冷凍干燥原理目前一頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點目前二頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點一、冷凍干燥的綜述就是把含有大量水分的制品，預先進行降溫凍結成固體，然后在真空的條件下使水蒸汽直接升華出來，而制品本身保留在凍結時的冰架中，干燥后的制品體積基本不變，疏松多孔，有效地保證了生物制品的活性且易于保存。在冷凍干燥過程中為了增加升華速度，縮短干燥時間，要對產品進行適當加熱。整個干燥是在較低的溫度下進行的。

目前三頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點二、冷凍干燥的優(yōu)點1．冷凍干燥在低溫下進行，對許多熱敏性物質特別適用。2．在低溫下干燥時，物質中的一些揮發(fā)性成分損失很小，適合藥品的干燥。3．在冷凍干燥過程中，微生物的生長和酶的作用無法進行，因此能保持原來的性裝。目前四頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點二、冷凍干燥的優(yōu)點4．由于在凍結的狀態(tài)下進行干燥，因此體積幾乎不變，保持了原來的結構，不會發(fā)生濃縮現(xiàn)象。5．干燥后的物質疏松多孔，呈海綿狀，加水后溶解迅速而完全，幾乎立即恢復原來的性狀。6．由于干燥在真空下進行，氧氣極少，因此一些易氧化的物質得到了保護。7．干燥能排除95-99%以上的水份，使干燥后產品能長期保存而不致變質。目前五頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點

三、凍干機的組成目前六頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點1、凍干機的組成按系統(tǒng)分1.1制冷系統(tǒng)1.2真空系統(tǒng)1.3加熱系統(tǒng)1.4控制系統(tǒng)目前七頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點1.1制冷系統(tǒng)制冷系統(tǒng)由冷凍機與凍干箱、冷凝器內部的管道等組成。冷凍機可以是互相獨立的二套，也可以合用一套。冷凍機的功用是對凍干箱和冷凝器進行致冷，以產生和維持它們工作時所需要的低溫，它有直接制冷和間接制冷二種方式。目前八頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點1.2真空系統(tǒng)凍干箱、冷凝器、真空管道和閥門，再加上羅茨泵、真空泵，便構成凍干機的真空系統(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)對于產品的升華干燥是必不可少的。目前九頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點1.3加熱系統(tǒng)加熱系統(tǒng)對于不同的凍干機有不同的加熱方式。有的是利用直接電加熱法；有的則利用中間介質來進行加熱，由一臺循環(huán)泵泵使中間介質不斷循環(huán)。加熱系統(tǒng)的作用是對凍干箱內的產品進行加熱，以使產品內的水份不斷升華，并達到規(guī)定的殘余水份要求。目前十頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點1.4控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)由各種控制開關，指示調節(jié)儀表及一些自動裝置等組成，它可以較為簡單，也可以很復雜。一般自動化程度較高的凍干機則控制系統(tǒng)較為復雜?？刂葡到y(tǒng)的功用是對凍干機進行手動或自動控制，操縱機器正常運轉，以凍干出合乎要求的產品來。目前十一頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點2、凍干機的組成按結構分由凍干箱或稱干燥箱、冷凝器或稱水汽凝集器、冷凍機、真空泵和閥門、電氣控制元件等組成。目前十二頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點2.1凍干箱凍干箱是一個能夠致冷到-40℃左右，能夠加熱到+50℃左右的高低溫箱，也是一個能抽成真空的密閉容器。它是凍干機的主要部分，需要凍干的產品就放在箱內分層的金屬板層上，對產品進行冷凍，并在真空下加溫，使產品內的水份升華而干燥。目前十三頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點2.2冷凝器冷凝器同樣是一個真空密閉容器，在它的內部有一個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低溫。冷凝器的功用是把凍干箱內產品升華出來的水蒸氣凍結吸附在其金屬表面上。目前十四頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點四、共溶點及其測量方法目前十五頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點1.共熔點的概念

制品內的各種組份全部凍結成固體的溫度即為共熔點。目前十六頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點2、共熔點的意義由于冷凍干燥是在真空狀態(tài)下進行。只有制品全部凍結后才能在真空下進行升華，否則有部分液體存在時，在真空下不僅會迅速蒸發(fā)，造成液體的濃縮使凍干制品的體積縮??；而且溶解在水中的氣體在真空下會迅速冒出來，造成象液體沸騰的樣子，使凍干產品鼓泡，甚至冒出瓶外。凍干制品在升華開始時必須要冷到共熔點以下的溫度，使凍干制品真正全部凍結。目前十七頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點3、共熔點的確定在凍結過程中，從外表的觀察來確定制品是否完全凍結成固體是不可能的；靠測量溫度也無法確定制品內部是否完全凍結成固體。而隨著制品凍結溫度的變化，其內部冰晶結構也發(fā)生變化，同時制品的電阻率也會發(fā)生相應變化。制品完全凍結后其內部離子將固定不動，因此電阻率明顯增大；如果制品沒有完全凍結，其內部會有少量液體存在，其電阻率將顯著下降。因此通過測量制品的電阻率可以確定制品的共熔點。目前十八頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點4、一些物質的共熔點物質共熔點（℃）0.85%氯化鈉溶液-2210%蔗糖溶液-2640%蔗糖溶液-3310％蔗糖溶液、10%葡萄糖溶液、0.85%氯化鈉溶液-36馬血清-35目前十九頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點五、冷凍干燥的程序目前二十頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點1、冷凍干燥的程序1.1在凍干之前，把需要凍干的制品分裝在合適的容器內，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的金屬盤內。1.2將制品放入凍干箱內進行預冷﹑凍結﹑抽真空，抽真空之前要根據(jù)冷凝器冷凍機的降溫速度提前使冷凝器工作，抽真空時冷凝器應達到-40℃左右的溫度，待真空度達到一定數(shù)值后，即可對箱內制品進行加熱。目前二十一頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點1、冷凍干燥的程序1.3一般加熱分兩步進行，第一步加溫不使制品的溫度超過共熔點的溫度；待制品內水份基本干完后進行第二步加溫，這時可迅速地使制品上升的規(guī)定的最高溫度。在最高溫度恒溫保持數(shù)小時后，即可結束凍干。1.4凍干結束壓塞后，放入無菌空氣進入干燥箱，然后盡快地出箱封口，以防重新吸收空氣中的水份。目前二十二頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點2、冷凍干燥時間的影響因素4.1產品的種類4.2產品的裝量4.3玻璃容器的形狀、規(guī)格4.4凍干曲線及機器的性能等。目前二十三頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點3、凍干曲線凍干曲線：在凍干過程中，以產品和板層的溫度、冷凝器溫度和真空度為縱坐標，時間為橫坐標畫成的曲線，叫做凍干曲線。凍干不同的產品應采用不同的凍干曲線。同一產品使用不同的凍干曲線時，產品的質量也不相同，凍干曲線還與凍干機的性能有關。目前二十四頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點六、制品的凍結目前二十五頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點1.制品凍結的簡述1.1凍結的目的：是為了固定制品，以便在真空下進行升華。沒有凍實的制品抽真空時制品會冒出瓶外；如果制品溫度凍的過低，則不僅浪費了能源和時間，而且對于某些制品還會降低活性。目前二十六頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點1.制品凍結的簡述1.2制品在進行冷凍干燥時，需要裝入適宜的容器，然后進行凍結，才能進行升華干燥。1.3凍結過程不僅昰為了保護物質的主要性能不變；而且要獲得凍結后制品有合理的結構以利于水份的升華；還要有恰當?shù)难b量，以便日后的應用。目前二十七頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點2.制品凍結時的注意事項2.1制品中物質的含量：需要凍干的產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，物質含量在20%左右最佳。2.2.1制品分裝到容器中要有一定的表面積與厚度之比。表面積要大一些，厚度要小些，這樣才有利于制品中水分的升華。一般分裝厚度不大于10mm。目前二十八頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點2.制品凍結時的注意事項2.2.2有些制品需用大瓶，并且瓶中制品裝量較多時，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。2.3直接把產品放置在凍干箱內的多層擱板上，由冷凍機來進行冷凍。大量的小瓶和安瓿進行凍干時為了進箱和出箱方便，一般把小瓶或安瓿分裝在若干金屬盤內，再裝進箱子。目前二十九頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點2.制品凍結時的注意事項2.4為了改進熱傳遞，有些金屬盤制成可分離式，進箱時把底抽走，讓小瓶直接與凍干箱的金屬板接觸；對于不可抽底的盤子要求盤底平整，以利于產品熱傳遞的均一性；采用旋凍法的大血漿瓶要事先凍好，然后再加上降過溫的金屬塊后再進行冷凍。目前三十頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點3、制品的凍結過程

純水結冰冰晶的生長

電解質的濃縮低溫共熔混合物凝固變?yōu)楣腆w目前三十一頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點4、冷凍對細胞和生命體的破壞作用其機理是非常復雜，目前尚無統(tǒng)一的理論，一般認為主要是由以下兩種效應引起4.1機械效應4.2溶質效應目前三十二頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點4.1機械效應4.1.1機械效應是由細胞內外冰晶生長而產生的機械力量引起的。特別是對于有細胞膜的生命體影像較大。一般冰晶越大，細胞膜越易破裂，從而造成細胞死亡；冰晶小，對細胞膜的機械損傷也較小。目前三十三頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點4.1機械效應4.1.2緩慢冷凍產生的冰晶較大，快速冷凍產生的冰晶較小；就此而言?？焖倮鋬鰧毎挠绊戄^小。緩慢冷凍容易引起細胞的死亡。目前三十四頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點4.2溶質效應4.2.1由于水的凍結使間隙液體逐漸濃縮，從而使電解質的濃度增加。由于蛋白質對電解質的濃度較敏感，電解質濃度的增加會引起蛋白質的變性，從而使細胞死亡；另外電解質濃度的增加會使細胞脫水而死亡。間隙液體濃度越高。上述原因引起的破壞也越厲害。目前三十五頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點4.2溶質效應4.2.2溶質效應在某一溫度范圍最為明顯。這個溫度范圍在水的冰點和該液體的全部固化溫度之間。若制品能以較高的速度越過這一溫度范圍，溶質效應所產生的影響就能大大減弱。目前三十六頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點4.2溶質效應4.2.3冷凍時所形成冰晶體的大小在很大程度上也影響干燥的速率和干燥后制品的溶解速度。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、干燥后越能反映產品的原來結構。目前三十七頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點5、凍結之前應確定的三個數(shù)據(jù)5.1凍結的速率：應根據(jù)產品不同而試驗出一個最優(yōu)冷凍速率。5.2凍結的最低溫度：應根據(jù)該產品的共熔點來決定，預凍的最低溫度應低于共熔點的溫度。目前三十八頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點5、凍結之前應確定的三個數(shù)據(jù)5.3凍結的時間：根據(jù)機器的情況來決定，保證抽真空之前所有產品均已凍實，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，則預凍的時間可以相應縮短，一般產品的溫度達到凍結最低溫度1－2小時后，即可開始抽真空，進行升華干燥。目前三十九頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點七、制品的第一階段干燥目前四十頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點1.第一階段干燥的簡述1.1制品內的冰全部升華之前的階段稱第一階段干燥、也叫作解吸干燥階段1.2制品在升華時要吸收熱量，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產品進行加熱。但對制品的加熱量是有限度的，不能使制品的溫度超過其自身共熔點溫度。目前四十一頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點2.升華的制品溫度與共熔點溫度的比較2.1升華的制品溫度如果低于共熔點溫度過多，則升華的速率降低，升華階段的時間會延長；2.2如果高于共熔點溫度，則產品會發(fā)生熔化，干燥后的產品將發(fā)生體積縮小，出現(xiàn)氣泡，顏色加深，溶解困難等現(xiàn)象。2.3因此升華階段制品的溫度要求接近共熔點溫度，但又不能超過共熔點溫度目前四十二頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點3.制品的溫度3.1由于制品升華時，升華面不是固定的。而是在不斷的變化，并且隨著升華的進行，凍結產品越來越少。因此造成對產品溫度測量的困難，利用溫度計來測量均會有一定的誤差。也能通過對升華產品的電阻的測量來推斷。如果測得產品的電阻大于共熔點時的電阻數(shù)值，則說明產品的溫度低于共熔點的溫度；如果測得的電阻接近共熔點時的電阻數(shù)值，則說明產品溫度已接近或達到共熔點的溫度。目前四十三頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點4、凍干箱內的壓強4.1冷凍干燥時凍干箱內的壓強，過去認為是越低越好，現(xiàn)在則認為不是越低越好，而是要控制在一定的范圍之內。4.2壓強低當然有利于產品內冰的升華。但由于壓強太低時對熱傳遞不利，產品不易獲得熱量，升華速率反而降低。實驗表明：在凍干箱的壓強低于10Pa時，氣體的對流傳熱小到可以忽略不計；而壓強大于10Pa時，氣體的對流傳熱就明顯增加。在同樣的板層溫度下，壓強高于10Pa時，產品容易獲得熱量，因而升華速率增加。目前四十四頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點4、凍干箱內的壓強4.3當壓強太高時，產品內冰的升華速率減慢，產品吸熱量將減少。于是產品自身的溫度上升，當高于共熔點溫度時，產品將發(fā)生熔化，造成凍干失敗。4.4凍干箱的合適壓強一般認為是在10-30Pa之間，在這個壓強范圍內，既利于熱量的傳遞又利于升華的進行。超過30Pa時，產品可能熔化，此時將發(fā)出真空報警信號，切斷對產品的加熱，甚至啟動冷凍機對凍干箱進行降溫，以保護產品不致發(fā)生熔化。目前四十五頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點5、板層的溫度應進行合理控制在升華干燥階段，凍干箱的板層為制品的升華提供熱量。板層溫度高，制品獲得的熱量就多；板層溫度低，制品獲得的熱量就少；板層溫度過高，制品獲得過多的熱量使制品發(fā)生熔化；板層溫度過低，制品得不到足夠的熱量會延長升華干燥時間。因此，板層的溫度應進行合理的控制。目前四十六頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點6、板層溫度高低的三個因素制品溫度凍干箱的壓強（即凍干箱的真空度）冷凝器溫度目前四十七頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點6、板層溫度高低的三個因素如果在升華干燥的時候，制品的溫度低于該制品的共熔點溫度較多，凍干箱內的壓強小于真空報警設定的壓強較多，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，制品的溫度已接近共熔點溫度，或者凍干箱的壓強上升到接近真空報警的數(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。目前四十八頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點7、升華階段時間長短的影響因素7.1制品的品種：有些制品容易干燥，有些制品不容易干燥。一般來說，共熔點溫度較高的制品容易干燥，升華的時間短些。7.2制品的分裝厚度：正常的干燥速率大約每小時使產品下降1毫米的厚度。因此分裝厚度大，升華時間也長。目前四十九頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點7、升華階段時間長短的影響因素7.3升華時提供的熱量：升華時若提供的熱量不足，則會減慢升華速率，延長升華階段的時間。7.4凍干機本身的性能，這包括凍干機的真空性能，冷凝器的溫度以及機器構造的幾何形狀等，性能良好的凍干機使升華階段的時間縮短些。目前五十頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點8、崩解溫度8.1崩解溫度：某些已干燥的產品當溫度達到某一數(shù)值時會失去剛性，發(fā)生類似崩潰的現(xiàn)象，失去了疏松多亂的性質，使干燥產品有些發(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。目前五十一頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點8、崩解溫度所謂崩解溫度是對已經(jīng)干燥的產品而言的，已干燥的產品應該是疏松多孔，保持一個穩(wěn)定的狀態(tài)，以便下層凍結產品中升華的水蒸汽能順利通過，使全部的產品都能良好的干燥。在產品的第一階段時，除了要保持凍結產品的溫度不能超過共熔點以外，還要保持已干燥的產品溫度不能超過崩解溫度。目前五十二頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點8、崩解溫度8.2、崩解后的制品：干燥制品發(fā)生崩解之后，阻礙或影響下層凍結制品升華的水蒸汽順利通過，于是升華速度減慢，凍結制品吸收的熱量將減少，由板層繼續(xù)提供的熱量就會多余，就會造成凍結制品溫度上升，制品發(fā)生熔化發(fā)泡現(xiàn)象。目前五十三頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點8、崩解溫度8.3崩解溫度與制品的種類和性質有關，因此應該合理的選擇制品的保護劑，使崩解溫度盡可能高一些，例如產品的崩解溫度應高于該制品的共熔點溫度。8.4崩解溫度一般由試驗來確定，通過顯微冷凍干燥試驗可以觀察到崩解現(xiàn)象，從而確定崩解溫度。目前五十四頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點八、制品的第二階段干燥目前五十五頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點1、制品進行第二次干燥的意義一旦制品內冰升華完畢，制品的干燥便進入了第二階段。在該階段雖然制品內不存在凍結冰，但產品內還存在10％左右的水分，為了使制品達到合格的水分含量，必須對制品進一步的干燥。目前五十六頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點2、制品在解吸階段的溫度要求在解吸階段，可以使制品的溫度迅速地上升到該制品的最高允許溫度，并在該溫度一直維持到凍干結束為止。迅速提高制品溫度有利于降低制品水分含量，縮短解吸干燥的時間。制品的允許溫度因制品的品種而定，一般為25℃－40℃左右。病毒性產品為25℃，細菌性產品為30℃，血清、抗菌素等可高達40℃。目前五十七頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點3、凍干箱內的壓強控制3.1為了改進凍干箱傳熱，使制品溫度較快地達到最高允許溫度，以縮短解吸干燥階段時間。要對凍干箱內的壓強進行控制，控制的壓強范圍在15~30Pa之間。3.2壓強控制采用真空泵間歇運轉的方法控制。目前五十八頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點4、解吸階段時間長短的影響因素4.1制品的品種：制品不同，干燥的難易不同，最高許可溫度也不同，最高許可溫度較高的產品，時間可相應短些。4.2水分的含量：水分的含量要求低的產品，干燥時間較長。制品水分的含量應有利于該產品的長期存放，太高太低均不好。應根據(jù)試驗來確定。目前五十九頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點4、解吸階段時間長短的影響因素4.3凍干機的性能：在解吸階段后期能達到的真空度高，冷凝器的溫度低的凍干機，其解吸干燥的時間可短些。4.4是否采用壓強控制法：如果采用壓強控制法，則改進了傳熱，使產品達到最高許可溫度的時間縮短，解吸干燥的時間也會縮短。目前六十頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點5、凍干結束的確定制品溫度已達到最高許可溫度，并在這個溫度保持8小時以上的時間；關閉凍干箱和冷凝器之間的閥門，注意觀察凍干箱的壓力升高情況（這時關閉的時間應長些，約30秒到60秒）。如果凍干箱內的壓力沒有明顯的升高，則說明干燥已基本完成，可以結束凍干。如果壓力有明顯升高，則說明還有水分逸出，要延長時間繼續(xù)進行干燥。直到關閉凍干箱冷凝器之間的閥門之后，壓力無明顯上升為止。目前六十一頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點九、影響干燥過程的因素目前六十二頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點1、冷凍干燥過程的簡述1.1冷凍干燥過程實際上是水的物質變化及其轉移過程。含有大量水份的生物制品首先凍結成固體，然后在真空狀態(tài)下固態(tài)冰直接升華成水蒸汽，水蒸汽又在冷凝器表面凝結成冰霜，干燥結束后冰霜熔化排出。在凍干箱內得到了需要的冷凍干燥產品目前六十三頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點1、冷凍干燥過程的簡述1.2凍干過程有二個放熱過程和二個吸熱過程：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結成冰霜，凍干結束后冰霜在冷凝器中吸收熱量熔化成水。目前六十四頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點2、凍干過程中的熱量質量傳遞熱量的傳遞貫穿冷凍干燥的全過程中。凍結階段、干燥的第一階段和第二階段以及化霜階段均進行著熱量的傳遞；質量的傳遞僅在干燥階段進行，凍干箱制品中產生的水蒸汽到冷凝器內凝結成冰霜的過程，實際上也是質量傳遞的過程，只有發(fā)生了質量的傳遞產品才能獲得干燥。在干燥階段，熱的傳遞是為了促進質的傳遞，改善熱的傳遞也能改善質的傳遞。目前六十五頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點3、制品干燥的速率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，與水蒸汽流動的阻力成反比。水蒸汽壓力差越大，流動的阻力越小，則干燥的速率越快。水蒸汽的壓力差取決于冷凝器的有效溫度和制品溫度的溫度差。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制品的溫度。目前六十六頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點4、凍干過程的水分子描述升華首先從制品的表面開始，在干燥進行了一段時間之后，在凍結制品表面上形成了一層已干燥的制品，產生了干燥制品與凍結制品之間的交界面。交界面隨著干燥的進行不斷下降，直到升華完畢交界面消失。水分子跑出交界面之后，進入已經(jīng)干燥制品的某一間隔內，以后可能還要穿過許多這樣的間隔后，才能從制品的縫隙進入空間。也可能經(jīng)過一些轉折又回到凍結制品之中。目前六十七頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點4、凍干過程的水分子描述當水分子跑出制品表面以后，它的運動路徑還很曲折。可能與玻璃瓶壁碰撞，可能凍干機的金屬板壁碰撞，也經(jīng)常發(fā)生水分子之間的相互碰撞，然后進入冷凝器內。當水分子與冷凝器的制冷表面發(fā)生碰撞時，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能，使其沒有能量再離開冷凝器的表面，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。隨著時間的延長，凍干箱內不斷對產品進行加熱以及冷凝器的持久工作，產品逐漸得到了干燥。目前六十八頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點5、凍干過程中水蒸汽的流動阻力5.1產品內部的阻力：水分子通過已經(jīng)干燥的產品層的阻力。這個阻力的大小與干燥層的結構與產品的種類、成份、濃度、保護劑等有關。5.2容器的阻力：主要來自瓶口之處，因為瓶口的截面較小，瓶口處可能還有某些物品。如：帶槽的橡皮塞、紗布等，瓶口截面大，則阻力小。5.3機器本身的阻力：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構和幾何形狀有關。目前六十九頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點6、提高干燥速率的方法6.1提高凍干箱內產品的溫度，能增加凍干箱內水蒸汽壓力，加速水蒸汽流向冷凝器，加快質的傳遞，增加干燥速率。但是提高產品的溫度是有一定限度的，不能使產品溫度超過共熔點的溫度。目前七十頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點6、提高干燥速率的方法6.2降低冷凝器的溫度。也就降低了冷凝器內水蒸汽的壓力，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行費用。目前七十一頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點6、提高干燥速率的方法6.3減少水蒸汽的流動阻力也能加快質的傳遞，提高干燥速率。減小制品的分裝厚度；合理的設計瓶、塞、減少瓶口阻力；合理的設計凍干機，減少機器的管道阻力；選擇合適的濃度和保護劑，使干燥產品的結構疏松多亂，減少干燥層的阻力；試驗最優(yōu)的凍結方法，造成有利于升華的冰晶結構等。這些方法均能促進質的傳遞，提高干燥速率。目前七十二頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點十、凍干工藝的制定目前七十三頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點1、凍干工藝簡述凍干工藝就是進行冷凍干燥過程控制的基本依據(jù)。凍干工藝不僅是手工操作凍干機的依據(jù)，而且也是自動控制凍干機操作的依據(jù)。目前七十四頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點2、制定凍干工藝的考慮因素2.1制品的品種：制品不同則共熔點亦不同，共熔點低的產品要求凍結的溫度低；加熱時板層的溫度亦相應要低些。有些產品受冷凍的影響較大，有些產品則影響較小；一般細菌性的產品受冷凍的影響較大，病毒性的產品受冷凍的影響較小。要根據(jù)試驗找出一個產品的最優(yōu)冷凍速率，以獲得高質量的產品和較短的冷凍干燥時間。產品不同，對水分含量的要求也不同。為了長期保存產品，有些產品要求水分含量低些。有些則要求高些。水分含量要求低的產品，凍干時間需長些。水分含量要求高的產品，凍干時間可縮短。目前七十五頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點2、制定凍干工藝的考慮因素2.2裝量的多少也影響凍干工藝的制定。一個是總裝量的多少，一個是每一容器內產品裝量的多少。裝量多的制品，其凍干時間也長。2.3容器的品種也是需要考慮的因素，底部平整的瓶子傳熱較好，凍干時間較短；底部不平或玻璃厚的瓶子傳熱較差，凍干時間較長。目前七十六頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點2、制定凍干工藝的考慮因素2.4凍干機性能的優(yōu)劣直接關系到凍干工藝的制定，凍干機有各種不同的型號，因此它們的性能也各不相同。有些機器的性能好，例如板層之間，每板層的各部分之間溫差??；冷凝器的溫度低，冰負荷能力大；凍干箱與冷凝器之間的水蒸汽流動阻力小；真空泵抽速快，真空度好而穩(wěn)定。有些機器則差一些。目前七十七頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點3、制定凍干工藝要確定的數(shù)據(jù)

3.1凍結速度：凍結速度大部分機器不能進行控制，因此只能以凍結溫度和裝箱后的時間來確定凍結的速率，要求凍結的速率快，則凍干箱擱板先降至凍結溫度，然后再讓產品裝箱；要求凍結的速率慢，則產品裝箱之后再讓凍干箱擱板降溫。目前七十八頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點3、制定凍干工藝要確定的數(shù)據(jù)3.2凍結的最低溫度：這個溫度取決于制品的共熔點溫度，凍結最低溫度應低于該制品的共熔點溫度。3.3凍結的時間：制品裝量多，使用的容器底厚而不平整，不是把制品直接放在凍干箱板層上凍干，凍干箱冷凍機能力差，每一板層之間以及每一板層的個部分之間溫差大的機器，則要求凍結時間長些。為了使箱內每一瓶產品全部凍實，一般要求在樣品的溫度達到預定的最低溫度之后再保持1－2小時的時間。目前七十九頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點3、制定凍干工藝要確定的數(shù)據(jù)3.4冷凝器降溫的時間：冷凝器要求在凍結末期，凍結尚未結束，抽真空之前開始降溫。提前多少時間要由冷凝器機器的降溫性能來確定。要求在凍結結束抽真空的時候，冷凝器的溫度要達到-40℃左右。好的機器一般提前半小時開始降溫。冷凝器的降溫通常從開始之后一直持續(xù)到凍干結束為止。溫度始終應在-40℃以下。目前八十頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點3、制定凍干工藝要確定的數(shù)據(jù)3.5抽真空時間：凍結結束時間就是開始抽真空的時間，要求在半小時以內的時間真空度能達到13Pa。抽真空的同時，也是凍干箱冷凝器之間的真空閥打開的時候，真空泵和真空閥門打開同樣一直持續(xù)到凍干結束為止。目前八十一頁\總數(shù)九十三頁\編于二十三點3、制定凍干工藝要確定的數(shù)據(jù)3.6開始加熱時間：一般認為開始加熱的時間（實際上抽真空開始升華即已開始）。開始加熱是在真空度達到10Pa之后，有些凍干機利用真空繼電器自動接通加熱，即空度達到10Pa時，加熱便自動開始；有些凍干機是