冷冻干燥器的原理是什么？

冷冻干燥器的原理是什么？

物质在干燥前始终处于低温(冻结状态),同时冰晶均匀分布于物质中,升华过程不会因脱水而发生浓缩现象,避免了由水蒸气产生泡沫、氧化等副作用。干燥物质呈干海绵多孔状，体积基本不变，极易溶于水而恢复原状。在最大程度上防止干燥物质的理化和生物学方面的变性。 冷冻干燥器的工作原理是将被干燥的物品先冻结到三相点温度以下，然后在真空条件下使物品中的固态水份（冰）直接升华成水蒸气，从物品中排除，使物品干燥。物料经前处理后，被送入速冻仓冻结，再送入干燥仓升华脱水，之后在后处理车间包装。真空系统为升华干燥仓建立低气压条件，加热系统向物料提供升华潜热，制冷系统向冷阱和干燥室提供所需的冷量。 本设备采用高效辐射加热，物料受热均匀；采用高效捕水冷阱，并可实现快速化霜；采用高效真空机组，并可实现油水分离；采用并联集中制冷系统，多路按需供冷，工况稳定，有利节能；采用人工智能控制，控制精度高，操作方便。 对冻干制品的质量要求是：生物活性不变、外观色泽均匀、形态饱满、结构牢固、溶解速度快，残余水分低。要获得高质量的制品，对冻干的理论和工艺应有一个比较全面的了解。冻干工艺包括预冻、升华和再冻干三个分阶段。合理而有效地缩短冻干的周期在工业生产上具有明显的经济价值。

选购冻干机时应注重的几个参数

选购冻干机时应注重以下几个参数：

1、冻干面积

2、冷阱温度

3、降温速率

4、极限真空度

5、抽真空时间

6、板层温度均匀性及平整度

7、控制系统

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冷冻干燥设备，真空冷冻干燥也叫升华干燥，简称冻干，用的仪器就是冷冻干燥机，简称是冻干机。一般要考虑冷阱温度、物料盘大小、冷凝量等。一般干燥水的话用冷阱温度在-60摄氏度的冻干机就可以了，一般的国产牌子都可以做，如果还要做有机溶剂的样品干燥，建议最好用进口的，像美国mosi（默希科技）等，进口的默希的可以做到冷阱温度到-80摄氏度，做有机溶剂样品的干燥

冻干机用户须主要考虑的“三大因素”

实验室冻干机是一种小型立式冷冻干燥设备，适合于实验室样品冻干实验及少量生产。它适合于实验室样品的冻干试验及少热泵节能量生产。冻干装置可选：普通型、压盖型，多歧管普通型、多歧管压盖型；触摸屏控制等。

冻干机具备层板加热功能，采用电加热为制品提供热量，可预设层板升温曲线，实现升华过程的自动化。大屏幕热晶屏显示，可编程记忆冻干曲线。适用于实验室样品冻干或小型生产。

实验室冻干机是将含水物品预先冻结，然后将其水分在真空状态下升华而获得干燥物品的一种技术方法。经冷冻干燥处理的物品易于长期保存，冻干机加水后能恢复到冻干前的状态并保持原有的生化特性。对于热敏物质如抗菌素、疫苗、血液制品、酶激素和其它生物制品，冷冻干燥技术更能显示其优越性。

冻干机生产时可配备CIP、SIP及自动进出料系统；可配备冻干上下游工序设备系统。

冻干机用户选择国产冻干机主要考虑以下几个因素：

1.是否需要放大生产。

2.是否有较高的工艺要求。

3.是否需要进行工艺配套。

选择实验室冻干机相对比较简单，主要考虑使用要求、价位等，冻干机的不同种类可满足不同层次需求。

选择中试型冻干机要考虑以后是否需要放大生产或者是否为生产工艺优化用途。将来需要放大生产，要选择厂家即可提供中试机及生产型机。工艺优化或摸索冻干工艺的中试机型要求相对比较高，建议选择机器性能相对比较高的厂家，不要单一追求价格。

选择生产型冻干机主要考虑工艺要求GMP标准等。

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1、冻干面积

冻干机型号中的数字代表该型号冻干机的冻干面积，例如，LGJ-18C型冻干机的冻干面积为0.18O。用户应根据自己的需要，通过计算来确定需用多大冻干面积的冻干机。例如每批需冻干1.8公斤(升)液体量的产品,用物料盘装载物料，每盘装载10L厚，则可计算得冻干板层的负荷面积：

A(面积，O)=V(体积，m)/H(高度，m)=0.0018m/0.01m=0.18O

即需选用板层负荷面积为0.18O的冻干机。

2、冷阱温度

冷阱是冷冻干燥过程捕获水分的装置，理论上讲，冷阱温度越低，冷阱的捕水能力越强，但冷阱温度低，对制冷要求高，机器成本及运转费用高。实验系列冷冻干燥机的冷阱温度主要有-45℃左右、-60℃左右、-80℃左右等几个档次。冷阱温度为-45℃的冻干适用于一些容易冻干的产品，冷阱温度为-60℃左右的冻干机适用于大部分产品的冻干，冷阱温度为-80℃的冻干适用于一些特殊产品的冻干。冷阱温度对捕水能力的影响实验表明冷阱温度从-35℃下降到-55℃，捕水能力有提升明显，冷阱温度低于-55℃，冷阱的捕水能力提升不明显。因此，在没有特殊需求的情况下，选用冷阱温度-60℃左右是理想的选择。

3、降温速率

降温速率体现制冷系统的制冷能力，在空载情况下,冷阱温度应在1小时内达到指标规定的最低温度。例如，冷阱温度≤-60℃的冻干机，机器从打开制冷开始计时，冷阱温度达到-60℃的时间应不大于1小时。

4、极限真空度

极限真空度体现冻干机的泄漏情况及真空泵的抽气效率。冻干箱的真空度，过去的观点认为真空度是越高越好，现在的观点认为真空度应在一个合理的范围之内。真空度太高了，不利于传热，干燥速度反而下降，但无论如何冻干箱的空载极限真空度应达到15Pa以上。

5、抽真空时间

冻干箱空载的抽空速度，应在半小时之内从大气压抽到15Pa。

6、板层温度均匀性及平整度：

板层温度的均匀性和平整度,对产品质量的均一性有很大的影响,温度均匀性和平整度越好，则冻干产品质量的均一性也越好。冻干机搁板温度控制有加热器型和中间流体型，采用中间流体控制板层的冻干机搁板温度均匀性和平整度好，这种冻干机板层为空心夹层结构，板层的制冷和加热均通过中间流体在板层内部的流体通道循环来实现，因此板层温度均匀一致。冷冻干燥机就采用搁板中间流体的技术。钟罩型冻干机的搁板温度控制基本上都是采用加热器，板层温度一致性稍差。但总体而言，医药用冻干机板层温差应控制在±1．5℃，板内温差为±l℃ ，食品冻干机可适当放宽。

7、控制系统

冻干机的控制系统类型及功能各异，对于实验系列的冻干机，主要应用于物料的冻干工艺摸索和少量试生产。因此，控制系统应可实时显示冻干过程参数并自动记录；设定、修改及有效地执行冻干工艺程序；具备通讯接口，便于数据采集、保存。