冷冻干燥技术的原理培训课件

冷冻枯燥技术的原理培训冷冻枯燥技术的原理培训冷冻枯燥技术的原理培训冷冻枯燥的原理及目的冷冻枯燥就是把含有大量水分的物质，预先进展降温冻结成固体。然后在真空的条件下使水蒸汽直接从固体中升华出来，而物质本身留在冻结的冰架中，从而使得枯燥制品不失原有的固体骨架构造，保持物料原有的形态,且制品复水性极好。利用冷冻枯燥目的是为了贮存潮湿的物质，通常是含有微生物组织的水溶液，或不含微生物组织的水溶液。产品在冻结之后置于一个低水气压下，这时包含冰的升华，直接由固态在不发生熔化的情况下变成汽态。与其他枯燥方式相比防止了化学、物理和酶的变化，从而确保了制品物性在保存时不易改变。实际需要的低水汽压是靠真空的状况下到达的冷冻枯燥技术是指将水溶液在低温下冻结，而后在真空状态下将其中的水分不经过液体状态而直接升华，这样枯燥后的物质，其物理、化学和形状根本不变，有效成分损失小，复水性好，密封保存周期长冷冻枯燥技术的原理培训冷冻枯燥技术的原理培训冷冻枯燥技术的原1冷冻枯燥的原理及目的冷冻枯燥就是把含有大量水分的物质，预先进展降温冻结成固体。然后在真空的条件下使水蒸汽直接从固体中升华出来，而物质本身留在冻结的冰架中，从而使得枯燥制品不失原有的固体骨架构造，保持物料原有的形态,且制品复水性极好。利用冷冻枯燥目的是为了贮存潮湿的物质，通常是含有微生物组织的水溶液，或不含微生物组织的水溶液。产品在冻结之后置于一个低水气压下，这时包含冰的升华，直接由固态在不发生熔化的情况下变成汽态。与其他枯燥方式相比防止了化学、物理和酶的变化，从而确保了制品物性在保存时不易改变。实际需要的低水汽压是靠真空的状况下到达的冷冻枯燥技术是指将水溶液在低温下冻结，而后在真空状态下将其中的水分不经过液体状态而直接升华，这样枯燥后的物质，其物理、化学和形状根本不变，有效成分损失小，复水性好，密封保存周期长冷冻枯燥的原理及目的冷冻枯燥就是把含有大量水分的物质，预先进2真空冷冻枯燥技术主要应用热稳定性差的生物制品，生化类制品，血液制品，基因工程类制品等药物冻干；为保持生物组织构造和活性，外科手术用的皮层、骨骼、角膜、心瓣膜等生物组织的处理；以保持食物色、香、味和营养成分以及能迅速复水的咖啡、调料、肉类、海产品、果蔬的冻干；在微胶囊制备、药品控释材料等方面的应用。以保持生鲜物质不变性的人参、蜂皇浆、龟鳖等保健品及中草药制剂的加工；超微细粉末功能材料如：光导纤维、超导材料、微波介质材料、磁粉以及能加速反响工程的催化剂的处理等。真空冷冻枯燥技术主要应用3冻干机的构造按系统分：主要由制冷系统、真空系统、循环系统、加热系统、液压系统、控制系统、CIP/SIP系统等组成。按构造分：由冻干箱或称样品腔、冷凝器或称冷阱、冷冻机〔压缩机〕、真空泵和阀门、电气控制元件等组成。冻干机的构造按系统分：主要由制冷系统、真空系统、循环系统、4冷凝器〔冷阱〕1克冰在压强0.1毫巴时大约能产生10000升体积的蒸汽由于冷凝器冷冻机的制冷能力不够，冷凝器吸附水蒸汽的外表太小，或对产品提供热量过多而产生过多的水蒸汽等原因，会引起冷凝器温度的过度上升。因此为了冷冻枯燥出好的产品，需要保持系统内良好而稳定的真空度。需要冷凝器始终能低于-40℃以下的低温，因为-40℃时冰的蒸汽压为0.1毫帕左右。冷凝器〔冷阱〕1克冰在压强0.1毫巴时大约能产生10000升5枯燥室〔箱〕1：TRID及上箱(搁板〕要有一定的冷却和加热速度，冷却速率一般要求为0.1～1.5℃/min,加热速率为0.1～1.2℃/min;要求平整、光滑、传热性能好，以减少传热热阻和传热温差；搁板各部位的温度应均匀一致，这样才可能使制品在冻结和升华时的温度均匀一致；搁板要有一定的强度，以便承受加塞力而不致于产生搁板弯2：台式冻干机〔透明压克力桶，不锈钢桶带阀，安培瓶支架，托盘，快速外挂冻干瓶〕。枯燥室〔箱〕1：TRID及上箱(搁板〕6压盖方式手动压盖自动压盖压盖方式手动压盖7真空系统真空泵〔双级旋片真空泵〕爱德华真空泵〔195L、117L〕真空系统真空泵〔双级旋片真空泵〕8制冷系统复叠式制冷系统单级制冷系统制冷系统复叠式制冷系统9冷冻干燥技术的原理培训课件10物质由固态变为液态叫融化(吸热)物质由液态变为气态叫汽化(吸热)物质由固态不经过液态直接变为气态叫升华(吸热)物质由气态变为液态叫液化(放热)物质由液态变为固态叫凝固(放热)物质由气态不经过液态直接变为固态叫凝华(放热)物质由固态变为液态叫融化(吸热)11水的状态平衡图

水的状态平衡图12三相相变〔三相点，压力，温度〕物质的状态与其温度和压力有关。图1-1示出水〔H2O〕的状态平衡图。图中OA、OB、OC三条曲线分别表示冰和水、水和水蒸汽、冰和水蒸汽两相共存时其压力和温度之间的关系。分别称为溶化线、沸腾线和升华线。此三条曲线将图面分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域，分别称为固相区、液相区和气相区。箭头1、2、3分别表示冰溶化成水，水汽化成水蒸汽和冰升华成水蒸汽的过程。曲线OB的顶端有一点K，其温度为374℃，称为临界点。假设水蒸汽的温度高于其临界温度374℃时，无论怎样加大压力，水蒸汽也不能变成水。三曲线的交点O，为固、液、汽三相其存的状态，称为三相点，其温度为0.01℃，压力为610Pa。在三相点以下，不存在液相。假设将冰面的压力保持低于610Pa，且给冰加热，冰就会不经液相直接变成汽相，这一过程称为升华。物质有固、液、汽三态，三相相变〔三相点，压力，温度〕物质的状态与其温度和压力有关。13升华的物理意义升华〔sublimation〕物质从固态不经过液态直接转变为气态的相变现象固态(晶体)物质不经过液态阶段而直接转变为气体的现象可作为一种应用固-气平衡进展别离的方法有些物质〔如氧〕在固态时就有较高的蒸气压，因此受热后不经熔化就可直接变为水蒸气，冷凝时又复成为冰。固体物质的蒸气压与外压相等时的温度，称为该物质的升华点。在升华点时，不但在晶体外表，而且在其内部也发生了升华，作用很剧烈，易将杂质带入升华产物中。为了使升华只发生在固体外表，通常总是在低于升华点的温度下进展，此时固体的蒸气压低于内压真空升华由于升华与固体蒸气压和外压的相对大小有关，降低外压可以降低升华温度，在常压下不能升华或升华很慢的物质可以采用真空升华。真空升华还可防止被升华的物质因温度过高而分解或在升华时被氧化升华的物理意义升华〔sublimation〕14蒸发压力，饱和蒸汽压蒸气压指的是在液体〔或者固体〕的外表存在着该物质的蒸气，这些蒸气对液体(或者固体〕外表产生的压强就是该液体(或者固体〕的蒸气压饱和蒸汽压：在一定温度下，与液体或固体处于相平衡的蒸汽所具有的压力称为饱和蒸汽压它随温度升高而增加。如：放在杯子里的水，会因不断蒸发变得愈来愈少。如果把纯水放在一个密闭的容器里，并抽走上方的空气。当水不断蒸发时，水面上方汽相的压力，即水的蒸汽所具有的压力就不断增加。但是，当温度一定时，汽相压力最终将稳定在一个固定的数值上，这时的汽相压力称为水在该温度下的饱和蒸汽压力。当汽相压力的数值到达饱和蒸汽压力的数值时，液相的水分子仍然不断地气化，汽相的水分子也不断地冷凝成液体，只是由于水的气化速度等于水蒸汽的冷凝速度，液体量才没有减少，气体量也没有增加，液体和气体到达平衡状态。所以，液态纯物质蒸汽所具有的压力为其饱和蒸气压力时，汽液两相即到达了相平衡。蒸发压力，饱和蒸汽压蒸气压指的是在液体〔或者固体〕的外表存在15蒸发压力与温度关系蒸发压力与温度关系16真空单位换算表真空单位换算表17冷冻干燥技术的原理培训课件18冷冻干燥技术的原理培训课件19真空冷冻枯燥过程真空冷冻枯燥是先将湿料冻结到共晶点温度以下,使水分变成固态的冰,然后在较高的真空度下,使冰直接升华为水蒸气,再用真空系统中的水汽凝结器将水蒸气冷凝,从而获得枯燥制品的技术。枯燥过程是水的物态变化和移动的过程。这种变化和移动发生在低温低压下。因此，真空冷冻枯燥的根本原理就是低温低压下传质传热的机理。真空冷冻枯燥过程真空冷冻枯燥是先将湿料冻结到共晶点温度以下,20冷冻枯燥过程〔步骤〕预冻〔冻结〕过程升华枯燥〔第一阶段枯燥〕过程解析枯燥〔第二阶段枯燥〕过程冷冻枯燥过程〔步骤〕预冻〔冻结〕过程21预冻过程

预冻是冷冻枯燥的第一步，在预冻结过程中，预冻速率、预冻温度和预冻时间是影响后面过程的主要因素。假设预冻没有冻好，产品冻结不实，在进入第一阶段升华枯燥时，产品可能出现“沸腾〞现象而引起喷瓶，或冻干后制品外表凹凸不平，影响外观；如果冷的过低，那么不仅浪费了能源和时间。而且对某些产品还会降低存活率。预冻过程预冻是冷冻枯燥的第一步，在预冻结过程中，预冻22预冻原那么及要求产品在进展冷冻枯燥时，需要装入适宜的容器，然后进展预先冻结，才能进展升华枯燥。预冻过程不仅昰为了保护物质的主要性能不变；而且要获得冻结后产品有合理的构造以利于水份的升华；还要保证样品的活性及复水性。产品的分装通常有散装和瓶装二种方式。一般分装厚度不大于10mm。需要冻干的产品需配制成一定浓度的液体，为了能保证枯燥后有一定的形状，物质含量在10～15%之间最正确。预冻原那么及要求产品在进展冷冻枯燥时，需要装入适宜的容器，然23冷冻对生物活性的影响冷冻会对细胞和生命体产生一定的破坏作用，其机理是非常复杂的。目前尚无统一的理论，但一般认为主要是由机械效应和溶质效应引起。机械效应是细胞内外冰晶生长而产生的机械力量引起的。缓慢冷冻产生的冰晶较大，快速冷冻产生的冰晶较小。溶质效应是由于水的冻结使间隙液体逐渐浓缩，从而使电解质的浓度增加，蛋白质对电解质是较敏感的。较高的速度越过这一温度范围冷冻对生物活性的影响冷冻会对细胞和生命体产生一定的破坏作用，24影响预冻的因素1、预冻速率2、预冻温度3、预冻时间影响预冻的因素1、预冻速率25预冻速率

一般来说，冻结速度的快慢对冻品和产品有一定的影响，相比照较而言，冻结速度快，那么晶核多，晶型小，冻品构造均一，升华速度快，产品的外观细腻，易于保持原有的构造，且复水性好;冻结速度慢，那么晶核少，晶型大，冻品构造的均一性差，升华速度快，但冻干后产品的外观较粗糙，外表常有一层薄膜或硬壳，同时，由于机械效应和溶质效应，药物原有构造易受破坏，而且复水性差。冻结速度对冻干过程的影响比较复杂，需由试验来优化一个适宜的冻结速度，并以此来选择冷冻的方法和冷冻的工艺参数。预冻速率一般来说，冻结速度的快慢对冻品和产品有一定的26预冻温度

预冻温度必须低于制品的共晶点温度，根据预冻的方法不同而略有差异，一般来说，搁板温度应低于制品共晶点5～10℃。各种制品的共晶点温度是不同的，同一制品而不同浓度的制品的共晶点温度也会有所不同。需要进展严格的测试才能得到。预冻温度27预冻时间

预冻所需的时间要根据不同的具体条件来确定。总的原那么是，应使制品的各局部完全冻牢。

通常冻干箱的搁板从室温25℃降到-40℃约2-3小时。在到达预冻温度后再保持1～2小时，确保整箱全部制品完全冻结。预冻时间仅是个经历值，根据冻干机不同，总装量不同，物品与搁板之间接触不同，预冻的时间会有差异。具体预冻时间可由实验测得。预冻时间预冻所需的时间要根据不同的具体条件来确定。28常用的保护剂糖类/多元醇：蔗糖、海藻糖、甘露醇、乳糖、葡萄糖、麦芽糖等；聚合物：HES、PVP、PEG、葡聚糖、白蛋白等；无水溶剂：乙烯乙二醇、甘油、DMSO、DMF等；外表活性剂：Tween80等；氨基酸：L-丝氨酸、谷氨酸钠、丙氨酸、甘氨酸、肌氨酸等；盐和胺：磷酸盐、醋酸盐、柠檬酸盐等常用的保护剂糖类/多元醇：蔗糖、海藻糖、甘露醇、乳糖、葡萄糖29常见物质的预冻温度及冷井温度，冻干时间常见物质的预冻温度及冷井温度，冻干时间30升华枯燥过程在升华枯燥阶段要考虑三方面的因素：产品中的温度分布，升华时的温度限制，升华速率升华枯燥过程31物体传热的方式物体传热的三种方式：对流、热传导、热辐射⑴液体或气体的对流运动而进展的热传递，称为热对流。热对流如果是由于液体或气体自重的比重变化所引起，称为自然对流；如果是由于外加力所引起的，那么为强制对流。空调器内安装离心风机和轴流风机，强制空气流动，都是为了强迫换热。⑵热传导。当两个温度不同的物体相接触或同一物体个局部的温度不相等时，在温度梯度的驱动下形成的传热称为热传导。⑶热辐射。物体的热量不用借助中间的传热介质，而是转化为辐射能，穿过空间向四周传播，称为热辐射物体传热的方式物体传热的三种方式：对流、热传导、热辐射32产品中温度分布产品中冰的升华是在升华界面处进展，升华时所需的热量由加热设备〔通过搁板〕提供

如上图所示：从搁板传来的热量由以下途径传至升华界面：〔1〕固体的传导。由玻璃瓶底与搁板接触部位传到玻璃瓶底，穿过瓶底和产品的冻结局部到达升华界面；〔2〕辐射。上搁板的下外表和下搁板的上外表向玻璃瓶及产品枯燥层上面辐射，再通过玻璃瓶及冻结层或已枯燥层的导热到达升华界面；〔3〕通过搁板与玻璃瓶外外表间残存的气体的对流。由于传热中必需有传热温差，且各段传热温差与其相应热阻成正比，所以产品中形成了图中所示的温度分布产品中温度分布产品中冰的升华是在升华界面处进展，升华时所33图中T为搁板温度；TE为冰核温度；TP为已干制品温度；TS为升华界面温度；P为压力；PS为升华界面压力。图中T为搁板温度；TE为冰核温度；TP为已干制品温度；TS为34升华时的温度限制

产品升华时受以下几种温度限制：〔1〕产品的冻结局部的温度应低于产品共溶点温度；〔2〕产品枯燥局部的温度必须低于其崩解温度或容许的最高温度〔不烧焦或性变〕〔3〕最高搁板温度升华时的温度限制产品升华时受以下几种温度限制：35当温度上升到一定数值时，液态产品已干局部构成的“骨架〞，钢度降低，变得有粘性而塌陷，封闭了已干局部的海绵状微孔，阻止升华的进展，升华速率减慢，所需热量减少，产品热过剩而熔化报废，这种现象称为崩解。发生崩解的温度叫崩解温度。所以掌握产品的崩解温度是很重要的。崩解温度主要由溶液和成分所决定。过低的崩解温度会延长枯燥时间，甚至是设备所不能到达的。这可以通过选择适宜的添加剂来提高崩解温度当温度上升到一定数值时，液态产品已干局部构成的“骨架〞，36搁板的温度应根据产品的温度、冻干箱真空度、冷凝器的温度来确定。为了提高第一阶段的升华速度，可将搁板温度一次升高至制品允许的最高温度以上；待大量升华阶段根本完毕时，再将板温降至允许的最高温度，但是为了防止搁板温度过高而产生变性或烧坏，搁板温度应限制在某一平安值以下搁板的温度应根据产品的温度、冻干箱真空度、冷凝器的温度37升华速率

纯冰的升华速率：纯冰的绝对升华速率是随冰升华面温度T时饱和蒸汽压的增大而增大，升华的饱和蒸汽压是与升华面温度T成正比，因此，升华速率是随着升华面温度的升高而增大的。所以升华面温度越高，其升华量G也越大。升华速率纯冰的升华速率：纯冰的绝对升华速率是随冰升华面38在冷冻枯燥产品时，升华速率假设传给升华界面的热量等于从升华界面逸出的水蒸汽升华时所需的热量时，那么升华界面的温度和压力均到达平衡，升华正常进展。假设供给的热量缺乏，水的升华夺走了制品自身的热量而使升华界面的温度降低，假设逸出的水蒸汽少于升华的水蒸汽，多余的水蒸汽聚集在升华界面使其压力增高，升华温度提高，最后将导致制品溶化。所以，冷冻枯燥的升华速率一方面取决于提供的给升华界面热量的多少；另一方面取决于从升华界面通过枯燥层逸出水蒸汽的快慢在冷冻枯燥产品时，升华速率假设传给升华界面的热量等于从升39升华速率产品的升华速率主要由给搁板的供热能力和冷凝器的捕水能力决定。在操作上只要是枯燥箱的压力维持在允许的最高压力以下，升温速率就允许进一步提高。枯燥时间决定于升华速率，而升华速率又决定于制品允许的最高温度、向制品供热的多少和排除升华水蒸汽的快慢。这些因素都可以用控制搁板的最高温度和箱内压力来控制。正常的升华速率大约每小时使产品下降1毫米的厚度，因产品的分装厚度不同，升华时间会增加或减少。厚度大，升华时间也长升华速率产品的升华速率主要由给搁板的供热能力和冷凝器的捕水能40提高升华速率

〔1〕冻层底部或干层外表的温度在允许的最高值以下尽可能高。〔2〕制品厚度越薄其热阻和流动阻力越小，热量和质量传输越快，升华速率越高，但每批制品的产量与厚度成正比，而每批加工的辅助工作量又大致相等，因而制品太薄会造成产品总本钱的提高。由厚到薄之间存在一个总本钱最低的最正确温度。一般来说，生物制品的厚度为１０～１５mm提高升华速率〔1〕冻层底部或干层外表的温度在允许的最高值以41提高升华速率〔3〕冻结层的导热系数主要决定于制品的成分，已枯燥层的导热系数还决定于其压力和气体的成分。为了提高冻干层的导热系数，箱内压力越高越好，但箱内压力越高，也可视为Pe越高，又会使水蒸汽不易从升华面逸出，造成升华面温度过高，冻层溶化和干层崩解。为了两者兼顾，根据产品的不同一般可将箱内压力控制在13Pa-30Pa之间。提高升华速率〔3〕冻结层的导热系数主要决定于制品的成分，已枯42提高升华速率〔4〕水蒸气的排除还取决于枯燥层的阻力Rd和枯燥层外表到水汽凝结器之间的空间阻力Rs。由实验可知，Rd比RS大6～10倍，也就是说，穿过已干多孔层的水蒸汽的流率大体上决定了枯燥速率。而Rd主要与枯燥层厚度和晶料大小形状有关。一般来说，粗大而连续的网状冰晶，升华后也形成粗大而连续的网状网状间隙通道，水蒸汽逸出时流动阻力较小，升华速率快提高升华速率〔4〕水蒸气的排除还取决于枯燥层的阻力Rd和枯燥43提高升华速率细小而不连续的冰晶构造那么相反，不仅水蒸汽逸出通道小，而且在这些不连续的空隙之间，水蒸汽是靠渗透穿过已干的固体膜层的，很难枯燥。晶构造那么相反，不仅水蒸汽逸出通道小，而且在这些不连续的空隙之间，水蒸汽是靠渗透穿过已干的固体膜层的，很难干提高升华速率细小而不连续的冰晶构造那么相反，不仅水蒸汽逸44解析枯燥过程一旦产品内冰升华完毕，产品的枯燥变进入了第二阶段。在该阶段虽然产品内不存在冻结冰〔游离态〕，但产品内还存在10％左右的水份，是结合态的水，这一阶段的枯燥叫二次枯燥〔解吸枯燥阶段，化学过程〕。在解吸阶段，可以使产品的温度迅速地上升到该产品的最高允许温度，并在该温度一直维持到冻干完毕为止解析枯燥过程一旦产品内冰升华完毕，产品的枯燥变进入了第二阶段45解析阶段的时间长短取决于以下因素：

产品的品种：最高许可温度较高的产品时间可相应短些；剩余水份的含量要求低的产品，枯燥时间较长，产品的剩余水份的含量应有利于该产品的长期存放，太高太低均不好；冻干机的性能：真空度高、冷凝器降温强度高的冻干机，其解吸枯燥的时间可短些；是否采用压强控制法，此法改进传热，可以缩短解析枯燥的时间解析阶段的时间长短取决于以下因素：46解析枯燥过程控制要点产品的允许温度视产品的品种而定，一般为25℃－40℃左右。病毒性产品为25℃，细菌性产品为30℃，血清、抗菌素等可高达40℃。为了改进冻干箱传热，使产品温度较快地到达最高允许温度，以缩短解吸枯燥阶段时间。要对冻干箱内的压强进展控制，控制的压强范围在0.15～0.3毫帕之间。解析枯燥过程控制要点产品的允许温度视产品的品种而定，一般为247冻干过程完毕点的判断产品温度已到达最高许可温度，并在这个温度保持2h以上的时间；关闭冻干箱和冷凝器之间的阀门，注意观察冻干箱的压力升高情况〔这时关闭的时间应长些，约30-60s〕如果冻干箱内的压力没有明显的升高，那么说明枯燥已根本完成，可以完毕冻干。如果压力有明显升高，那么说明还有水份逸出，要延长时间继续进展枯燥。直到关闭冻干箱冷凝器之间的阀门之后无明显上升为止冻干过程完毕点的判断产品温度已到达最高许可温度，并在这个温48冻干曲线在冻干过程中，把产品和板层的温度、冷凝器温度和真空度对照时间画成曲线，叫做冻干曲线。产品温度探头应该放置在样品中接近瓶底的位置，不要碰到瓶底。在冷冻阶段，产品温度比层板温度高，而且一直靠近，相等时说明冷冻已经均匀；在一次枯燥阶段产品温度比层板温度低，而且一直靠近，相等时说明一次枯燥已经完毕。冻干曲线在冻干过程中，把产品和板层的温度、冷凝器温度和真空度49冷冻干燥技术的原理培训课件50

51冻干产品的保存处理

已枯燥的产品是一种疏松的多孔物质，有很大的内外表积。如果暴露于空气之中，就会吸收空气中的水分而潮解，增加产品的剩余水分含量。其次，空气中的氧、二氧化碳与产品接触，一些活性基因就会很快与氧结合产生不可逆的氧化作用。此外，空气中如含有杂菌，还会污染产品。因此，在产品枯燥的后处理不容无视。后处理主要内容是包装，制品不同包装也不同。对于生物制品，冻干完毕要向箱内充入枯燥无菌的空气和氮气，然后在无菌室内将容器封口，或在枯燥完毕时，在冻干箱内真空加塞。对于食品，枯燥终了时也要充入干空气或氮气，包装时室内保持相对湿度为20%左右，最好采用真空包装或真空充气包装。对冻干食品包装的要求有：密封性；防护性；易于运输；遮光性冻干产品的保存处理已枯燥的产品是一种疏松的多孔物质，有很大52冷冻干燥技术的原理培训课件53隔板预冻方式隔板预冻方式54外挂瓶预冻的方式外挂瓶预冻的方式55HEATOFFUSIONINTOPRODUCTHEATOFFUSIONTOSHELFStartofFreezingHEATOFFUSIONHEATOFFUSIONSt56GLASSVIALSOLUTIONSHELF(COOLING)RouteofHeatFluxFromProductToshelfGLASSVIALSOLUTIONSHELF(COOLIN57冷冻干燥技术的原理培训课件58冷冻干燥技术的原理培训课件59冷冻干燥技术的原理培训课件60冷冻干燥技术的原理培训课件61FreezeDryingProcessSchematicFreezeDryingProcessSchemati62HeatFluxGLASSVIALFROZENPRODUCTSHELF(HEATING)HeatFluxGLASSVIAL(HEATING)63冷冻干燥技术的原理培训课件64冷冻干燥技术的原理培训课件65冷冻干燥技术的原理培训课件66“DRIED〞PRODUCTSUBLIMATIONFRONTFROZENPRODUCT(HEATING)Sublimation“DRIED〞PRODUCTSUBLIMATIONFRO67冷冻干燥技术的原理培训课件68冷冻干燥技术的原理培训课件69冻干专业名词介绍升华：某些固体不经过液态而直接变成气态的汽化现象。过冷：液体材料在理论结晶温度以下仍保持液态的现象。过冷度：液体材料的理论结晶温度〔Tm〕与其实际结晶温度之差冰点：当溶液冷却时开场析出晶体的温度共溶点：固态混合溶液在升温熔化过程中，当到达某一温度T时，固本中开场出现液态，此温度称为溶液的共溶点，或称为开场溶化温度冻干专业名词介绍升华：某些固体不经过液态而直接变成气态的汽化70其它名词解释真空冷冻枯燥也称升华枯燥。其原理是将材料冷冻，使其含有的水份变成冰块，然后在真空下使冰升华而到达枯燥目的真空度处于真空状态下的气体稀簿程度，通常用“真空度高〞和“真空度低〞来表示。真空度高表示真空度“好〞的意思，真空度低表示真空度“差〞的意思。压力或压强气体分子作用于容器壁的单位面积上的力，用“P〞表示。其它名词解释真空冷冻枯燥也称升华枯燥。其原理是将材料冷冻71其它名词解释极限真空真空容器经充分抽气后，稳定在某一真空度，此真空度称为极限真空。通常真空容器须经12小时炼气，再经12小时抽真空，最后一个小时每隔10分钟测量一次，取其10次的平均值为极限真空值。抽气速率在一定的压强和温度下，单位时间内由泵进气口处抽走的气体称为抽气速率，简称抽速。即Sp＝Q/〔P－P0〕。

升华外表处于固体聚合态中自由湿气发生升华的外表。它既是冰核的外表，在先进的枯燥工艺中又是冰核和枯燥物料外壳间的界面其它名词解释极限真空真空容器经充分抽气后，稳定在某一真空72其它名词解释崩解温度升华时，产品发生崩解时的温度崩解在升华过程中，某些已枯燥的产品，当温度到达某一数值时，会失去刚性，变得有粘性，发生类似塌方的现象称为崩解冻干曲线在冻干过程中，把产品和板层的温度，冷凝器的温度和真空度对应时间制成的自由水指以游离的形式存在于溶液中，可以自由流动的水。结合水以分子形式吸附在固体物质晶格间隙中或以氢键方式结合在一些极性基团上的水其它名词解释崩解温度升华时，产品发生崩解时的温度73其它名词解释冷冻速率(rateoffreezing)在给定时间间隔内，已冷冻的物料的厚度变化除以该时间间隔。气镇阀油封机械真空泵的压缩室上开一小孔，并装上调节阀，当翻开阀并调节入气量，转子转到某一位置，空气就通过此孔掺入压缩室以降低压缩比，从而使大局部蒸汽不致凝结而和掺入的气体一起被排除泵外起此作用的阀门称为气镇阀其它名词解释冷冻速率(rateoffreezing)74其它名词解释往复真空泵利用活塞的往复运动而进展抽气的机械真空泵。罗茨真空泵具有一对同步高速旋转的鞋底形转子的机械真空泵，此泵不可以单独抽气，前级需配油封、水环等可直排大气的真空泵。放气率指气体从置于真空系统中的材料上自然而然地释放出出的速率。渗透率指真空系统外的气体通过材料进入真空系统内的速率。其它名词解释往复真空泵利用活塞的往复运动而进展抽气的机械75谢谢！谢谢！76冷冻枯燥技术的原理培训冷冻枯燥技术的原理培训冷冻枯燥技术的原理培训冷冻枯燥的原理及目的冷冻枯燥就是把含有大量水分的物质，预先进展降温冻结成固体。然后在真空的条件下使水蒸汽直接从固体中升华出来，而物质本身留在冻结的冰架中，从而使得枯燥制品不失原有的固体骨架构造，保持物料原有的形态,且制品复水性极好。利用冷冻枯燥目的是为了贮存潮湿的物质，通常是含有微生物组织的水溶液，或不含微生物组织的水溶液。产品在冻结之后置于一个低水气压下，这时包含冰的升华，直接由固态在不发生熔化的情况下变成汽态。与其他枯燥方式相比防止了化学、物理和酶的变化，从而确保了制品物性在保存时不易改变。实际需要的低水汽压是靠真空的状况下到达的冷冻枯燥技术是指将水溶液在低温下冻结，而后在真空状态下将其中的水分不经过液体状态而直接升华，这样枯燥后的物质，其物理、化学和形状根本不变，有效成分损失小，复水性好，密封保存周期长冷冻枯燥技术的原理培训冷冻枯燥技术的原理培训冷冻枯燥技术的原77冷冻枯燥的原理及目的冷冻枯燥就是把含有大量水分的物质，预先进展降温冻结成固体。然后在真空的条件下使水蒸汽直接从固体中升华出来，而物质本身留在冻结的冰架中，从而使得枯燥制品不失原有的固体骨架构造，保持物料原有的形态,且制品复水性极好。利用冷冻枯燥目的是为了贮存潮湿的物质，通常是含有微生物组织的水溶液，或不含微生物组织的水溶液。产品在冻结之后置于一个低水气压下，这时包含冰的升华，直接由固态在不发生熔化的情况下变成汽态。与其他枯燥方式相比防止了化学、物理和酶的变化，从而确保了制品物性在保存时不易改变。实际需要的低水汽压是靠真空的状况下到达的冷冻枯燥技术是指将水溶液在低温下冻结，而后在真空状态下将其中的水分不经过液体状态而直接升华，这样枯燥后的物质，其物理、化学和形状根本不变，有效成分损失小，复水性好，密封保存周期长冷冻枯燥的原理及目的冷冻枯燥就是把含有大量水分的物质，预先进78真空冷冻枯燥技术主要应用热稳定性差的生物制品，生化类制品，血液制品，基因工程类制品等药物冻干；为保持生物组织构造和活性，外科手术用的皮层、骨骼、角膜、心瓣膜等生物组织的处理；以保持食物色、香、味和营养成分以及能迅速复水的咖啡、调料、肉类、海产品、果蔬的冻干；在微胶囊制备、药品控释材料等方面的应用。以保持生鲜物质不变性的人参、蜂皇浆、龟鳖等保健品及中草药制剂的加工；超微细粉末功能材料如：光导纤维、超导材料、微波介质材料、磁粉以及能加速反响工程的催化剂的处理等。真空冷冻枯燥技术主要应用79冻干机的构造按系统分：主要由制冷系统、真空系统、循环系统、加热系统、液压系统、控制系统、CIP/SIP系统等组成。按构造分：由冻干箱或称样品腔、冷凝器或称冷阱、冷冻机〔压缩机〕、真空泵和阀门、电气控制元件等组成。冻干机的构造按系统分：主要由制冷系统、真空系统、循环系统、80冷凝器〔冷阱〕1克冰在压强0.1毫巴时大约能产生10000升体积的蒸汽由于冷凝器冷冻机的制冷能力不够，冷凝器吸附水蒸汽的外表太小，或对产品提供热量过多而产生过多的水蒸汽等原因，会引起冷凝器温度的过度上升。因此为了冷冻枯燥出好的产品，需要保持系统内良好而稳定的真空度。需要冷凝器始终能低于-40℃以下的低温，因为-40℃时冰的蒸汽压为0.1毫帕左右。冷凝器〔冷阱〕1克冰在压强0.1毫巴时大约能产生10000升81枯燥室〔箱〕1：TRID及上箱(搁板〕要有一定的冷却和加热速度，冷却速率一般要求为0.1～1.5℃/min,加热速率为0.1～1.2℃/min;要求平整、光滑、传热性能好，以减少传热热阻和传热温差；搁板各部位的温度应均匀一致，这样才可能使制品在冻结和升华时的温度均匀一致；搁板要有一定的强度，以便承受加塞力而不致于产生搁板弯2：台式冻干机〔透明压克力桶，不锈钢桶带阀，安培瓶支架，托盘，快速外挂冻干瓶〕。枯燥室〔箱〕1：TRID及上箱(搁板〕82压盖方式手动压盖自动压盖压盖方式手动压盖83真空系统真空泵〔双级旋片真空泵〕爱德华真空泵〔195L、117L〕真空系统真空泵〔双级旋片真空泵〕84制冷系统复叠式制冷系统单级制冷系统制冷系统复叠式制冷系统85冷冻干燥技术的原理培训课件86物质由固态变为液态叫融化(吸热)物质由液态变为气态叫汽化(吸热)物质由固态不经过液态直接变为气态叫升华(吸热)物质由气态变为液态叫液化(放热)物质由液态变为固态叫凝固(放热)物质由气态不经过液态直接变为固态叫凝华(放热)物质由固态变为液态叫融化(吸热)87水的状态平衡图

水的状态平衡图88三相相变〔三相点，压力，温度〕物质的状态与其温度和压力有关。图1-1示出水〔H2O〕的状态平衡图。图中OA、OB、OC三条曲线分别表示冰和水、水和水蒸汽、冰和水蒸汽两相共存时其压力和温度之间的关系。分别称为溶化线、沸腾线和升华线。此三条曲线将图面分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域，分别称为固相区、液相区和气相区。箭头1、2、3分别表示冰溶化成水，水汽化成水蒸汽和冰升华成水蒸汽的过程。曲线OB的顶端有一点K，其温度为374℃，称为临界点。假设水蒸汽的温度高于其临界温度374℃时，无论怎样加大压力，水蒸汽也不能变成水。三曲线的交点O，为固、液、汽三相其存的状态，称为三相点，其温度为0.01℃，压力为610Pa。在三相点以下，不存在液相。假设将冰面的压力保持低于610Pa，且给冰加热，冰就会不经液相直接变成汽相，这一过程称为升华。物质有固、液、汽三态，三相相变〔三相点，压力，温度〕物质的状态与其温度和压力有关。89升华的物理意义升华〔sublimation〕物质从固态不经过液态直接转变为气态的相变现象固态(晶体)物质不经过液态阶段而直接转变为气体的现象可作为一种应用固-气平衡进展别离的方法有些物质〔如氧〕在固态时就有较高的蒸气压，因此受热后不经熔化就可直接变为水蒸气，冷凝时又复成为冰。固体物质的蒸气压与外压相等时的温度，称为该物质的升华点。在升华点时，不但在晶体外表，而且在其内部也发生了升华，作用很剧烈，易将杂质带入升华产物中。为了使升华只发生在固体外表，通常总是在低于升华点的温度下进展，此时固体的蒸气压低于内压真空升华由于升华与固体蒸气压和外压的相对大小有关，降低外压可以降低升华温度，在常压下不能升华或升华很慢的物质可以采用真空升华。真空升华还可防止被升华的物质因温度过高而分解或在升华时被氧化升华的物理意义升华〔sublimation〕90蒸发压力，饱和蒸汽压蒸气压指的是在液体〔或者固体〕的外表存在着该物质的蒸气，这些蒸气对液体(或者固体〕外表产生的压强就是该液体(或者固体〕的蒸气压饱和蒸汽压：在一定温度下，与液体或固体处于相平衡的蒸汽所具有的压力称为饱和蒸汽压它随温度升高而增加。如：放在杯子里的水，会因不断蒸发变得愈来愈少。如果把纯水放在一个密闭的容器里，并抽走上方的空气。当水不断蒸发时，水面上方汽相的压力，即水的蒸汽所具有的压力就不断增加。但是，当温度一定时，汽相压力最终将稳定在一个固定的数值上，这时的汽相压力称为水在该温度下的饱和蒸汽压力。当汽相压力的数值到达饱和蒸汽压力的数值时，液相的水分子仍然不断地气化，汽相的水分子也不断地冷凝成液体，只是由于水的气化速度等于水蒸汽的冷凝速度，液体量才没有减少，气体量也没有增加，液体和气体到达平衡状态。所以，液态纯物质蒸汽所具有的压力为其饱和蒸气压力时，汽液两相即到达了相平衡。蒸发压力，饱和蒸汽压蒸气压指的是在液体〔或者固体〕的外表存在91蒸发压力与温度关系蒸发压力与温度关系92真空单位换算表真空单位换算表93冷冻干燥技术的原理培训课件94冷冻干燥技术的原理培训课件95真空冷冻枯燥过程真空冷冻枯燥是先将湿料冻结到共晶点温度以下,使水分变成固态的冰,然后在较高的真空度下,使冰直接升华为水蒸气,再用真空系统中的水汽凝结器将水蒸气冷凝,从而获得枯燥制品的技术。枯燥过程是水的物态变化和移动的过程。这种变化和移动发生在低温低压下。因此，真空冷冻枯燥的根本原理就是低温低压下传质传热的机理。真空冷冻枯燥过程真空冷冻枯燥是先将湿料冻结到共晶点温度以下,96冷冻枯燥过程〔步骤〕预冻〔冻结〕过程升华枯燥〔第一阶段枯燥〕过程解析枯燥〔第二阶段枯燥〕过程冷冻枯燥过程〔步骤〕预冻〔冻结〕过程97预冻过程

预冻是冷冻枯燥的第一步，在预冻结过程中，预冻速率、预冻温度和预冻时间是影响后面过程的主要因素。假设预冻没有冻好，产品冻结不实，在进入第一阶段升华枯燥时，产品可能出现“沸腾〞现象而引起喷瓶，或冻干后制品外表凹凸不平，影响外观；如果冷的过低，那么不仅浪费了能源和时间。而且对某些产品还会降低存活率。预冻过程预冻是冷冻枯燥的第一步，在预冻结过程中，预冻98预冻原那么及要求产品在进展冷冻枯燥时，需要装入适宜的容器，然后进展预先冻结，才能进展升华枯燥。预冻过程不仅昰为了保护物质的主要性能不变；而且要获得冻结后产品有合理的构造以利于水份的升华；还要保证样品的活性及复水性。产品的分装通常有散装和瓶装二种方式。一般分装厚度不大于10mm。需要冻干的产品需配制成一定浓度的液体，为了能保证枯燥后有一定的形状，物质含量在10～15%之间最正确。预冻原那么及要求产品在进展冷冻枯燥时，需要装入适宜的容器，然99冷冻对生物活性的影响冷冻会对细胞和生命体产生一定的破坏作用，其机理是非常复杂的。目前尚无统一的理论，但一般认为主要是由机械效应和溶质效应引起。机械效应是细胞内外冰晶生长而产生的机械力量引起的。缓慢冷冻产生的冰晶较大，快速冷冻产生的冰晶较小。溶质效应是由于水的冻结使间隙液体逐渐浓缩，从而使电解质的浓度增加，蛋白质对电解质是较敏感的。较高的速度越过这一温度范围冷冻对生物活性的影响冷冻会对细胞和生命体产生一定的破坏作用，100影响预冻的因素1、预冻速率2、预冻温度3、预冻时间影响预冻的因素1、预冻速率101预冻速率

一般来说，冻结速度的快慢对冻品和产品有一定的影响，相比照较而言，冻结速度快，那么晶核多，晶型小，冻品构造均一，升华速度快，产品的外观细腻，易于保持原有的构造，且复水性好;冻结速度慢，那么晶核少，晶型大，冻品构造的均一性差，升华速度快，但冻干后产品的外观较粗糙，外表常有一层薄膜或硬壳，同时，由于机械效应和溶质效应，药物原有构造易受破坏，而且复水性差。冻结速度对冻干过程的影响比较复杂，需由试验来优化一个适宜的冻结速度，并以此来选择冷冻的方法和冷冻的工艺参数。预冻速率一般来说，冻结速度的快慢对冻品和产品有一定的102预冻温度

预冻温度必须低于制品的共晶点温度，根据预冻的方法不同而略有差异，一般来说，搁板温度应低于制品共晶点5～10℃。各种制品的共晶点温度是不同的，同一制品而不同浓度的制品的共晶点温度也会有所不同。需要进展严格的测试才能得到。预冻温度103预冻时间

预冻所需的时间要根据不同的具体条件来确定。总的原那么是，应使制品的各局部完全冻牢。

通常冻干箱的搁板从室温25℃降到-40℃约2-3小时。在到达预冻温度后再保持1～2小时，确保整箱全部制品完全冻结。预冻时间仅是个经历值，根据冻干机不同，总装量不同，物品与搁板之间接触不同，预冻的时间会有差异。具体预冻时间可由实验测得。预冻时间预冻所需的时间要根据不同的具体条件来确定。104常用的保护剂糖类/多元醇：蔗糖、海藻糖、甘露醇、乳糖、葡萄糖、麦芽糖等；聚合物：HES、PVP、PEG、葡聚糖、白蛋白等；无水溶剂：乙烯乙二醇、甘油、DMSO、DMF等；外表活性剂：Tween80等；氨基酸：L-丝氨酸、谷氨酸钠、丙氨酸、甘氨酸、肌氨酸等；盐和胺：磷酸盐、醋酸盐、柠檬酸盐等常用的保护剂糖类/多元醇：蔗糖、海藻糖、甘露醇、乳糖、葡萄糖105常见物质的预冻温度及冷井温度，冻干时间常见物质的预冻温度及冷井温度，冻干时间106升华枯燥过程在升华枯燥阶段要考虑三方面的因素：产品中的温度分布，升华时的温度限制，升华速率升华枯燥过程107物体传热的方式物体传热的三种方式：对流、热传导、热辐射⑴液体或气体的对流运动而进展的热传递，称为热对流。热对流如果是由于液体或气体自重的比重变化所引起，称为自然对流；如果是由于外加力所引起的，那么为强制对流。空调器内安装离心风机和轴流风机，强制空气流动，都是为了强迫换热。⑵热传导。当两个温度不同的物体相接触或同一物体个局部的温度不相等时，在温度梯度的驱动下形成的传热称为热传导。⑶热辐射。物体的热量不用借助中间的传热介质，而是转化为辐射能，穿过空间向四周传播，称为热辐射物体传热的方式物体传热的三种方式：对流、热传导、热辐射108产品中温度分布产品中冰的升华是在升华界面处进展，升华时所需的热量由加热设备〔通过搁板〕提供

如上图所示：从搁板传来的热量由以下途径传至升华界面：〔1〕固体的传导。由玻璃瓶底与搁板接触部位传到玻璃瓶底，穿过瓶底和产品的冻结局部到达升华界面；〔2〕辐射。上搁板的下外表和下搁板的上外表向玻璃瓶及产品枯燥层上面辐射，再通过玻璃瓶及冻结层或已枯燥层的导热到达升华界面；〔3〕通过搁板与玻璃瓶外外表间残存的气体的对流。由于传热中必需有传热温差，且各段传热温差与其相应热阻成正比，所以产品中形成了图中所示的温度分布产品中温度分布产品中冰的升华是在升华界面处进展，升华时所109图中T为搁板温度；TE为冰核温度；TP为已干制品温度；TS为升华界面温度；P为压力；PS为升华界面压力。图中T为搁板温度；TE为冰核温度；TP为已干制品温度；TS为110升华时的温度限制

产品升华时受以下几种温度限制：〔1〕产品的冻结局部的温度应低于产品共溶点温度；〔2〕产品枯燥局部的温度必须低于其崩解温度或容许的最高温度〔不烧焦或性变〕〔3〕最高搁板温度升华时的温度限制产品升华时受以下几种温度限制：111当温度上升到一定数值时，液态产品已干局部构成的“骨架〞，钢度降低，变得有粘性而塌陷，封闭了已干局部的海绵状微孔，阻止升华的进展，升华速率减慢，所需热量减少，产品热过剩而熔化报废，这种现象称为崩解。发生崩解的温度叫崩解温度。所以掌握产品的崩解温度是很重要的。崩解温度主要由溶液和成分所决定。过低的崩解温度会延长枯燥时间，甚至是设备所不能到达的。这可以通过选择适宜的添加剂来提高崩解温度当温度上升到一定数值时，液态产品已干局部构成的“骨架〞，112搁板的温度应根据产品的温度、冻干箱真空度、冷凝器的温度来确定。为了提高第一阶段的升华速度，可将搁板温度一次升高至制品允许的最高温度以上；待大量升华阶段根本完毕时，再将板温降至允许的最高温度，但是为了防止搁板温度过高而产生变性或烧坏，搁板温度应限制在某一平安值以下搁板的温度应根据产品的温度、冻干箱真空度、冷凝器的温度113升华速率

纯冰的升华速率：纯冰的绝对升华速率是随冰升华面温度T时饱和蒸汽压的增大而增大，升华的饱和蒸汽压是与升华面温度T成正比，因此，升华速率是随着升华面温度的升高而增大的。所以升华面温度越高，其升华量G也越大。升华速率纯冰的升华速率：纯冰的绝对升华速率是随冰升华面114在冷冻枯燥产品时，升华速率假设传给升华界面的热量等于从升华界面逸出的水蒸汽升华时所需的热量时，那么升华界面的温度和压力均到达平衡，升华正常进展。假设供给的热量缺乏，水的升华夺走了制品自身的热量而使升华界面的温度降低，假设逸出的水蒸汽少于升华的水蒸汽，多余的水蒸汽聚集在升华界面使其压力增高，升华温度提高，最后将导致制品溶化。所以，冷冻枯燥的升华速率一方面取决于提供的给升华界面热量的多少；另一方面取决于从升华界面通过枯燥层逸出水蒸汽的快慢在冷冻枯燥产品时，升华速率假设传给升华界面的热量等于从升115升华速率产品的升华速率主要由给搁板的供热能力和冷凝器的捕水能力决定。在操作上只要是枯燥箱的压力维持在允许的最高压力以下，升温速率就允许进一步提高。枯燥时间决定于升华速率，而升华速率又决定于制品允许的最高温度、向制品供热的多少和排除升华水蒸汽的快慢。这些因素都可以用控制搁板的最高温度和箱内压力来控制。正常的升华速率大约每小时使产品下降1毫米的厚度，因产品的分装厚度不同，升华时间会增加或减少。厚度大，升华时间也长升华速率产品的升华速率主要由给搁板的供热能力和冷凝器的捕水能116提高升华速率

〔1〕冻层底部或干层外表的温度在允许的最高值以下尽可能高。〔2〕制品厚度越薄其热阻和流动阻力越小，热量和质量传输越快，升华速率越高，但每批制品的产量与厚度成正比，而每批加工的辅助工作量又大致相等，因而制品太薄会造成产品总本钱的提高。由厚到薄之间存在一个总本钱最低的最正确温度。一般来说，生物制品的厚度为１０～１５mm提高升华速率〔1〕冻层底部或干层外表的温度在允许的最高值以117提高升华速率〔3〕冻结层的导热系数主要决定于制品的成分，已枯燥层的导热系数还决定于其压力和气体的成分。为了提高冻干层的导热系数，箱内压力越高越好，但箱内压力越高，也可视为Pe越高，又会使水蒸汽不易从升华面逸出，造成升华面温度过高，冻层溶化和干层崩解。为了两者兼顾，根据产品的不同一般可将箱内压力控制在13Pa-30Pa之间。提高升华速率〔3〕冻结层的导热系数主要决定于制品的成分，已枯118提高升华速率〔4〕水蒸气的排除还取决于枯燥层的阻力Rd和枯燥层外表到水汽凝结器之间的空间阻力Rs。由实验可知，Rd比RS大6～10倍，也就是说，穿过已干多孔层的水蒸汽的流率大体上决定了枯燥速率。而Rd主要与枯燥层厚度和晶料大小形状有关。一般来说，粗大而连续的网状冰晶，升华后也形成粗大而连续的网状网状间隙通道，水蒸汽逸出时流动阻力较小，升华速率快提高升华速率〔4〕水蒸气的排除还取决于枯燥层的阻力Rd和枯燥119提高升华速率细小而不连续的冰晶构造那么相反，不仅水蒸汽逸出通道小，而且在这些不连续的空隙之间，水蒸汽是靠渗透穿过已干的固体膜层的，很难枯燥。晶构造那么相反，不仅水蒸汽逸出通道小，而且在这些不连续的空隙之间，水蒸汽是靠渗透穿过已干的固体膜层的，很难干提高升华速率细小而不连续的冰晶构造那么相反，不仅水蒸汽逸120解析枯燥过程一旦产品内冰升华完毕，产品的枯燥变进入了第二阶段。在该阶段虽然产品内不存在冻结冰〔游离态〕，但产品内还存在10％左右的水份，是结合态的水，这一阶段的枯燥叫二次枯燥〔解吸枯燥阶段，化学过程〕。在解吸阶段，可以使产品的温度迅速地上升到该产品的最高允许温度，并在该温度一直维持到冻干完毕为止解析枯燥过程一旦产品内冰升华完毕，产品的枯燥变进入了第二阶段121解析阶段的时间长短取决于以下因素：

产品的品种：最高许可温度较高的产品时间可相应短些；剩余水份的含量要求低的产品，枯燥时间较长，产品的剩余水份的含量应有利于该产品的长期存放，太高太低均不好；冻干机的性能：真空度高、冷凝器降温强度高的冻干机，其解吸枯燥的时间可短些；是否采用压强控制法，此法改进传热，可以缩短解析枯燥的时间解析阶段的时间长短取决于以下因素：122解析枯燥过程控制要点产品的允许温度视产品的品种而定，一般为25℃－40℃左右。病毒性产品为25℃，细菌性产品为30℃，血清、抗菌素等可高达40℃。为了改进冻干箱传热，使产品温度较快地到达最高允许温度，以缩短解吸枯燥阶段时间。要对冻干箱内的压强进展控制，控制的压强范围在0.15～0.3毫帕之间。解析枯燥过程控制要点产品的允许温度视产品的品种而定，一般为2123冻干过程完毕点的判断产品温度已到达最高许可温度，并在这个温度保持2h以上的时间；关闭冻干箱和冷凝器之间的阀门，注意观察冻干箱的压力升高情况〔这时关闭的时间应长些，约30-60s〕如果冻干箱内的压力没有明显的升高，那么说明枯燥已根本完成，可以完毕冻干。如果压力有明显升高，那么说明还有水份逸出，要延长时间继续进展枯燥。直到关闭冻干箱冷凝器之间的阀门之后无明显上升为止冻干过程完毕点的判断产品温度已到达最高许可温度，并在这个温124冻干曲线在冻干过程中，把产品和板层的温度、冷凝器温度和真空度对照时间画成曲线，叫做冻干曲线。产品温度探头应该放置在样品中接近瓶底的位置，不要碰到瓶底。在冷冻阶段，产品温度比层板温度高，而且一直靠近，相等时说明冷冻已经均匀；在一次枯燥阶段产品温度比层板温度低，而且一直靠近，相等时说明一次枯燥已经完毕。冻干曲线在冻干过程中，把产品和板层的温度、冷凝器温度和真空度125冷冻干燥技术的原理培训课件126

127冻干产品的保存处理

已枯燥的产品是一种疏松的多孔物质，有很大的内外表积。如果暴露于空气之中，就会吸收空气中的水分而潮解，增加产品的剩余水分含量。其次，空气中的氧、二氧化碳与产品接触，一些活性基因就会很快与氧结合产生不可逆的氧化作用