冻结干燥技术
冷冻真空干燥保藏法的原理
冷冻真空干燥保藏法的原理
冷冻真空干燥保藏法，又称冷冻干燥保藏法，简称冻干法，是一种常用的微生物保藏方法。
其原理是在低温下快速将含菌样品冻结，然后在减压条件下抽真空，使水分子直接从固态升华到气态，从而实现对样品的干燥保藏。
具体操作过程如下：首先，将需要保藏的菌悬液或孢子悬液制备成适当的浓度，并添加适量的保护剂以提高菌种稳定性。
接着，将样品装入安瓿管中，并在低温下快速将含菌样品冻结。
然后，将安瓿管置于真空干燥设备中，在减压条件下进行抽真空处理。
由于水分子直接从固态升华到气态，无需经过液态，因此可以有效地避免菌种在干燥过程中的损伤。
最后，将干燥后的菌种管放置在4℃或-20℃的低温环境中保存。
冷冻真空干燥保藏法的优点在于能够有效地保存菌种，且保存时间较长，一般可达到几年或几十年。
此外，该方法还具有较高的保藏效果，菌种在复苏后仍具有较高的活力和生长能力。
因此，冷冻真空干燥保藏法被广泛应用于微生物学、生物制品和医药研究领域。
冷冻干燥
一、冷冻干燥技术原理冷冻干燥即通常所说的冻干，是将含有大量水分的生物活性物质先行降温冻结成固体，再在真空和适当加温条件下使固体水分子直接升华成水汽抽出，最后使生物活性物质形成疏松、多孔样固状物。
冷冻于燥技术的特点是：整个冻干过程在低温真空条件下进行，能有效地保护热敏性物质的生物活性，如酶、微生物、激素等经冻干后生物活性仍能得到保留；能有效地降低氧分子对酶、微生物等的作用，保持物质原来的性状；干燥物呈海绵状结构，体积几乎不变，加水后迅速溶解，并恢复原来状态；干燥能排除95%以上的水分，使干燥后的产品能长期保存而不致变质。
二、冷冻干燥技术方法（一）冻干设备与装置物质的冻干在冷冻真空干燥系统中进行。
冷冻真空干燥系统由致冷系统、真空系统、加热系统和控制系统四个部分组成。
1.致冷系统由冷冻机、冻干箱和冷凝器内部的管道组成。
其功用是对冻干箱和冷凝器进行致冷，以产生和维持冻干过程中的低温条件。
2.真空系统由真空泵、冻干箱、冷凝器及真空管道和阀门组成。
真空泵为该系统重要的动力部件，必须具有高度的密封性能，使制品达到良好的升华效果。
3.加热系统常利用电加热装置。
加热系统可使冻干箱加热，使物质中的水分不断升华而干燥。
4.控制系统由各种控制开关、指示和记录仪表、自动控制元件等组成。
其功用是对冻干设备进行手动或自动控制，使其正常运行，保证冻干制品的质量。
（二）冻干程序1.测量共熔点生物制品在冻干前多配成溶液或混悬液，溶液随温度降低而发生凝固冻结，达到全部凝固冻结的温度称为凝固点或称共晶点。
不同物质的凝固点不同。
实质上物质的凝固点也就是该物质的熔化点，故又称该温度为共熔点，准备冻干的产品在升华前，必须达到共熔点以下的温度，否则则严重影响产品质量。
不同生物制品的共熔点不同，生物制品的共熔点依其组成成分不同而异，必须测定每种生物制品的共熔点才有可能按此共熔点进行冻干。
测定共熔点的原理是根据导电溶液的电阻与温度相关，当温度降低时电阻加大，当降到共熔点时电阻突然增大，此时的温度即为该溶液物质的共熔点。
冷冻干燥的原理与实践
冷冻干燥的原理与实践样品经完全冻结，并在一定真空条件下使冰升华，从而达到低温脱水之目的，此种过程称为冷冻干燥(Frccze—drying，Lyophilizaton)。
冻干的固体物质由于微小冰晶体的升华呈现多孔结构，并保持原先冻结时的体积，加水后极易溶解，立即恢复原来的新鲜状态。
制品在升华过程中温度保持在最低共熔点以下(通常为—25℃左右)，因而对于那些不耐热的物质，诸如酶、激素、核酸、血液和免疫制品等的干燥尤为适宜。
干燥的结果能排出95—99％以上的水分，有利于制品长期保存。
制品干燥是在真空条件下进行，故不易氧化。
针对部分生化药物的化学、物理、生物的不稳定性，冷冻干燥已被实践证明是一种非常有效的手段。
随着生化药物与生物制剂的迅速发展，冷冻干燥技术将越来越显示其重要性与优越性。
一、冷冻干燥机的结构与功能简介冷冻干燥机系由制冷系统、真空系统、加热系统、电器仪表控制系统所组成，详见图1—8。
主要部件为干燥箱、凝结器、冷冻机组、真空泵组和加热装置等。
制品的冻干是在干燥箱中进行。
干燥箱内搁板采用铸铝板制成，两排冷管及热管浇注其中，分别用来对制品进行冷却和加热。
干燥箱顶面装有真空传感器，它将真空度转变成电讯号，并由电阻真空计直接显示出箱体中小于0.5托(即毫米汞柱)的压力。
箱门四周镶嵌密封橡胶圈，临用前涂以真空脂保证箱体密封。
凝结器内部装有螺旋状冷气盘管六组，其工作温度低于干燥箱内制品的温度，最低可达—60℃。
制品升华的水气能充分凝结在盘管上，从而保证冻干过程的顺利进行。
在冻干结束后，可打开凝结器上部进水管路的节门进行冲霜。
为了避免水溢进干燥箱，在凝结器中部装有溢水管，并从底部阀门将水放出。
最后再吹热风使凝结器干燥。
机械泵(旋片式真空泵)与增压泵(罗茨真空泵)串接以对真空系统抽空。
增压泵在1～10—’托时有较大的拽速，弥补了机械泵在该真空度下抽速较小之不足。
罗茨泵由于转速很高，仅能工作在低压强范围，必须配机械泵作为前级泵，待压强达10托以下始允许启动，否则由于负荷太重而使机器损坏。
冷冻干燥技术在制药工艺中的应用
冷冻干燥技术在制药工艺中的应用【关键词】冷冻；干燥；制药工艺；应用冷冻干燥技术指将含水物料冷冻到冰点以下使水转变为冰，然后在较高真空下将冰转变为蒸气而除去的干燥方法，是目前公认的最为环保、优良的干燥技术，因而在药品制造领域应用较为普遍。
1.冷冻干燥技术概述冷冻干燥技术处理分为准备药品、对药品进行预冻处理、解吸与升华干燥、密封保存五个步骤，这五个处理步骤必须按照相关规范要求进行，主要因为每个步骤的处理质量会给下个步骤的处理带来直接影响，进而影响药品整体处理效果，造成不必要药品的浪费。
因此，使用冷冻技术处理时技术人员应以身作则，按照处理规范对药品进行处理。
同时加强对处理质量的检查，发现质量问题应及时采取有效措施解决，尝试对恢复处理材料，实在不行则只能放弃。
冷冻干燥处理技术工作原理为：将药品溶液置于温度较低的环境冻结处理，然后将其转移到真空环境中升华干燥，同时将该过程产生的冰晶清理干净，最后通过吸解干燥方法将药品中存在的结合水处理干净，得到最后的干制品。
经冷冻干燥技术处理的干制品在我国食品行业较为常见，例如在超市中见到的各种真空速冻食品等。
该种技术之所以能在食品行业得到大力应用，因为经其处理后的产品不但能够满足长时间运输需要，而且对于容易变质产品的存放无疑是一种最佳选择。
不过，该种技术最为显著的运用则表现在医药行业，首先，该技术使短缺药物的长时间保存成为可能，满足了救治病人方面要求；其次，之前无法进行的科学研究在技术条件下得以顺利开展，一定程度上促进了医药行业的发展。
不过我们在享受冷冻干燥技术为制药等领域带来便利的同时，应注意其在发展中存在的问题，进而寻找出解决措施，为冷冻干燥技术更好的造福人类奠定坚实的基础。
2.药品冷冻干燥技术应用冷冻干燥技术处理的各个步骤联系紧密，而且处理过程中容易受到其他因素的影响，因此实际处理时怎样采取有效措施排除来自其他因素的干扰，保证药品处理质量成为冷冻干燥技术应用的重要问题，下面针对冷冻干燥技术处理的不同步骤应注意的问题进行详细的探讨。
冷冻干燥技术在药物制剂中的应用案例
冷冻干燥技术在药物制剂中的应用案例导语：随着现代医学科技的不断发展，冷冻干燥技术在药物制剂中的应用也越来越广泛。
冷冻干燥技术以其独特的优势在制药领域中得到广泛应用，并成为药物研发和生产过程中不可或缺的环节。
本文将以几个典型的应用案例为例，说明冷冻干燥技术在药物制剂中的重要性和应用价值。
案例一：疫苗制剂中的冷冻干燥技术疫苗是预防和控制传染病的重要手段，但许多疫苗由于其成分的特殊性，需要在低温环境中储存和运输。
冷冻干燥技术通过将疫苗制剂冻结并在真空条件下脱去水分，使其变成干燥的粉末状，从而延长疫苗的保质期。
同时，冷冻干燥技术还能有效保留疫苗中的活性成分，确保疫苗的疗效。
案例二：蛋白质制药中的冷冻干燥技术蛋白质是重要的生物活性分子，在制药领域中应用广泛。
然而，由于蛋白质的不稳定性，传统的制剂方法很难保持其活性。
冷冻干燥技术通过在低温下将蛋白质冻结，并在真空条件下脱去水分，使其形成稳定的干燥粉末。
这一过程可以保持蛋白质的活性和结构完整性，从而提高蛋白质制剂的稳定性和生物活性。
案例三：生物制剂中的冷冻干燥技术生物制剂是一类通过基因工程技术制备的大分子药物，如单克隆抗体、生物合成的蛋白质等。
由于其特殊的性质，生物制剂往往需要冷藏甚至冷冻保存。
而传统的制剂方法往往会导致生物制剂的活性和稳定性下降。
冷冻干燥技术能够有效地保持生物制剂的活性和结构完整性，同时延长其保质期，为生物制剂的研发和应用提供了有力支持。
结语：以上案例仅仅是冷冻干燥技术在药物制剂中的应用的冰山一角。
随着科学技术的进步和制药工艺的不断优化，冷冻干燥技术在药物制剂领域中的应用前景会更加广阔。
通过冷冻干燥技术，药物制剂的稳定性和可控性得以大幅提高，为研发和生产创新药物提供了重要手段。
相信在不久的将来，冷冻干燥技术将继续在药物制剂中发挥更为重要的作用，为医药领域的进步和发展做出更大的贡献。
冷冻干燥的原理及应用
冷冻干燥的原理及应用冷冻干燥是一种常用的食品和生物制品的干燥方法。
它通过将食品或生物制品冷冻，并施加真空，使水分以固态水的形式直接从冰状态转化为气态，从而将食品或生物制品中的水分去除，达到干燥的目的。
冷冻干燥的原理可以分为三个步骤：冷冻、干燥和于融化。
冷冻阶段：在冷冻阶段，食品或生物制品被置于极低的温度下（通常为-50至-80摄氏度），使其中的水分冻结。
冷冻的目的是减少水分的介电常数，使之能够在低温下直接从固态转变为气态，而不经过液态。
干燥阶段：在冷冻完成后，系统施加真空，使水分以减低压力的方式蒸发。
由于处于冻结状态的水分已转变为气态，而不再是液态，避免了水分对食品或生物制品的损坏。
干燥过程可以根据需求控制时间和温度，以达到最佳的干燥效果。
融化阶段：在干燥完成后，可以根据需要对样品进行再加热。
这一过程称为融化，目的是将样品中的温度提高，使其恢复到原来的形态。
融化阶段与先前的冷冻阶段不同，这是通过加热来进行的。
该阶段的加热速度和温度要控制得当，以避免融化后样品的再次水分吸收。
冷冻干燥在食品工业中有广泛的应用。
一些易腐烂的食品，如水果、蔬菜、肉类和海鲜，可以经过冷冻干燥处理，以延长其保质期，并保持其原有的口感和营养价值。
冷冻干燥还可以用于制备即食饮品和冷冻食品，如速溶咖啡、速冻水饺等。
此外，一些高档食品和调味品，如冷冻鱼子酱和香料，也常使用冷冻干燥技术进行处理，以保持其品质和特殊的风味。
除了在食品工业中的应用，冷冻干燥在生物制品领域也有广泛的应用。
药物、疫苗和细胞等生物制品都需要在低温下保存和运输，以维持其稳定性和活性。
冷冻干燥能够有效地将水分从生物制品中去除，从而延长其保存期限。
此外，冷冻干燥还被用于制备植物提取物、酶和抗体等生物制品的粉末形式，以便于贮存和使用。
总之，冷冻干燥是一种常用的干燥方法，可应用于食品和生物制品的制备、保存和运输。
其主要原理是通过将水分从固态直接转化为气态，从而避免了水分对食品和生物制品的损伤。
冷冻干燥
冷冻干燥机流程图The freeze dryer flow chart何为冷冻干燥冷冻干燥（以下简称冻干）就是将含水物质，先冻结成固态，而后使其中的水分从固态升华成气态，以除去水分而保存物质的方法。
在压缩空气干燥过程中，其冷冻干燥是通过降低压缩空气温度，使压缩空气中的水份析出。
冷冻干燥机（冷干机）的工作原理与电冰箱一样，压缩空气经过冷冻的压缩空气管道后，压缩空气温度下降至要求的温度，达到干燥的要求。
冷冻干燥原理压缩空气中水蒸气的量是由压缩空气的温度决定的：在保持压缩空气压力基本不变的情况下，降低压缩空气的温度可减少压缩空气中的水蒸气含量，而多余的水蒸气会凝结成液体。
冷冻干燥机就是利用这一原理采用制冷技术干燥压缩空气的。
因此冷干机具有制冷系统。
格力冷冻干燥机原理正视图冷冻干燥机的制冷系统属于压缩式制冷，由制冷压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀等四个基本部件组成。
它们之间用管道次连接，形成一个密闭的系统，制冷剂在系统中不断地循环流动，发生状态变化并与压缩空气和冷却介质进行热量交换。
冷冻干燥机原理剖析图制冷压缩机将蒸发器内的低压（低温）制冷剂吸入压缩机汽缸内，制冷剂蒸汽经过压缩，压力、温度同时升高；高压高温的制冷剂蒸汽被压至冷凝器，在冷凝器内，温度较高的制冷剂蒸汽与温度比较低的冷却水或空气进行热交换，制冷剂的热量被水或空气带走而冷凝下来，制冷剂蒸汽变成了液体。
这部分液体再被输送至膨胀阀，经过膨胀阀节流成了低温低压的液体并进入蒸发器；在蒸发器内低温、低压的制冷剂液体吸收压缩空气的热量而汽化（俗称“蒸发”），而压缩空气得到冷却后凝结出大量的液体水；蒸发器中的制冷剂蒸汽又被压缩机吸走，这样制冷剂便在系统中经过压缩、冷凝、节流、蒸发这样四个过程，从而完成了一个循环。
在冷冻干燥机的制冷系统中，蒸发器是输送冷量的设备,制冷剂在其中吸收压缩空气的热量，实现脱水干燥的目的。
压缩机是心脏，起着吸入、压缩、输送制冷剂蒸汽的作用。
冷冻干燥技术讲义
第一章前言3第一节冷冻干燥的原理8第二节冷冻干燥的一般过程10第四节冻干过程中主要参数的控制16第四章冻干工艺的一般原则和标准操作规程18第一节冻干工艺的一般原则18第二节真空冷冻干燥的标准操作规程22第五章冷冻干燥设备的安装与调试24第一节冻干机的安装要求24第二节冻干机的运行调试25第三节系统常见故障分析及日常维护26第六章制药冻干机设备的GMP验证28第一节GMP验证的基本概念28第二节验证的类型28第五节冻干机验证的一般步骤及主要内容31第七章药品冷冻干燥的GMP工艺验证35第八章药品冷冻干燥工艺的放大46第一节中间试验放大的问题点47第二节瓶药传热及升华速度的理论解析47第三节将试验机的冻干结果往生产装置上放大工艺49附录一专业术语52附录二系统的常见故障分析53附录三常用单位换算57附录四水的饱和蒸汽压力（-99℃～-1℃）58附录五真空冷冻干燥系统验证方案59第一章前言一、国内、外真空冷冻干燥技术的发展1、国外真空冷冻干燥技术的发展历程及现状冷冻干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，这样干燥后的物质，其物理、化学和形状基本不变，有效成分损失小，复水性好，密封保存周期长。
冷冻干燥能很好的保存食物早就为人们所知，古代北欧的海盗利用干寒空气的自然条件来干燥和保存食物，就是其中一例。
但是，将冷冻干燥作为科学技术，还是近百年来的事。
1890年阿特曼（Altmann）改变过去制作标本的方法，采用冷冻干燥的方法成功冻干保存了各种器官和组织，他的工作确立了生物标本系统的冻干程序，这是冻干在制作生物标本中的最早应用。
1909年谢盖尔（Shackell）将冻干引入细菌学和血清学领域。
他采用盐冰预冻，在真空状态下，用硫酸作吸水剂，对补体、抗毒素、狂犬病毒等进行冻干，其设备虽十分简陋，但却是后世先进冻干机的雏形。
1912年卡瑞尔（Carrel）首先提出用冻干技术为外科移植保存组织。
药材冻干技术
药材冻干技术药材冻干技术是一种将药材在低温条件下进行冻结和干燥的方法，以保留药材的活性成分和营养价值。
这种技术在药材的加工和储存过程中具有重要的应用价值。
下面将详细介绍药材冻干技术的原理、步骤和应用。
一、原理药材冻干技术的原理是利用低温下物质的冻结和干燥特性，将药材中的水分迅速冻结成冰晶，然后通过真空环境下的升华过程，将冰晶直接转化为水蒸气，从而达到干燥药材的目的。
这种方法可以有效地保留药材中的活性成分和营养物质，同时避免了高温对药材的损害。
二、步骤药材冻干技术主要包括以下几个步骤：1. 选择合适的药材：首先需要选择新鲜、优质的药材作为原料，确保其含有丰富的活性成分和营养物质。
2. 清洗处理：将选好的药材进行清洗处理，去除表面的杂质和污染物。
3. 切割处理：将清洗好的药材切割成适当大小的块状，以利于后续的冻干处理。
4. 冷冻处理：将切割好的药材放入低温环境中进行冷冻处理，通常温度在-40℃以下，使药材中的水分迅速冻结成冰晶。
5. 干燥处理：在低温下，将冷冻好的药材放入真空环境中进行干燥处理，通过升华过程将冰晶直接转化为水蒸气，从而达到干燥药材的目的。
6. 包装储存：将冻干好的药材进行包装，通常采用密封包装，以防止湿气和光线对药材的影响，然后存放在阴凉、干燥的地方。
三、应用药材冻干技术在药材加工和储存中具有广泛的应用价值。
主要表现在以下几个方面：1. 保持活性成分：药材冻干技术可以在低温下进行处理，避免了高温对药材中活性成分的破坏，从而能够更好地保持药材的活性成分。
2. 保留营养价值：由于药材在冻干过程中水分直接转化为水蒸气，而不是通过加热蒸发，因此可以有效地保留药材中的营养物质，如维生素、矿物质等。
3. 增加保存期限：经过冻干处理后的药材可以有效地去除水分，降低了其与空气中水分接触的可能性，从而延长了药材的保存期限。
4. 方便携带和使用：冻干后的药材体积较小、重量较轻，便于携带和使用，特别适合于旅行、户外活动等场合。
冷冻干燥工艺流程及其应用
冷冻干燥工艺流程及其应用-(总21页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--冷冻干燥工艺流程及其应用目录冷冻干燥工艺的原理及特点…………………真空冷冻干燥机组成…………………………冷冻干燥工艺……………………………………食品冷冻干燥技术的运用……………………冻干食品的特点…………………………………我国食品冻干技术面临的问题………………冷冻干燥工艺的应用前景……………………结论…………………………………………………参考文献……………………………………………冷冻干燥工艺流程及其应用1冷冻干燥工艺的原理及特点冷冻干燥工艺原理冷冻干燥就是把含有大量水分的物质，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从固体中升华出来，而物质本身留在冻结的冰架子中，从而使得干燥制品不失原有的固体骨架结构，保持物料原有的形态,且制品复水性极好。
然后在适当的温度和真空度下进行冰晶升华干燥，等升华结束后再进行解吸干燥，除去部分结合水，从而获得干燥的产品的技术。
冷冻干燥过程可分为制品准备、预冻、一次干燥（升华干燥）、二次干燥（解吸干燥）、和密封保存五个步骤。
利用冷冻干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。
与其他干燥方式相比避免了化学、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达到的。
图1：水的平衡相图冷冻干燥工艺存在的优缺点冷冻干燥工艺的优点（1）冷冻干燥的过程中样品的结构不会被破坏,因为固体成分被在其位置上的坚冰支持着,在冰升华时会留下孔隙在干燥的剩余物质里。
这样就保留了产品的生物和化学结构及其活性的完整性;（2）蛋白多肽类药物在高温下容易变性,造成干燥后生物活性的降低;冷冻干燥的过程是在低温状态下进行的,工艺过程对组分的破坏程度小,热畸变极其微弱,对不耐热药物特别是蛋白质多肽类药品非常适合[1];（3）冷冻干燥的药剂为液体,定量分装比粉剂或片剂精度高;用无菌水溶液调配且通过除菌过滤、灌装,杂质微粒小、无污染。
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冻结干燥技术
冻结干燥技术，也称为冷冻干燥技术，是一种将食品、药品及其
他有机物质制成干燥粉末的高效方法。
它通过低温冷冻以及减压脱水
的方式，将物质中的水分直接从固态转变为气态，从而保留了原料的
营养成分和品质。
冻结干燥技术主要由三个步骤组成：冷冻、真空和脱水。
首先，
将需要制成干燥粉末的物质置于冷冻器中，通过低温冷冻固化物质，
使水分结晶为冰。
接下来，将冷冻的物质转移到真空干燥器中，减压
状态下，冰直接从固态转变为气态，这一过程称为升华。
最后，通过
不断提高真空度和加热真空干燥器来蒸发和除去冰的气态，从而得到
干燥的物质。
冻结干燥技术具有许多优点。
首先，由于在低温下进行，可以最
大限度地保留食品、药品等物质的口感、色泽、香气和营养成分，同
时又减少了微生物的滋生。
其次，由于水分直接转变为气态，物质的
结构和形状基本不变，避免了传统干燥方法中可能产生的收缩或变形。
此外，冻结干燥的干燥速度快，而且可以长时间保存干燥的物质，便
于长途运输和储存。
冻结干燥技术在食品行业中有广泛的应用。
例如，利用冻结干燥
技术可以将新鲜水果脱水制成水果干，保持了水果的自然风味和口感，有助于延长保存期限。
另外，冻结干燥技术也被用于奶制品、咖啡、
蔬菜等食品的加工，减少水分含量，提高了产品的稳定性和品质。
此外，冻结干燥技术还在制药领域有重要的应用。
通过冻结干燥技术可以将敏感的药物制成粉末或片剂，方便患者服用，并且保持药物的活性和稳定性。
这一技术广泛应用于疫苗、抗生素、激素和酶类药物等领域，为医药行业提供了更加便利和高效的药物制备手段。
总之，冻结干燥技术作为一种高效的干燥方法，在食品、药品等领域具有广泛的应用前景。
它不仅保持了原料的品质和营养成分，还方便了运输和储存，为人们的生活带来了极大的便利。
未来，我们可以进一步研究和优化冻结干燥技术，提高其干燥效率和产品质量，为各行业的发展做出更大的贡献。