美国西盟SIM实验室型FD系列冻干机

冻干自动控制系统

可编程式冻干机所有冻干过程，从冻干到除霜，均由程序化控制。

隔板加热系统

通过加热隔板产生的热循环控制温度，因此温度均一性更加准确，同时提高冻干速度。

样品预冻系统

冻干室托盘下具有冷冻系统，可在冻干前对样品时行预冻。

冷阱除霜系统

冻干结束后，对冷阱进行快速除霜以便于缩短下一次冻干时间。

纯净氮气反填系统(多用于生物制品)

为永久保存样品的地干燥，可运用反填充系统对真空仓填充无菌空气和氮气以保护样品免受污染。

安全压盖系统

为了在冻干后永久保存样品，在真空状态下密封的压盖系统被安装了一个可引导四个隔板直接移动的选件，采用手动压盖系统来达到安全精确的密封作用。

防真空泵油逆流系统

保护样品，防止真空泵油逆流，安全阀功能。

压缩机二次启动延时功能：保护压缩机延长压缩机的使用寿命。

另外

西班牙(TELSTAR)CRYODOS冻干机

1、结构紧凑的台式机型 制冷系统至于箱体内，箱体外涂瓷漆。有前门，维修方便。

2、两级真空泵 配有气镇以去除水汽和其他冷凝物，并装有排气过滤器。

3、风冷制冷系统 密封式、使用绿色环保制冷剂。

4、冷凝器 同轴的盘管装在鼓型支架上，带有透明丙烯酸的盖用于观察冷凝器捕冰情况。

5、操作方便 8 3 / 4” (18mm) 直径的橡胶连接器有几种连接，可同时冻干烧瓶

德国GEA冷冻干燥机

LYOVAC GT2是一款多功能通用的实验室设备。基础设备是以结实的桌式机而制成的，其中安置了一个冷藏机组，一个由耐腐蚀优质钢材制成的凝结器和一个微处理控制的操作模块。

干燥的方法多种多样，如晒干、煮干、烘干、喷雾干燥和真空干燥等,但普通干燥方法通常都在0℃以上或更高的温度下进行。干燥所得的产品一般都存在体积缩小、质地变硬的问题，易挥发的成分大部分会损失掉，一些热敏性的物质发生变性、失活，有些物质甚至发生了氧化。因此，干燥后的产品与干燥前相比，在性状上有很大的差别。冻干法则基本上在0℃以下进行，即在产品冻结的状态下进行，解析干燥的时候一般不超过60℃。在真空条件下，当水蒸汽直接升华出来后，药物剩留在冻结时的冰架中，形成类似海绵状疏松多孔架构，因此它干燥后体积大小几乎不变。再次使用前，只要加入注射用水，又会立即溶解。

冻干机相对常规方法，冻干法具有如下优点：

许多热敏性的物质不会发生变性或失活。

在低温下干燥时，物质中的一些挥发性成分损失很小。

在冻干过程中，微生物的生长和酶的作用无法进行，因此能保持原来的性状。

由于在冻结的状态下进行干燥，因此体积几乎不变，保持了原来的结构，不会发生浓缩现象。

由于物料中水分在预冻以后以冰晶的形态存在，原来溶于水中的无机盐类溶解物质被均匀地分配在物料之中。升华时，溶于水中的溶解物质就析出，避免了一般干燥方法中因物料内部水分向表面迁移所携带的无机盐在表面析出而造成表面硬化的现象。

干燥后的物质疏松多孔，呈海绵状，加水后溶解迅速而完全，几乎立即恢复原来的性状。

由于干燥在真空下进行，氧气极少，因此一些易氧化的物质得到了保护。

干燥能排除95%～99%以上的水分，使干燥后产品能长期保存而不致变质。

因物料处于冻结状态，温度很低，所以供热的热源温度要求不高，采用常温或温度不高 的加热器即可满足要求。如果冷冻室和干燥室分开时，干燥室不需绝热，不会有很多的热损失，故热能的利用很经济。 根据冻干机的用途选型：1实验室型。2中试型。3生产型。

下面我分别介绍各种用途的冻干机。

实验室型的冻干机。实验室型冻干机体积小，有台式和立式。台式和立式都有普通型，压盖型，多歧管型。台式冻干机的主机的体积比较小，冻干面积也不大，一般是01-012平方米，一般配有4层物料盘。冷阱的温度一般是-50度。多数采用透明钟罩式的亚克力桶，可以观察到盘装物料。物料预冻和干燥均需移位，没有温度控制功能。严格上来讲，不算是一个完整的冻干机。受台式机内部空间限制，这种机器做不到-80度的预冻。立式冻干机的由于内部空间大，可以做成-80的预冻。而且由于内部空间大，散热好。这样压缩机、控制电路等老化的慢。我建议购买立式冻干机。立式的冻干机冻干面积一般在012-018价格稍贵一些。

中试型的冻干机。国内一般中试型冻干机分两种。一种是采用电加热为加热介质的升温系统。一种是以硅油为加热介质的系统。外形上看，有方舱和圆仓的，圆仓目前国内以基本淘汰。因为圆仓的不能做硅油加热，而且冻干面积也做不大。咱们以方舱冻干机为例，讨论下电加热和硅油加热。电加热冻干机的搁板制冷是直接来自压缩机的蒸发端。制冷迅速。温度低。在加热升温过程中。由于制冷的迅速，导致制冷和加热冲突，温度控制不均匀。温度误差比较大。比如搁板控制在-20度。当制冷端打开，瞬间降到-30度有可能的。然后在通过加热板慢慢升到-20度。电加热热的比较快，造成骤冷骤热，一般对温度敏感的物料会造成融化或者塌缩等现象。有些药物甚至是失活。所以我建议一般对温度敏感的物料，建议不用电加热的冻干机。虽然便宜一些。但是性能比较差。硅油冻干机跟电加热相比，除了造价稍微贵一点点。性能完胜！硅油为介质的冻干机，制冷制热都非常可靠。温度可以控制在1度以内。不会对物料造成伤害。真正的冻干机就应该以硅油为传热介质的！

生产型冻干机。生产型冻干机造价比较昂贵，使用成本比较高。一般大企业采用。 冻干室种类 用途 特点 适用性 功能1 压盖托盘冻干室 各种西林瓶，批量样品或冻干瓶 3 个冻干盘，气动压盖原理 气动压盖，样品升温和冷却可调 可用于6，12和18升冻干机2 常用冻干室 冻干室：烧瓶冻干，某些西林瓶和安瓿瓶 冻干室： 12 ， 16 ， 18 接口或透明块体盘 冻干室：小体积或大体积容器 冻干室可用于6，12和18升冻干机3 多通道冻干室 多通管：小型冻干烧瓶，西林瓶和安瓿瓶 多通管： 12 ， 24 接口安瓿多通管： 48 根 多通管：最适于小体积容器 多通管可用于所有冻干机安瓿多通管：最适于火焰封口4 加热冻干室 批量样品或西林瓶 3 个加热托盘 最适于大体积样本的冻干 用于所有冻干机5 透明压盖冻干室 批量样品或西林瓶 2 个加热托盘，手动压盖 受热冻干盘可加速样品冻干 用于6，12和18升冻干机3 真空泵及其它附件的选择

冷冻干燥技术在生物工程、医药产业、食品产业、材料科学和农副产品深加工等领域有着广泛的应

用。冷冻干燥有下列优点：

一．在冷冻干燥过程中，微生物的生长和酶的作用无法进行，因此能保持原来的性装。由于在

冻结的状态下进行干燥，因此体积几乎不变，保持了原来的结构，不会发生浓缩现象。

二．由于干燥在真空下进行，氧气极少，因此一些易氧化的物质得到了保护。

三．干燥能排除95-99%以上的水份，使干燥后产品能长期保存而不致变质。

四．干燥后的物质疏松多孔，呈海绵状，加水后溶解迅速而完全，几乎立即恢复原来的性状。

五．冷冻干燥在低温下进行，因此对于很多热敏性的物质特别适用。如蛋白质、微生物之类不

会发生变性或失往生物活力。因此在医药上得到广泛地应用。

六．在低温下干燥时，物质中的一些挥发性成分损失很小，适合一些化学产品，药品和食品干燥。——汉高机械

干燥是保持物质不致腐败变质的方法之一。干燥的方法许多，如晒干、煮干、烘干、喷雾干燥和真空干燥等。但这些干燥方法都是在0℃以上或更高的温度下进行。干燥所得的产品，一般是体积缩小、质地变硬，有些物质发生了氧化，一些易挥发的成分大部分会损失掉，有些热敏性的物质，如蛋白质、维生素会发生变性。微生物会失去生物活力，干燥后的物质不易在水中溶解等。因此干燥后的产品与干燥前相比在性状上有很大的差别。

而冷冻干燥法不同于以上的干燥方法，产品的干燥基本上在0℃以下的温度进行，即在产品冻结的状态下进行，直到后期，为了进一步降低产品的残余水份含量，才让产品升至0℃以上的温度，但一般不超过40℃。

冷冻干燥就是把含有大量水分物质，预先进行降温冻结成固体，然后在真空的条件下使水蒸汽直接升华出来，而物质本身剩留在冻结时的冰架中，因此它干燥后体积不变，疏松多孔在升华时要吸收热量。引起产品本身温度的下降而减慢升华速度，为了增加升华速度，缩短干燥时间，必须要对产品进行适当加热。整个干燥是在较低的温度下进行的。

冷冻干燥有下列优点：

一．冷冻干燥在低温下进行，因此对于许多热敏性的物质特别适用。如蛋白质、微生物之类不会发生变性或失去生物活力。因此在医药上得到广泛地应用。

二．在低温下干燥时，物质中的一些挥发性成分损失很小，适合一些化学产品，药品和食品干燥。

三．在冷冻干燥过程中，微生物的生长和酶的作用无法进行，因此能保持原来的性装。

四．由于在冻结的状态下进行干燥，因此体积几乎不变，保持了原来的结构，不会发生浓缩现象。

五．干燥后的物质疏松多孔，呈海绵状，加水后溶解迅速而完全，几乎立即恢复原来的性状。

六．由于干燥在真空下进行，氧气极少，因此一些易氧化的物质得到了保护。

七．干燥能排除95-99%以上的水份，使干燥后产品能长期保存而不致变质。

因此，冷冻干燥目前在医药工业，食品工业，科研和其他部门得到广泛的应用。

第二节 冻干机的组成和冻干程序

产品的冷冻干燥需要在一定装置中进行，这个装置叫做真空冷冻干燥机，简称冻干机。

冻干机按系统分，由致冷系统、真空系统、加热系统、和控制系统四个主要部分组成。按结构分，由冻干箱或称干燥箱、冷凝器或称水汽凝集器、冷冻机、真空泵和阀门、电气控制元件等组成。图十三是冻干机组成示意图。

冻干箱是一个能够致冷到-40℃左右，能够加热到+50℃左右的高低温箱，也是一个能抽成真空的密闭容器。它是冻干机的主要部分，需要冻干的产品就放在箱内分层的金属板层上，对产品进行冷冻，并在真空下加温，使产品内的水份升华而干燥。

冷凝器同样是一个真空密闭容器，在它的内部有一个较大表面积的金属吸附面，吸附面的温度能降到-40℃以下，并且能恒定地维持这个低温。冷凝器的功用是把冻干箱内产品升华出来的水蒸气冻结吸附在其金属表面上。

冻干箱、冷凝器、真空管道和阀门，再加上真空泵，便构成冻干机的真空系统。真空系统要求没有漏气现象，真空泵是真空系统建立真空的重要部件。真空系统对于产品的迅速升华干燥是必不可少的。

致冷系统由冷冻机与冻干箱、冷凝器内部的管道等组成。冷冻机可以是互相独立的二套，也可以合用一套。冷冻机的功用是对冻干箱和冷凝器进行致冷，以产生和维持它们工作时所需要的低温，它有直接致冷和间接致冷二种方式。

加热系统对于不同的冻干机有不同的加热方式。有的是利用直接电加热法；有的则利用中间介质来进行加热，由一台泵使中间介质不断循环。加热系统的作用是对冻干箱内的产品进行加热，以使产品内的水份不断升华，并达到规定的残余水份要求。

控制系统由各种控制开关，指示调节仪表及一些自动装置等组成，它可以较为简单，也可以很复杂。一般自动化程度较高的冻干机则控制系统较为复杂。控制系统的功用是对冻干机进行手动或自动控制，操纵机器正常运转，以冻干出合乎要求的产品来。

冷冻干燥的程序是这样的：在冻干之前，把需要冻干的产品分装在合适的容器内，一般是玻瓶或安瓶，装量要均匀，蒸发表面尽量大而厚度尽量薄些；然后放入与冻干箱尺寸相适应的金属盘内。装箱之前，先将冻干箱进行空箱降温，然后将产品放入冻干箱内进行预冻，抽真空之前要根据冷凝器冷冻机的降温速度提前使冷凝器工作，抽真空时冷凝器应达到-40℃左右的温度，待真空度达到一定数值后（通常应达到100uHg以上的真空度），即可对箱内产品进行加热。一般加热分两步进行，第一步加温不使产品的温度超过共熔点的温度；待产品内水份基本干完后进行第二步加温，这时可迅速地使产品上升的规定的最高温度。在最高温度保持数小时后，即可结束冻干。

整个升华干燥的时间约12-24小时左右，与产品在每瓶内的装量，总装量，玻璃容器的形状、规格，产品的种类，冻干曲线及机器的性能等等有关。

冻干结束后，要放干燥无菌的空气进入干燥箱，然后尽快地进行加塞封口，以防重新吸收空气中的水份。

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划成曲线，叫做冻干曲线。一般以温度为纵坐标，时间为横坐标。冻干不同的产品采用不同的冻干曲线。同一产品使用不同的冻干曲线时，产品的质量也不相同，冻干曲线还与冻干机的性能有关。因此不同的产品，不同的冻干机应用不同的冻干曲线。图十四是冻干曲线示意图（其中没有冷凝器的温度曲线和真空度曲线）。

第三节 共溶点及其测量方法

需要冻干的产品，一般是预先配制成水的溶液或悬浊液，因此它的冰点与水就不相同了，水在0℃时结冰，而海水却要在低于0℃的温度才结冰，因为海水也是多种物质的水溶液。实验指出溶液的冰点将低于溶媒的冰点。

另外，溶液的结冰过程与纯液体也不一样，纯液体如水在0℃时结冰，水的温度并不下降，直到全部水结冰之后温度才下降，这说明纯液体有一个固定的结冰点。而溶液却不一样，它不是在某一固定温度完全凝结成固体，而是在某一温度时，晶体开始析出，随着温度的下降，晶体的数量不断增加，直到最后，溶液才全部凝结。这样，溶液并不是在某一固定温度时凝结。而是在某一温度范围内凝结，当冷却时开始析出晶体的温度称为溶液的冰点。而溶液全部凝结的温度叫做溶液的凝固点。因为凝固点就是融化的开始点（既熔点），对于溶液来说也就是溶质和溶媒共同熔化的点。所以又叫做共熔点。可见溶液的冰点与共熔点是不相同的。共熔点才是溶液真正全部凝成固体的温度。

显然共熔点的概念对于冷冻干燥是重要的，因为冻干产品可能有盐类、糖类、明胶、蛋白质、血球、组织、病毒、细菌等等的物质。因此它是一个复杂的液体，它的冻结过程肯定也是一个复杂的过程，与溶液相似，也有一个真正全部凝结成固体的温度。即共熔点。由于冷冻干燥是在真空状态下进行。只有产品全部冻结后才能在真空下进行升华，否则有部分液体存在时，在真空下不仅会迅速蒸发，造成液体的浓缩使冻干产品的体积缩小；而且溶解在水中的气体在真空下会迅速冒出来，造成象液体沸腾的样子，使冻干产品鼓泡，甚至冒出瓶外。这是我们所不希望的。为此冻干产品在升华开始时必须要冷到共熔点以下的温度，使冻干产品真正全部冻结。

在冻结过程中，从外表的观察来确定产品是否完全冻结成固体是不可能的；靠测量温度也无法确定产品内部的结构状态。而随着产品结构发生变化时电性能的变化是极为有用的，特别是在冻结是电阻率的测量能使我们知道冻结是在进行还是已经完成了，全部冻结后电阻率将非常大，因此溶液是离子导电。冻结是离子将固定不能运动，因此电阻率明显增大。而有少量液体存在时电阻率将显著下降。因此测量产品的电阻率将能确定产品的共熔点。

正规的共熔点测量法是将一对白金电极浸入液体产品之中，并在产品中插一温度计，把它们冷却到-40℃以下的低温，然后将冻结产品慢慢升温。用惠斯顿电桥来测量其电阻，当发生电阻突然降低时，这时的温度即为产品的共熔点。电桥要用交流电供电，因为直流电会发生电解作用，整个过程由仪表记录。（图十六）

也可用简单的方法来测量，如图十五所示。用二根适当粗细而又互相绝缘的铜丝插入盛放产品的容器中，作为电极。在铜电极附近插入一支温度计，插入深度与电极差不多，把它们一起放入冻干箱内的观察窗孔附近，并用适当方法把它们固定好，然后与其他产品一起预冻，这时我们用万用表不断地测量在降温过程中的电阻数值，根据电阻数值的变化来确定共熔点。

把电极引线通过一个开关与万用表相连，可以不分正负极。如果冻干箱没有电线引出接头，则可以用二根细导线从箱门缝处引出，在电线附近涂些真空密封蜡，这样不致于影响真空度。

待温度计降至0℃之后即开始测量并作记录。把万用表的转换开关放在测量电阻的最高档（×1K或×10K）。由于万用表内使用的是直流电，为了防止电解作用，在每次测量完之后要把开关立即关掉，把每一次测量的温度和电阻数值一一记录下来。开始时电阻值很小，以后逐步增高。到某一温度时电阻突然增大，几乎是无穷大，这时的温度值便是共熔点数值。

用这种方法测量的共熔点有一定的误差，因为铜电极处多少有些电解作用。万用表对于高阻值没有电桥灵敏；另外，冻结过程与熔化过程电阻的变化情况并不完全相同，但所测之值仍有实用参考价值。

共熔点的数值从0℃到40℃不等，与产品的品种、保护剂的种类和浓度有关。