)。

不如果一個(gè)外界熱量加到凍結(jié)產(chǎn)品上，這個(gè)平衡狀態(tài)被破壞，凍結(jié)產(chǎn)品的溫度就高于冷凝器表面的溫度，凍干箱和冷凝器之間便產(chǎn)生了水蒸汽壓力差。形成了從凍干箱流向冷凝器的水蒸汽流。由于冷凝器制冷的表面凝華水蒸汽為冰霜，使冷凝器內(nèi)的水蒸汽不斷地被吸附掉，冷凝器內(nèi)便保持較低的蒸汽壓力;而凍干箱內(nèi)流走的水蒸汽又不斷被產(chǎn)品中發(fā)生的水蒸汽得到補(bǔ)充，維持凍干箱內(nèi)較高的水蒸汽壓力。這一過(guò)程的不斷進(jìn)行，使產(chǎn)品不斷得到了干燥。

升華首先從產(chǎn)品的表面開(kāi)始，在干燥進(jìn)行了一段時(shí)間之后，在凍結(jié)產(chǎn)品上面形成了一層已干燥的產(chǎn)品，產(chǎn)生了干燥產(chǎn)品與凍結(jié)產(chǎn)品之間的交界面。交界面隨著干燥的進(jìn)行不斷下降，直到升華完畢交界面消失。當(dāng)產(chǎn)生了交界面之后，水分子要穿越這層已干燥的產(chǎn)品才能進(jìn)入空間;水分子跑出交界面之后，進(jìn)入已經(jīng)干燥產(chǎn)品的某一間隔內(nèi)。以后可能還要穿過(guò)許多這樣的間隔后，才能從產(chǎn)品的縫隙進(jìn)入空間。也可以經(jīng)過(guò)一些轉(zhuǎn)折又回到凍結(jié)產(chǎn)品之中，干燥產(chǎn)品內(nèi)的間隔有時(shí)象迷宮一樣。

當(dāng)水分子跑出產(chǎn)品表面以后，它的運(yùn)動(dòng)路徑還很曲折?？赡芘c玻璃瓶壁碰撞，可能凍干機(jī)的金屬板壁碰撞，也經(jīng)常發(fā)生水分子之間的相互碰撞，然后進(jìn)入冷凝器內(nèi)。當(dāng)水分子與冷凝器的制冷表面發(fā)生碰撞時(shí)，由于該表面的溫度很低，低溫表面吸收了水分子的能量，這樣水分子便失去了動(dòng)能，使其沒(méi)有能量再離開(kāi)冷凝器的制冷表面，于是水分子被"捕獲"了。大量水分子捕獲后在冷凝器表面形成一層冰霜，這樣就降低了系統(tǒng)內(nèi)的水蒸汽壓力。使凍干箱的水蒸汽不斷的流向冷凝器。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，凍干箱內(nèi)不斷對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行加熱以及冷凝器的持久工作，產(chǎn)品逐漸得到了干燥。

干燥的速率與凍干箱和冷凝器之間的水蒸汽壓力差成正比，與水蒸汽流動(dòng)的阻力成反比。水蒸汽壓力差越大，流動(dòng)的阻力越小，則干燥的速率越快。水蒸汽的壓力差取決與冷凝器的有效溫度和產(chǎn)品溫度的溫度差。因此要盡可能地降低冷凝器的有效溫度和最大限度地提高產(chǎn)品的溫度。

水蒸汽的流動(dòng)阻力來(lái)自以下幾個(gè)方面:

產(chǎn)品內(nèi)部的阻力，水分子通過(guò)已經(jīng)干燥的產(chǎn)品層的阻力。這個(gè)阻力的大小與干燥層的結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品的種類、成份、濃度、保護(hù)劑等有關(guān)。

容器的阻力，容器的阻力主來(lái)自瓶口之處，因?yàn)槠靠诘慕孛孑^小，瓶口處可能還有某些物品。例如:帶槽的橡皮塞、紗布等，瓶口截面大，則阻力小。

機(jī)器本身的阻力。主要是凍干箱與冷凝器之間管道的阻力，管道粗、短、直則阻力小。另外阻力還與凍干箱的結(jié)構(gòu)和幾何形狀有關(guān)。

提高凍干箱內(nèi)產(chǎn)品的溫度，能增加凍干箱內(nèi)與水蒸汽壓力，加速水蒸汽流向冷凝器，加快質(zhì)的傳遞，增加干燥速率。但是提高產(chǎn)品的溫度是有一定限度的，不能使產(chǎn)品溫度超過(guò)共熔點(diǎn)的溫度。

降低冷凝器的溫度。也就降低了冷凝器內(nèi)水蒸汽的壓力，也能加速水蒸汽從凍干箱流向冷凝器。同樣能加快質(zhì)的傳遞，提高干燥速率。但是更多的降低冷凝器的溫度需增加投資和運(yùn)行費(fèi)用。

減少水蒸汽的流動(dòng)阻力也能加快質(zhì)的傳遞，提高干燥速率。減小產(chǎn)品的分裝厚度;合理的設(shè)計(jì)瓶、塞、減少瓶口阻力;合理的設(shè)計(jì)凍干機(jī)，減少機(jī)器的管道阻力;選擇合適的濃度和保護(hù)劑，使干燥產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)疏松多亂，減少干燥層的阻力;試驗(yàn)的預(yù)凍方法，造成有利于升華的冰晶結(jié)構(gòu)等。這些方法均能促進(jìn)質(zhì)的傳遞，提高干燥速率。

時(shí)序

生物制品的冷凍干燥產(chǎn)品，需要有一定的物理形態(tài);均勻的顏色、合格的殘余水份含量、良好的溶解性、高的存活率或效價(jià)、長(zhǎng)的保存期。因此，不僅要對(duì)制苗過(guò)程和凍干后的密封保存進(jìn)行控制。更重要的是對(duì)冷凍干燥過(guò)程的每一階段的各參數(shù)進(jìn)行全面的控制，才能得到優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。凍干曲線和時(shí)序就是進(jìn)行冷凍干燥過(guò)程控制的基本依據(jù)。

凍干曲線和時(shí)序不僅是手工操作凍干機(jī)的依據(jù)，而且也是自動(dòng)控制凍干機(jī)操作的依據(jù)。例如，利用凸輪法和滾筒法進(jìn)行凍干機(jī)的自動(dòng)控制時(shí)，凸輪和滾筒的刻劃依據(jù)就是凍干曲線和時(shí)序，在用微處理機(jī)對(duì)凍干機(jī)進(jìn)行控制時(shí)，操作程序的編制依據(jù)也是凍干曲線和時(shí)序，按照微機(jī)的一定要求把凍干曲線和時(shí)序用操作鍵盤(pán)輸入微機(jī)的貯存器內(nèi)。

凍干曲線是凍干箱板層溫度與時(shí)間之間的關(guān)系曲線。一般以溫度為縱坐標(biāo)，時(shí)間為橫坐標(biāo)。它反映了在凍干過(guò)程中，不同時(shí)間板層溫度的變化情況。

凍干時(shí)序是在凍干過(guò)程中不同時(shí)間，各種設(shè)備的啟閉運(yùn)行情況。

制定凍干曲線以板層為依據(jù)是因?yàn)楫a(chǎn)品溫度是受板層溫度支配的?？刂屏税鍖訙囟纫簿涂刂屏水a(chǎn)品溫度。

因素

產(chǎn)品的品種:產(chǎn)品不同則共熔點(diǎn)亦不同，共熔點(diǎn)低的產(chǎn)品要求預(yù)凍的溫度低;加熱時(shí)板層的溫度亦相應(yīng)要低些。有些產(chǎn)品受冷凍的影響較大，有些產(chǎn)品則影響較小;一般細(xì)菌性的產(chǎn)品受冷凍的影響較大，病毒性的產(chǎn)品受冷凍的影響較小。要根據(jù)試驗(yàn)找出一個(gè)產(chǎn)品的冷凍速率，以獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品和較短的冷凍干燥時(shí)間。另外產(chǎn)品不同，對(duì)殘余水份的要求也不同。為了長(zhǎng)期保存產(chǎn)品，有些產(chǎn)品要求殘余水份含量低些。有些則要求高些。殘余水份含量要求低的產(chǎn)品，凍干時(shí)間需長(zhǎng)些。殘余水份含量要求高的產(chǎn)品，凍干時(shí)間可縮短。

裝量的多少也影響著凍干曲線的制定。一個(gè)是總裝量的多少，一個(gè)是每一容器內(nèi)產(chǎn)品裝量的多少。裝量多的凍干時(shí)間也長(zhǎng)。

容器的品種也是需要考慮的因素，底部平整和較清潔的瓶子傳熱較好。底部不平或玻璃厚的瓶子傳熱較差，后者顯然凍干時(shí)間較長(zhǎng)。

凍干機(jī)性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到凍干曲線的制定，凍干機(jī)有各種不同的型號(hào)，因此它們的性能也各不相同。有些機(jī)器的性能好，例如板層之間，每板層的各部分之間溫差小;冷凝器的溫度低，冰負(fù)荷能力大;凍干箱與冷凝器之間的水蒸汽流動(dòng)阻力小;真空泵抽速快，真空度好而穩(wěn)定。有些機(jī)器則差一些。因此盡管是同一產(chǎn)品。當(dāng)用不同型號(hào)的凍干機(jī)進(jìn)行凍干時(shí)，曲線也是不一樣的，照搬其它型號(hào)機(jī)器的凍干曲線不一定能凍出好的產(chǎn)品來(lái)。

數(shù)據(jù)

預(yù)凍速度

預(yù)凍速度大部分機(jī)器不能進(jìn)行控制，因此只能以預(yù)凍溫度和裝箱時(shí)間來(lái)決定預(yù)凍的速率，要求預(yù)凍的速率快，則凍干箱先降至降低的溫度，然后才讓產(chǎn)品進(jìn)箱;要求預(yù)凍的速率慢，則產(chǎn)品進(jìn)箱之后在讓凍干箱降溫。

預(yù)凍的zui低溫度

這個(gè)溫度取決于產(chǎn)品的共熔點(diǎn)溫度，預(yù)凍最di溫度應(yīng)低于該產(chǎn)品的共熔點(diǎn)溫度。

預(yù)凍的時(shí)間

產(chǎn)品裝量多，使用的容器底厚而不平整，不是把產(chǎn)品直接放在凍干箱板層上凍干，凍干箱冷凍機(jī)能力差，每一板層之間以及每一板層的個(gè)部分之間溫差大的機(jī)器，則要求預(yù)凍時(shí)間長(zhǎng)些。為了使箱內(nèi)每一瓶產(chǎn)品全部?jī)鰧?shí)，一般要求在樣品的溫度達(dá)到預(yù)定的最di溫度之后再保持1-2小時(shí)的時(shí)間。

降溫的時(shí)間

冷凝器要求在預(yù)凍末期，預(yù)凍尚未結(jié)束，抽真空之前開(kāi)始降溫。之前多少時(shí)間要由冷凝器機(jī)器的降溫性能來(lái)決定。要求在預(yù)凍結(jié)束抽真空的時(shí)候，冷凝器的溫度要達(dá)到-40℃左右。好的機(jī)器一般之前半小時(shí)開(kāi)始降溫。

冷凝器的降溫通常從開(kāi)始之后一直持續(xù)到凍干結(jié)束為止。溫度始終應(yīng)在-40℃以下。

抽真空時(shí)間

預(yù)凍結(jié)束就是開(kāi)始抽真空的時(shí)間，要求在半小時(shí)左右的時(shí)間真空度能達(dá)到1×10-4毫巴。

抽真空的同時(shí)，也是凍干箱冷凝器之間的真空閥打開(kāi)的時(shí)候，真空泵和真空閥門(mén)打開(kāi)同樣一直持續(xù)到凍干結(jié)束為止。

預(yù)凍結(jié)束的時(shí)間

預(yù)凍結(jié)束就是凍干箱冷凍機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，通常在抽真空的同時(shí)或真空抽到規(guī)定要求時(shí)停止冷凍機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。

開(kāi)始加熱時(shí)間

一般認(rèn)為開(kāi)始加熱的時(shí)間（實(shí)際上抽真空開(kāi)始升華即已開(kāi)始）。開(kāi)始加熱是在真空度達(dá)到1×10-1毫巴之后（接近1×10-1毫米汞柱），有些凍干機(jī)利用真空繼電器自動(dòng)接通加熱，即空度達(dá)到1×10-1毫巴時(shí)，加熱便自動(dòng)開(kāi)始;有些凍干機(jī)是在抽真空之后半小時(shí)開(kāi)始加熱，這時(shí)真空度已達(dá)到1×10-1毫巴甚至更高。

真空?qǐng)?bào)警工作時(shí)間

由于真空度對(duì)于升華是極其重要的，因此新式的凍干機(jī)均設(shè)有真空?qǐng)?bào)警裝置。真空?qǐng)?bào)警裝置的工作時(shí)間在加熱開(kāi)始之時(shí)到校正漏孔使用之前，或從一開(kāi)始一直使用到凍干結(jié)束。

一旦在升華過(guò)程中真空度下降而發(fā)生真空?qǐng)?bào)警時(shí)，一方面發(fā)出報(bào)警信號(hào)，一方面自動(dòng)切斷凍干箱的加熱。同時(shí)還啟動(dòng)凍干箱的冷凍機(jī)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行降溫，以保護(hù)產(chǎn)品不致發(fā)生熔化。

校正漏孔的工作時(shí)間

校正漏孔的目的是為了改進(jìn)凍干箱內(nèi)的熱量傳遞，通常在第二階段工作時(shí)使用，繼續(xù)恢復(fù)高真空狀態(tài)。使用時(shí)間的長(zhǎng)短由產(chǎn)品的品種、裝量和調(diào)定的真空度的數(shù)值所決定。

產(chǎn)品加熱的最高許可溫度

板層加熱的最高許可溫度根據(jù)產(chǎn)品來(lái)決定，在升華時(shí)板層的加熱溫度可以超過(guò)產(chǎn)品的最高許可溫度因?yàn)檫@時(shí)產(chǎn)品仍停留在低溫階段，提高板層溫度可促進(jìn)升華;但凍干后期板層溫度需下降到與產(chǎn)品的最高許可溫度相一致。由于傳熱的溫差，板層的溫度可比產(chǎn)品的最高許可溫度略高少許。

凍干的總時(shí)間

凍干的總時(shí)間是預(yù)凍時(shí)間，加上升華時(shí)間和第二階段工作的時(shí)間?？倳r(shí)間確定，凍干結(jié)束時(shí)間也確定。

這個(gè)時(shí)間根據(jù)產(chǎn)品的品種，瓶子的品種、裝箱方式、裝量、機(jī)器性能等來(lái)決定，一般冷凍工作的時(shí)間較長(zhǎng)，在18-24小時(shí)左右，有些特殊的產(chǎn)品需要幾天的時(shí)間。

凍干

產(chǎn)品在凍干箱內(nèi)工作完畢之后，需要開(kāi)箱取出產(chǎn)品，并且干燥的產(chǎn)品進(jìn)行密封保存。

由于凍干箱內(nèi)在干燥完畢時(shí)仍處于真空狀態(tài)。因此產(chǎn)品出箱必須放入空氣，才能打的開(kāi)箱門(mén)取出產(chǎn)品，放入的空氣應(yīng)是無(wú)菌干燥空氣。

由于產(chǎn)品的保存要求各不相同，因此出箱時(shí)的處理也各不相同。有些產(chǎn)品僅需放入無(wú)菌干燥空氣，然后出箱密封保存即可;有些產(chǎn)品需充氮保存，在出箱時(shí)放入氮?dú)?，出箱后再充氮密封保?有些產(chǎn)品需真空保存，在出箱后再重新抽真空密封保存。

干燥的產(chǎn)品一旦暴露在空氣中，很快會(huì)吸收空氣中的水份而潮解;特別是在潮濕的天氣，使本來(lái)已干燥的產(chǎn)品又增加含水量。因此，產(chǎn)品一出箱就應(yīng)迅速的封口，如果因數(shù)量多而封口時(shí)間太長(zhǎng)的話，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧┗蚍峙鱿浠蜣D(zhuǎn)移到另一個(gè)干燥柜中。

冷凍干燥的產(chǎn)品由于是真空下干燥的。因此不受氧氣的影響，在出箱時(shí)由于放入空氣?？諝庵械难鯕鈺?huì)立即侵入干燥產(chǎn)品的縫隙中，一些活性的基因會(huì)很快與氧結(jié)合，對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生不可挽回的影響。即使再抽真空也無(wú)濟(jì)于事，因?yàn)檫@是不可逆的氧化作用。如果出箱時(shí)放入惰性氣體。例如氮?dú)?，出箱后氧氣就不易侵入產(chǎn)品的縫隙。然后再用氮?dú)廒s走產(chǎn)品容量?jī)?nèi)的空氣，再封口，則產(chǎn)品受氧損害的程度能減輕。最根本解決趕走產(chǎn)品受空氣中水份和氧氣影響的辦法是采用箱內(nèi)加塞的辦法。該方法需采用特殊裝置的凍干箱和特制的瓶與塞互相配合，塞子需穩(wěn)定的放置在瓶子之上，但未塞緊而是塞上一半，俗稱為半加塞。由于塞子上有一些可通氣的缺口和小孔，因此并不影響冰的升華。在產(chǎn)品干燥完畢之后，可以在真空下或在放入惰性氣體的情況下開(kāi)動(dòng)凍干箱的機(jī)械裝置使整箱的塞子全部壓緊，然后放入空氣出箱，再將瓶塞壓上鋁帽或封蠟使密封性更好。

箱內(nèi)加塞的機(jī)械裝置是在凍干箱內(nèi)特殊設(shè)計(jì)的，按加塞的動(dòng)力不同可分為液壓和氣動(dòng)二種方法。液壓有手動(dòng)液壓和電動(dòng)液壓二種。手動(dòng)液壓是利用手工壓千斤頂，借千斤頂?shù)牧α縼?lái)壓入塞子。電動(dòng)液壓是借助馬達(dá)的力量;氣壓有壓縮空氣和真空負(fù)壓二種，壓縮空氣是利用空壓機(jī)的壓縮空氣力量來(lái)壓入塞子。真空負(fù)壓是利用凍干箱的真空狀態(tài)，把外界空氣放入箱內(nèi)的特殊橡皮口袋，使橡皮口袋在真空下產(chǎn)生壓力來(lái)加塞。根據(jù)設(shè)計(jì)的不同，凍干箱內(nèi)的板層又有固定式和活動(dòng)式二種。固定式的設(shè)計(jì):凍干箱內(nèi)放置產(chǎn)品的板層不動(dòng)，另有一塊可上下活動(dòng)的板來(lái)壓塞子;活動(dòng)式的設(shè)計(jì):凍干箱放置產(chǎn)品的板層可上下活動(dòng)，壓塞子也靠板層本身。國(guó)內(nèi)大多數(shù)是液壓馬達(dá)活動(dòng)式板層的箱內(nèi)加塞裝置。

箱內(nèi)加塞對(duì)使用的瓶子和塞子有較高的要求。要求瓶子的高度、瓶口內(nèi)徑、塞子外徑的誤差要小;塞子需采用透氣性差的丁基橡膠，天然橡膠不宜采用。