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凍干機(jī)有哪幾種速凍工藝?
浸泡法：將物料浸泡于液氮、液態(tài)氟里昂、低溫鹽水等介質(zhì)中進(jìn)行快速凍結(jié)。此法凍結(jié)速度快。
風(fēng)冷法：對物料吹低溫冷風(fēng)，使物料在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)凍結(jié)到一定的溫度。
直冷法：將制冷劑或冷媒置于蒸發(fā)排管中，吸收物料的熱量達(dá)到制冷目的。
真空制冷法：利用抽真空使物料中水份蒸發(fā)帶走熱量，冷卻物料達(dá)到制冷目的。
不管采取何種方式，都應(yīng)該保證物料在基本不變形的前提下在規(guī)定時(shí)間內(nèi)凍結(jié)到一定的溫度。
為保證物料中的冰不溶化而直接汽化(升華)，并不斷移走汽體，保證升華正常進(jìn)行，必須使箱內(nèi)真空度低于某一溫度下冰的飽和蒸汽壓(610pa以下)。
采用冷阱是為了捕捉水汽，降低真空泵的負(fù)荷，設(shè)計(jì)合理的冷阱基本不會(huì)導(dǎo)致真空泵失效，能耗也低，不過對制冷系統(tǒng)、冷阱的設(shè)計(jì)要求較嚴(yán)。
隨著冰不斷升華汽體的移走，也帶走物料的熱量，使物料溫度(冰溫)持續(xù)走低，從而引汽冰的飽和蒸汽壓降低，升華速度放慢。為保持一定的升華速率，就必須不斷給物料補(bǔ)充熱量。熱量補(bǔ)充太少會(huì)降低升華速率，熱量補(bǔ)充太快會(huì)引起冰的溶化，導(dǎo)致物料塌陷凍干失敗。
由于凍干機(jī)凍干過程較復(fù)雜，且工作狀態(tài)范圍較窄，稍有不慎便會(huì)造成凍干品質(zhì)量下降，因此要求采用自控系統(tǒng)。凍干機(jī)自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求操作簡便，從物料放入按鈕開機(jī)，速凍真空升華干燥一氣呵成，提示凍干完成后關(guān)機(jī)出料。有關(guān)的溫度、壓力控制點(diǎn)要精心選擇、合理控制，速凍、真空保持、加熱的關(guān)聯(lián)應(yīng)控制恰當(dāng)，針對不同的物料設(shè)置工藝曲線。

凍干機(jī)設(shè)備的凍干技術(shù)要點(diǎn):
1、物料系統(tǒng)的配方
在藥品和細(xì)胞冷凍干燥之前，必須加入一些保護(hù)劑和添加劑，以保證其凍干效果、保持藥品的活性和細(xì)胞的存活。物料和保護(hù)劑、添加劑一起，組成了多組分的系統(tǒng)，我們稱之為“物料系統(tǒng)”。保護(hù)劑和添加劑與物料之間是有相互作用的，因此對于不同的物料，應(yīng)當(dāng)采用不同種類和不同濃度的保護(hù)劑和添加劑。近年來在生物藥品方面取得的每一重要進(jìn)展，幾乎都是和采用新的“雞尾酒”式的物料系統(tǒng)的配方有關(guān)的。保護(hù)劑和添加劑的問題值得討論。
2、物料系統(tǒng)的物性的研究
物料系統(tǒng)的物性，如凝固溫度、相變熱、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、玻璃化轉(zhuǎn)變前后的熱容量等，都會(huì)對凍結(jié)和干燥過程產(chǎn)生很大的影響。在干燥過程中，希望物料的升華速率高，就要求物料的空隙多、而又不致塌陷。這些也都是和物料系統(tǒng)的物性有關(guān)的。近年來又發(fā)現(xiàn)當(dāng)物料系統(tǒng)經(jīng)歷過不同的“溫度歷史” （熱歷史），如在不同溫度下“退火”（annealing）不同時(shí)間，會(huì)給物性帶來明顯的變化。
對于物料系統(tǒng)物性的測量，差示掃描量熱技術(shù)（Differential Scanning Calorimetry,DSC）是一種、被廣泛認(rèn)可的技術(shù)。
3、冷卻固化過程的選擇及實(shí)現(xiàn)的技術(shù)
對于物料系統(tǒng)的冷卻固化過程，要解決兩個(gè)問題，一個(gè)是冷卻終溫度的確定；另一個(gè)是選擇合適的降溫程序。冷卻固化過程的終溫度應(yīng)當(dāng)是完全固化溫度，它應(yīng)低于物料系統(tǒng)的共晶點(diǎn)溫度，或玻璃化轉(zhuǎn)化溫度。冷卻固化后的物料系統(tǒng)，實(shí)際上是既具有晶態(tài)，又具有玻璃態(tài)的的混合系統(tǒng)。為確定降溫的終溫度，就要先測量物料系統(tǒng)的共晶點(diǎn)溫度和玻璃化轉(zhuǎn)化溫度。
對于合適降溫程序的選擇，就是希望活性藥物、或細(xì)胞在冷卻固化過程中不受損傷或少受損傷，這是細(xì)胞低溫保存的基本問題。分析物料系統(tǒng)的凍結(jié)過程諸多現(xiàn)象、對細(xì)胞損傷及防治辦法；討論程序降溫的理論和實(shí)施技術(shù)。
4、升華干燥參數(shù)的確定
升華干燥是在低溫下對物料系統(tǒng)進(jìn)行加熱，使物料中被凍結(jié)成冰的“自由水”直接升華成水蒸氣。在升華干燥過程中，可以控制的參數(shù)有：物料的溫度、干燥室的真空度、升華干燥的持續(xù)時(shí)間等。
關(guān)于物料的溫度，一般認(rèn)為必須低于物料系統(tǒng)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，或共晶溫度。升華干燥的溫度的確定是十分重要的。如溫度過高，會(huì)出現(xiàn)軟化、塌陷等現(xiàn)象，造成凍干的失敗；如溫度過低，不僅給制冷系統(tǒng)提出了過高的要求，而且大為降低了升華過程的速率，費(fèi)時(shí)又耗能。
目前大多數(shù)的操作，都是在整個(gè)升華干燥過程中保持加熱溫度不變的。關(guān)于是否應(yīng)當(dāng)這樣，有兩種不同的觀點(diǎn)。一種觀點(diǎn)認(rèn)為，在升華干燥階段，隨著水分的升華，物料系統(tǒng)的濃度會(huì)提高，物料系統(tǒng)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度也會(huì)提高，這意味著升華干燥階段的加熱過程的溫度應(yīng)當(dāng)逐漸提高，而不要恒定在一個(gè)溫度上。另一種觀點(diǎn)認(rèn)為，在升華干燥階段，升華的只是“游離”在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)空隙中的自由水，不會(huì)對物料實(shí)體的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度產(chǎn)生影響，因此升華干燥過程中加熱溫度仍應(yīng)保持不變。實(shí)際上這兩種情況都可能出現(xiàn)，是和冷卻固化的情況有關(guān)的。
一般說來，在升華干燥過程中真空度是維持不變的。但也可以采用循環(huán)壓力法，即控制真空系統(tǒng)的壓力在一定范圍內(nèi)上下波動(dòng)，以期提高傳熱傳質(zhì)的效果，來加速干燥的過程。

冷凍干燥機(jī)分類
a.實(shí)驗(yàn)系列的凍干機(jī)用于研發(fā)之用，冷阱的結(jié)冰量每批次一般都是低于6公斤，干燥室的板層面積小于0.2平方米。
b.中試及小規(guī)模生產(chǎn)系列用于中試模擬凍干工藝及小批量生產(chǎn)之用，冷阱的結(jié)冰量每批次一般都在6~25公斤之間，干燥室的板層面積在 0.2~2.0 平方米之間。
c.工業(yè)生產(chǎn)系列的凍干機(jī)用于工廠大規(guī)模生產(chǎn)之用，冷阱的結(jié)冰量每批次在40公斤以上，甚至有些達(dá)到1000公斤以上，而干燥室的板層面積在2平米以上，甚至有些達(dá)到100平方米左右。

哪些因素會(huì)影響冷凍干燥機(jī)的質(zhì)量？
一、凍干面積
凍干機(jī)型號(hào)中的數(shù)字代表該型號(hào)凍干機(jī)的凍干面積，例如，F(xiàn)D-1A-50型凍干機(jī)的凍干面積為0.12㎡。用戶應(yīng)根據(jù)自己的需要，通過計(jì)算來確定需用多大凍干面積的凍干機(jī)。例如每批需凍干1.2公斤（升）液體量的產(chǎn)品,用物料盤裝載物料，每盤裝載10㎜厚，則可計(jì)算得凍干板層的負(fù)荷面積：A（面積，㎡）=V（體積，m3）/H（高度，m）=0.0012m3/0.01m=0.12㎡。即需選用板層負(fù)荷面積為0.12㎡的凍干機(jī)。
二、冷阱溫度
冷阱是冷凍干燥過程捕獲水分的裝置，理論上講，冷阱溫度越低，冷阱的捕水能力越強(qiáng)，但冷阱溫度低，對制冷要求高，機(jī)器成本及運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高。實(shí)驗(yàn)系列冷凍干燥機(jī)的冷阱溫度主要有-50℃左右、-80℃左右等幾個(gè)檔次。冷阱溫度為-50℃的凍干適用于一些容易凍干的產(chǎn)品，冷阱溫度為-80℃的凍干適用于一些特殊產(chǎn)品的凍干。冷阱溫度對捕水能力的影響實(shí)驗(yàn)表明冷阱溫度從-35℃下降到-55℃，捕水能力有提升明顯，冷阱溫度低于-55℃，冷阱的捕水能力提升不明顯。因此，在沒有特殊需求的情況下，選用冷阱溫度-50℃左右是理想的選擇。
三、降溫速率
降溫速率體現(xiàn)制冷系統(tǒng)的制冷能力，在空載情況下,冷阱溫度應(yīng)在1小時(shí)內(nèi)達(dá)到指標(biāo)規(guī)定的溫度。例如，冷阱溫度≤-50℃的凍干機(jī)，機(jī)器從打開制冷開始計(jì)時(shí)，冷阱溫度達(dá)到-50℃的時(shí)間應(yīng)不大于1小時(shí)。
四、極限真空度
極限真空度體現(xiàn)凍干機(jī)的泄漏情況及真空泵的抽氣效率。凍干箱的真空度，過去的觀點(diǎn)認(rèn)為真空度是越高越好，現(xiàn)在的觀點(diǎn)認(rèn)為真空度應(yīng)在一個(gè)合理的范圍之內(nèi)。真空度太高了，不利于傳熱，干燥速度反而下降，但無論如何凍干箱的空載極限真空度應(yīng)達(dá)到15Pa以上。
五、抽真空時(shí)間
凍干箱空載的抽空速度，應(yīng)在半小時(shí)之內(nèi)從大氣壓抽到15Pa。
六、板層溫度均勻性及平整度
板層溫度的均勻性和平整度,對產(chǎn)品質(zhì)量的均一性有很大的影響,溫度均勻性和平整度越好，則凍干產(chǎn)品質(zhì)量的均一性也越好。凍干機(jī)擱板溫度控制有加熱器型和中間流體型，采用中間流體控制板層的凍干機(jī)擱板溫度均勻性和平整度好，這種凍干機(jī)板層為空心夾層結(jié)構(gòu)，板層的制冷和加熱均通過中間流體在板層內(nèi)部的流體通道循環(huán)來實(shí)現(xiàn)，因此板層溫度均勻一致。四環(huán)凍干機(jī)中LGJ-50C型冷凍干燥機(jī)就采用擱板中間流體的技術(shù)。鐘罩型凍干機(jī)的擱板溫度控制基本上都是采用加熱器，板層溫度一致性稍差。但總體而言，用凍干機(jī)板層溫差應(yīng)控制在±1.5℃，板內(nèi)溫差為±1℃，食品凍干機(jī)可適當(dāng)放寬。
七、控制系統(tǒng)
凍干機(jī)的控制系統(tǒng)類型及功能各異，對于實(shí)驗(yàn)系列的凍干機(jī)，主要應(yīng)用于物料的凍干工藝摸索和少量試生產(chǎn)。因此，控制系統(tǒng)應(yīng)可實(shí)時(shí)顯示凍干過程參數(shù)并自動(dòng)記錄；設(shè)定、修改及有效地執(zhí)行凍干工藝程序；具備通訊接口，便于數(shù)據(jù)采集、保存。