1、装载量冷冻干燥时，冻干机的湿重装载量即单位面积干燥板上被干燥食品的重量，是决定干燥时间的重要因素。另外，冻干食品的厚度也是影响干燥时间的因素。冷冻干燥时，物料的干燥是由外层向内层推进，冻干物料较厚时，需要较长的干燥时间。在实际冻干时，被干燥物料均被切成15～30mm的均一厚度。单位面积干燥板所应装载的物料量，应根据加热方式及冻干食品的各类而定。在采用工业化大规模装置进行干燥时，若干燥周期为6～8h，则干燥板物料装载量为5～15kg/m2。2、干燥温度冷冻干燥时，为能缩短干燥时间，必须供给冰晶升华所需的热量，因此设计出各种加热方式。干燥温度必须控制在以不引起被干燥物料中冰晶融解、已干燥部分不会因过热而引起热变性的范围内。3、冻干终点判断冻干终点可用下列指征来判定：物料温度与板层温度趋于一致并保持一段时间；泵组（或冷阱）真空计与干燥室真空计趋于一致，并保持一段时间；冻干仓真空计冷阱温度基本上回复到设备空载时的指标并保持一段时间；对有大蝶阀的冻干机，可关闭大蝶阀，真空机基本不下降或下降很少。以上4个判定依据，即可单独使用，亦可组合或联合使用。

项目背景：金斯瑞生物科技于2002年在美国新泽西成立，是从以基因合成为基础的分子生物学业务拓展到免疫治疗、生物药CDMO和生物合成制品公司。作为以合成生物学为基础的CRO公司，金斯瑞最初致力于基因克隆技术的效率提高、成本降低和质量稳定，以“让研发更容易”为使命，现在已经扩大到“通过生物技术让人和自然更健康”。设备名称：Pilot10-15Es真空冷冻干燥机 应用领域：医疗应用 

喷瓶是影响冻干制剂外观质量的问题，喷瓶的原因主要涉及药液中的气泡、预冻、干燥速率等问题。制品在分装过程中，当灌装机溶液分注入瓶中时，由于液体流速较快，形成一定量的气泡存在于瓶内液体中，此时应将装瓶液体放置一定时间让气泡充分逸出，否则气泡被冻结在制品内部，当升华过程抽真空减压时，气体逸出带有部分制品黏附于瓶壁上。冻结过程预冻温度不够低或保持时间不够长，未能使溶液全部固化，真空升华干燥时，溶液的温度至共晶点时，溶液和水同时结晶析出，液体沸腾，造成喷瓶。同时，冻干过程中，应该严格控制预冻温度，预冻温度比共晶点温度要低15摄氏度保持2~3h，就可以保证冻实。升温过快造成制品上下温差过大，下部制品的结晶不是从固体到气体升华，而是从固体、液体到气体蒸发，形成喷瓶。这样就造成制品上不均匀、疏松，呈海绵状的理想外观，下部则呈硬结和不规则的空穴，严重时可造成产品报废。因此应该严格控制升华干燥阶段特别是在共晶点附近的升温速率，均匀且不宜过快。

在共熔点（或共晶点）之前抽去90%以上的水分的过程称为升华干燥期。判断升华干燥结束的时间比较重要。过早或过晚，会造成冻干品质降低、能量和时间的消耗。直观的方法，是根据制品的形状来判断。升华干燥后期，大部分水分被抽去。就好象随着洪水退去，墙面的水线不断下降一样，可以观测到制品上面也有一条水线不断下降，直至消失。水线消失，也就意味着升华干燥即将结束。另一种方法，可以根据箱内压力的变化趋势来加以判断，当大部分被抽去以后，箱内的压力将不断下降，直至呈现线形。第三种方法，可以根据制品温度的变化来判断。当大部分水分被抽去以后，制品的温度与搁板的温度会越来越接近。以此也可以判断升华干燥阶段即将结束。

项目背景：天津美之路化妆品有限公司成立于1994年，是专业营养护肤用品及日化用品研发、生产、销售的集团公司，公司在大陆设立有5家子公司，并在香港设立有“美之路护肤研发中心”。美之路化妆品公司业务主要有三大板块：生物技术研发、OEM代工及品牌代理。设备名称：Pilot10-15S真空冷冻干燥机 应用领域：美容应用 

预冻是冻干实验的重要过程，预冻效果的好坏对冻干效果有着直接影响。而在预冻过程中，预冻速率是一项较为重要，同时也是让一些冻干实验人员不好掌握的指标，下面就简单介绍一下预冻速率快慢对冻干实验有何影响，并该如何选择快冻还是慢冻。冰晶的生长曲线图快速预冻从图中可以看出，通过快速降温，可以令冻干样品获得更多小冰晶，对于样品内的活性物质来说，小冰晶可以起到一定的保护作用，减少结晶对其的破坏。但由于冰晶较小，冻干过程中水分的升华通道将减少，升华干燥的阻力将增大，升华速率会受到一定影响。慢速预冻通过快速预冻，冻干样品获得更多大冰晶，虽然大冰晶可能会破坏样品结构，但冻干过程中水分的升华通道也相对较大，升华阻力较小，升华速率也会相对提高。了解了不同预冻速率对样品结构的影响，冻干实验人员可根据冻干样品的不同特性选择合适的冻干速率，以此获得较好的冻干效果。

冻干工艺研发的过程中，对制品冻干曲线的摸索和优化很重要，在冻干曲线的摸索和优化前，应先确定制品的共晶点、玻璃转化温度、共熔点和塌陷温度等重要参数。下面列出这些重要冻干参数的测定方法。共晶点（共熔点）的测定方法电阻法、差示扫描量热仪法（DSC）、差示热分析仪法（DTA）、低温显微镜直接观察法和数学公式模拟法等，其中常用的是电阻法和DSC法。电阻法是根据S.A.Arrhenius（阿仑尼乌斯）电离学说原理：当水中含有杂质时，部分杂质就分解成电离子，这时水是导电的，当温度下降溶液电阻会逐渐增大，当溶液全部凝固成固体时，溶液中离子就完全失去自由活动能力，电阻会突然增大，此时温度即为共晶点；完全冻结的制品在升温过程中，电阻突然减小时的温度即为共熔点。DSC法是比较两种不同的热流：一种流向或者来自制品，另一种流向来自测量范围内没有相变的物质，根据比较这两种不同的热流得出物料的共晶点或共熔点。差热分析法（DAT）法是利用制品在冻结（或融化）时，因放热（或吸热）而使其自身温度发生变化。根据物料的这种物理现象，测得制品的共晶点（共熔点）低温显微镜直接观察法是用低温显微镜测量制品的结晶过程，根据所拍摄的图像来得出共晶点、共熔点、塌陷温度、玻璃转化温度。这种方法的优点就是可以显示制品组织结构变化过程的照片，缺点就是所需的低温显微镜昂贵。数学公式模拟法就是根据物料本身的物理性质，用数学公式推导制品的共晶点（或共熔点），因影响共晶点（共同点）温度的因素有很多，数学公式推导时并不能考虑所有影响因素，所以这种方法得出的温度只是一个理论值。玻璃转化温度的测定方法DSC法、DTA法、低温显微镜直接观察法。常用方法是DSC法。塌陷温度的测定方法低温显微镜直接观察法

项目背景：江苏省农业科学院食品质量安全检测研究所是江苏省农业科学院整合全院农产品安全研究和检测资源，于2002年组建的专业从事农产品质量安全、检测技术以及食品安全保障体系的社会公益性科学研究机构。其主要任务是开展农畜产品生产过程中关键安全制约因素的危害识别、规律调查、检测技术、风险评估、质量标准以及控制体系研究。设备名称：Pilot2-4LD真空冷冻干燥机 应用领域：食品应用 

冻干机系统的主要有控制系统、制冷系统、循环系统、真空系统、液压系统等。1、冻干机真空系统是由干燥箱、冷阱、真空阀门、真空泵、真空管道、真空测量规管等几个部分组成，其中真空泵组拥有强大的抽吸能力，一方面能够促进干燥箱的水分在真空状态下进行升华，另一方面该系统在冷阱和干燥箱之间会形成一个真空度的压力差，使得干燥箱中的水分在升华后能够被冷阱成功捕获。2、液压系统是在冻干机的动力系统，主要是用来进行干燥结束时讲瓶塞压入到瓶口中。3、控制系统主要是由可编程程序控制器、触摸屏、外围继电器、传感器等组成的。4、制冷系统是冻干机的主要作用系统，由制冷压缩机以及辅助设施等构成的，可以为干燥箱和冷阱提供冷源，在制冷系统中除了装有显示的高低压压力表之外，还装有压力控制器，当高压压力过高的时候，高压继电器就会开始进行工作，此时，压缩机就会停止工作。5.循环系统对冻干机来说较为重要，冻干机的冷冻干燥和加热都是依靠温差来引起物质进行传递的一种工艺技术，搁板的制冷和加热都是通过导热油的传热来进行的。

作为冻干机设备重要的组成部分，冷凝器肩负着排水蒸气系统的功能。在选购冻干机设备的过程中，用户应该根据自身具体的情况选择合适的冷凝器形式。一般来说，冻干机的冷凝器形式分为外置式和内置式二种。外置式冷凝器与冻干箱是二个互相独立的部分，它们之间通过一个带有隔离阀的大口径通道相连，这种结构的优点是冻干箱和冷凝器相距较远，二者的温度不会互相影响，进箱和出箱时冻干箱和冷凝器可以关闭阀门而互相隔离，冻干箱进行预冻和出箱，冷凝器进行化霜均可单独进行，不会互相影响，节省了整个生产周期的时间。缺点是投资成本高些，占地面积大些。内置式的冷凝器把吸附升华水蒸气的盘管或金属放置在冻干箱内，冻干箱和冷凝器合为一体，其优点是升华通道很近，水蒸汽流动阻力小，制造成本低，占地面积小。缺点是由于冷凝的制冷表面与放产品的板层之间距离较小，在温度上互相有些影响，冻干结束出箱时冷凝器仍需继续制冷，否则冷凝器表面的冰会溶化，冻干箱内不断滴水，影响产品残余水份的含量，冷凝器化霜时，冻干箱不能进行预冻，影响下一批进箱时间，延长了整个生产周期。

项目背景：海南热带海洋学院是由海南省人民政府、国家海洋局、中国海洋石油总公司、三亚市、三沙市等单位共建的全日制公办普通本科省属高校，是教育部十大“教育援外基地”之一，是国务院学位委员会“服务国家特殊需求人才培养项目”旅游管理硕士专业学位研究生培养试点单位和上海合作组织大学中方成员院校。设备名称：Pilot7-12M真空冷冻干燥机 应用领域：科研应用 

1、配制好的粉针剂溶液需要除菌过滤，要求较高的溶液需要粗滤、精滤等几道复杂工艺，以达到除菌效果。2、使用不锈钢限位器。产品冻干后，在干燥箱内进行真空压塞封口时，为了不受产品的数量限制，各层搁板上可放置不锈钢限位器，使不同规格的产品都可同样进行压塞封口，保证产品小瓶不被压坏。3、在容器小，冻干产品装量多的情况下，再无法用双倍水样法和真空压力回升法来确定冻干何时结束时，可采用注射用水与产品一起冻干，根据注射用水升华完毕就可确定产品冻干的结束时间。4、在冻干过程中调节真空度。在冻干最初阶段，真空泵一般停止30分钟起动一次，每次运转5-7分钟，但冻干后期真空泵每隔2-3小时才运转一次，时间约5分钟，节约了能源（水电）和机器的磨损，提高了产品的质量，降低了成本。5、当某些产品溶液冻结后，由于蒸发面积大，瓶口小，无法使用半加塞冻干时，只好直接敞开瓶口冻干，待冻干结束后取出产品瓶，用手工无菌操作将丁基胶塞盖在瓶口上，任其自然摆放，再送入能自动压塞的冻干机干箱内抽真空2小时，真空度控制在40Pa左右时，再进行自动压塞封口，出箱后经高频火花真空检测仪，逐瓶检测，其真空率高达99.5％左右。6、对产品预冻时，可先将板层进行预冷，在装载较大量西林瓶时可设置装载温度。这样就可以使所有板层的西林瓶温度均一，减少温度差异性。根据预冻工艺可经过2-3阶段预冻过程将制品预冻完成，此过程利于冻干粉针剂的冻干效果，也是冻干粉针剂冻干成功的关键。

冻干食品生产质量控制措施归纳如下：1、厂房①冻干食品生产企业必须有整洁的生产环境，生产区周围应无污染源，空气场地、水质应符合食品卫生要求，生产区内及周围应无露土地面，并增加绿化面积。②厂区应接行政、生活、生产、辅助系统划分布局。行政、生活与生产区应相距一定距离、生产厂房按产品工艺特点要求会理布局，间距适当，无交叉污染，在同一厂房及领近厂房进行的各项操作，不得相互妨碍。③厂房内必须足够的空间和场所，能整齐，合理地安置设备和物料，按照工艺要求，工序衔接合理，人流，物流分开，防止不同品种相互混淆，交叉污染和遗漏生产，检验步骤。④厂房内应具备适当的照明，取暖及通风设备，必要时需要空调设备，使室内保持适当的温度和湿度。照明、采暖设备及各种管通与生产车间的空间隔离。⑤厂房应能防止动物和昆虫进去，其内部表面应光滑少缝隙，不得脱荡或吸附颗粒性粉尘。⑥厂房必须按生产工艺和质量要求，划分等级，一般生产区（指无菌落数要求的生产车间、房间等），控制区（指对菌落数有一定要求的生产车间及辅助房间），并应采取相应的保证措施。⑦控制区车间内墙、平顶和地坪要材质坚硬，平整光滑少缝隙，无颗粒性物质脱落，易清洗，易消毒，有外窗的房间，其窗应密封，门要求光滑，造型简单，关闭严密，开启方向应朝向卫生程度高的房间。进入控制区内的空气须经初效、中效过滤，还须经过滤，室内温度、湿度应符合工艺要求，一般应保持1～2Pa的正压，并在合适的地方装设紫外灯。⑧操作人员应须经更衣后，经缓冲室方能进入生产控制区，生产控制区的服装至少须采用无扣白大褂，选用无尘工作服。⑨进入生产控制区的物料和工具，应通过缓冲室清洁，消毒后才能进入。2、设备①生产设备须与所生产食品相适应，并按工艺流程合理布局，便于操作，拆卸清洗、消毒及灭菌。②设备及管道的材质应与物料不起化学反应，凡食品直接接触的设备表面均需光洁、平整、易清洗、耐腐蚀、不吸附，不污染所加工的物料。③设备的转动及管道系统要密封良好，防止润滑油、冷却剂等对食品的污染。④所有设备均要造册登记，主要设备（仪器）应建立档案资料，其主要内容有：原始技术资料（包括设备使用维修说明书原件）、设备装配总图、施工图、零件、易损件、备件清单，检修、维护保养和事故记录等。⑤用于生产和检验的仪器、衡器、量具等应经计量检定，并作定期检查，凡精度不能保证产品质量的仪表、仪器、衡器、量具不得用于生产和检验。⑥设备使用、检修人员应了解设备的原理、结构、材质、性能与用途、切实做到会使用、维修、保养，会排除故障。

项目背景：淮阴工学院始建于1958年，2000年升格为本科高校，2011年经国务院学位委员会批准为服务国家特殊需求硕士专业学位研究生人才培养项目试点单位；是国家“卓越工程师教育培养计划”“卓越农林人才培养计划”试点高校。设备名称：FD-2C真空冷冻干燥机 应用领域：科研应用

1.产品抽空时有喷发现象：这是由于产品还没有冻实时就抽真空的缘故，预冻温度还没有低于共晶点温度，或者已低于共晶点温度，但时间还不够，产品的冻结还未完成。解决方法是降低预冻温度和延长预冻时间。2．产品有干缩和鼓泡现象：这是由于在升华干燥过程中出现了局部熔化，由液体蒸发为汽体，造成体积缩小，或者干燥产品溶入液体之中，造成体积缩小，严重的熔化会产生鼓泡现象，原因是加热太高或局部真空不良使产品温度超过了共晶点或崩解点温度。解决方法是降低加热温度和提高冻干箱的真空度，应控制产品温度，使它低于共晶点或崩解点温度5℃。3.无固定形状：这是由于产品中的干物质太少，产品浓度太低，没有形成骨架，甚至已干燥的产品被升华汽流带到容器的外边。解决方法是增加产品浓度或添加赋形剂。4．产品未干完：产品中还有冻结冰存在时就结束冻干，出箱后冻结部分熔化成液体，少量的液体被干燥产品吸走，形成一个“空缺”，液体量大时，干燥产品全部溶解到液体之中，成为浓缩的液体。这种产品出箱时若触摸容器的底部，有冰凉的感觉，即使看起来产品良好，但残水含量也不会合格。解决方法是增加热量供应，提高板层温度或采用真空调节，也可能是干燥时间不够，需要延长升华干燥或解吸干燥的时间。5．产品颜色不均匀：产品有结晶花纹，这是由于冷冻速率缓慢引起的。解决方法是提高冷冻速率，不在0℃左右的温度停留，使产品冻结成较小的晶体。有时产品中能看到一圈颜色较深的分层线，这往往是升华中短时间真空不良造成的，短暂停电会产生这种现象。6．产品上层好，下层不好：升华阶段尚未结束，提前进入解吸阶段，这等于提前升高板层温度，结果下层产品受热过多而熔化。解决方法是延长升华阶段的时间；有些产品由于装载厚度太大，或干燥产品的阻力太大，当产品干燥到下层时，升华阻力增加，局部真空变坏也会引起下层产品的熔化。解决方法是降低板层温度和提高冻干箱的真空度。7．产品上层不好，下层好：冷冻时产品表面形成不透气的玻璃样结构，但未做回热处理，升华开始不久产品升温，部分产品发生熔化收缩，产品的收缩使表层破裂，因此下层的升华能正常进行。解决方法是预冻时做回热处理8．产品水分不合格：解吸阶段的时间不够，或者解吸干燥时没有采用真空调节，或用了真空调节，但产品到达zui高许可温度后未恢复高真空。解决方法是延长解吸干燥的时间，使用真空调节并在产品到达高温后恢复高真空。9.产品溶解性差：产品干燥过程中有蒸发现象发生，产品发生局部浓缩，例如产品内部有夹心的硬块，它是在升华中发生熔化，产生蒸发干燥，产品浓缩造成的。解决方法是适当降低板层温度，提高冻干箱的真空度，或延长升华干燥的时间。10．产品失真空：真空压塞时，瓶内真空良好，但贮存后不久即失真空，可能是瓶塞不配套或铝帽压得太松，漏气而失真空，解决方法是更换瓶塞或调整压铝帽的松紧度；也可能是产品含水量太高，由水蒸汽压力引起的失真空。解决方法是延长解吸阶段的时间。另外还有一个与冻干曲线无关而影响产品的质量问题，由于冻干箱内渗漏硅油或液压油。

冻干结束后，干燥室内注入氮气或干燥空气除真空，然后立即移出物料在一个相对湿度50%以下，温度22～25℃，尘埃少的密闭环境中卸料，并在相同的环境中进行半成品的选别及包装。因为冻干后的物料具有庞大的表面积，吸湿性非常强，因此需要在一个较为干燥的环境下，完成这些工序的操作。食品中的一些成分直接裸露到空气中，易接触到空气中的氧及吸附水分，从而导致冻干食品的逐渐变质。大多数冻干食品均具有天然色泽，这些天然色素易在光照下降解。在氧化作用及色素降解过程中，温度也是一个影响此类化学反应的重要因素。因此，冻干食品的包装主要考虑如何防止或减轻上述因素的影响。冻干食品所具有的多孔海绵状结构，既有其有利的一面，也有其不利的一面：一是产品一旦暴露于空气中容易吸湿和氧化降质，所以，冻干食品应抽真空包装，充氮包装；二是冻干食品所占体积相对较大，不利于包装、运输、销售，因此冻干食品常被压缩后包装。此外，多孔疏松状结构使得冻干食品在运输、销售途中极易破碎，因此，对于那些不便压缩包装的冻干食品，应具有一定保护作用的包装材料或包装形式。冻干食品常用的包装材料为PE袋及复合铝铂袋，PE袋常用作大包装用，复合铝铂袋常用作小包装用，外包装通常都选用牛皮瓦楞纸板箱，其大小符合集装箱运输之需要，用PE袋作内包装时，为强化其隔绝氧、水、汽的作用，常用双层，必要时，还可采用铁罐包装，但价格较高，应用不很普遍。不论采用何种包装材料，均需采用抽真空充氮，并添加除氧剂及干燥剂。冻干食品应贮存在阴凉、干燥处，如有条件，放置在低温低湿的环境中，保质期通常为1～2年，采用铁罐包装时可适当延长。

项目背景：淮阴工学院始建于1958年，2000年升格为本科高校，2011年经国务院学位委员会批准为服务国家特殊需求硕士专业学位研究生人才培养项目试点单位；是国家“卓越工程师教育培养计划”“卓越农林人才培养计划”试点高校。设备名称：FD-2C真空冷冻干燥机 应用领域：科研应用

钟罩型冻干机分为冻干腔和冷阱为分立的上下结构，冻干腔没有预冻功能。该类型的冻干机在物料预冻结束后转入干燥过程时需要人工操作。大部分实验型冻干机都为钟罩型，其结构简单、造价低。冻干腔多数使用透明有机玻璃罩，便于观察物料的冻干情况。选购钟罩型冻干机时应注重的几个参数1、冻干面积冻干机型号中的数字代表该型号冻干机的冻干面积，例如，FD-1A-50型冻干机的冻干面积为0.12㎡。用户应根据自己的需要，通过计算来确定需用多大冻干面积的冻干机。例如每批需冻干1.2公斤（升）液体量的产品,用物料盘装载物料，每盘装载10㎜厚，则可计算得冻干板层的负荷面积：A（面积，㎡）=V（体积，m3）/H（高度，m）=0.0012m3/0.01m=0.12㎡即需选用板层负荷面积为0.12㎡的冻干机。2、冷阱温度冷阱是冷冻干燥过程捕获水分的装置，理论上讲，冷阱温度越低，冷阱的捕水能力越强，但冷阱温度低，对制冷要求高，机器成本及运转费用高。实验系列冷冻干燥机的冷阱温度主要有-50℃左右、-80℃左右等几个档次。冷阱温度为-50℃的冻干适用于一些容易冻干的产品，冷阱温度为-80℃的冻干适用于一些特殊产品的冻干。冷阱温度对捕水能力的影响实验表明冷阱温度从-35℃下降到-55℃，捕水能力有提升明显，冷阱温度低于-55℃，冷阱的捕水能力提升不明显。因此，在没有特殊需求的情况下，选用冷阱温度-50℃左右是理想的选择。3、降温速率降温速率体现制冷系统的制冷能力，在空载情况下,冷阱温度应在1小时内达到指标规定的zui低温度。例如，冷阱温度≤-50℃的冻干机，机器从打开制冷开始计时，冷阱温度达到-50℃的时间应不大于1小时。4、极限真空度极限真空度体现冻干机的泄漏情况及真空泵的抽气效率。冻干箱的真空度，过去的观点认为真空度是越高越好，现在的观点认为真空度应在一个合理的范围之内。真空度太高了，不利于传热，干燥速度反而下降，但无论如何冻干箱的空载极限真空度应达到15Pa以上。5、抽真空时间冻干箱空载的抽空速度，应在半小时之内从大气压抽到15Pa。6、板层温度均匀性及平整度：板层温度的均匀性和平整度,对产品质量的均一性有很大的影响,温度均匀性和平整度越好，则冻干产品质量的均一性也越好。冻干机搁板温度控制有加热器型和中间流体型，采用中间流体控制板层的冻干机搁板温度均匀性和平整度好，这种冻干机板层为空心夹层结构，板层的制冷和加热均通过中间流体在板层内部的流体通道循环来实现，因此板层温度均匀一致。四环冻干机中LGJ-50C型冷冻干燥机就采用搁板中间流体的技术。钟罩型冻干机的搁板温度控制基本上都是采用加热器，板层温度一致性稍差。但总体而言，医药用冻干机板层温差应控制在±1．5℃，板内温差为±l℃，食品冻干机可适当放宽。7、控制系统冻干机的控制系统类型及功能各异，对于实验系列的冻干机，主要应用于物料的冻干工艺摸索和少量试生产。因此，控制系统应可实时显示冻干过程参数并自动记录；设定、修改及有效地执行冻干工艺程序；具备通讯接口，便于数据采集、保存。

在冷冻干燥的液体制品中，除了那些有活性、有生命或有治疗效果的组分之外，统称为冻干保护剂。它不同于佐剂，佐剂具有治疗效果，而保护剂则无治疗效果。有些液体制品能单独地进行冷冻干燥，但也有些液体制品进行冷冻干燥往往不易成功。为了使某些制品能成功地进行冷冻干燥，改善冻干产品的溶解性和稳定性，或使冻干产品有美观的外形，需要在制品中加入一些附加物质，它们就是保护剂，有时也称保护剂为悬浮介质、填充剂、赋形剂、缓冲剂、基础物等。保护剂对于冻干制品必须是化学隋性的。保护剂的作用：1、细菌和病毒需要在特定的培养介质下生长繁殖，但有些培养介质与细菌和病毒往往难以分离，它们一般能成功地冷冻干燥在这些培养介质中。例如肉汤、脱脂、蛋白质等。2、有些活性物质浓度极小，干物质含量极少。在冷冻干燥时已经干燥的物质会被升华的气流带走。为了改善浓度，增加干物质含量，使冻干后的产品能形成较理想的团块。因此需要加入填充物质，使固体物质的浓度在4～25％之间。这些填充物或赋形剂是：蔗糖、乳糖脱脂、蛋白质及水解物、聚维酮、葡聚糖、山梨醇等。3、有些活性物质特别脆弱，在冷冻干燥时由于物理或化学原因会受到危害，因此加入一些保护剂或防冻剂，以减少冷冻干燥中的损害。例如，加入二甲亚砜、甘油、右旋糖苷（葡聚糖）、糖类、聚维酮等。4、加入某些物质可以提高产品的崩解温度，以得到良好的产品并容易冻干。它们是甘露醇、甘氨酸、右旋糖苷、木糖醇、聚维酮等。5、为了改变冻干液体制剂的酸碱度，从而改变共熔点以利于冻干，它们是碳酸氢钠、氢氧化钠等。

项目背景：SGS通标标准技术服务有限公司（通标、SGS中国、SGS通标）是SGS集团和中国标准技术开发公司于1991年成立的合资公司。已设50多个分支机构，100多间实验室，13000多名员工，服务覆盖工业建筑业、汽车、矿产石化、农产食品、纺织品服装鞋类、电子电气、轻工家居、玩具婴幼儿用品、生命科学、化妆品个人护理产品、医疗器械等供应链上下游。设备名称：Pilot10-15S真空冷冻干燥机 应用领域：土壤冻干应用

原料选择→整理→预冻结→升华干燥→后处理→包装、贮藏。操作要点1、预处理一般预处理是指升华干燥前的所有处理，所以干燥前冻结也属于预处理。原料预处理和常规的果蔬干燥及果蔬速冻制品相同，如需进行挑选、清洗、去皮、切分、烫漂、冷却等处理，具体操作参见本书有关内容，在此不作详述。在进行果汁或蔬菜汁冻干时，则先用较低廉的加工方法预先将其浓缩，后在预冻结时将产品变成粒状。预冻结是把经前处理后的原料进行冷冻处理（有关冷冻工艺及设备参见本书“9.果蔬速冻"），它是冻干的重要工序。由于果蔬在冷冻过程中会发生一系列复杂的生物化学及物理化学变化，因此预冻的好坏将直接影响到冻干果蔬质量。冷冻过程中重点考虑的是被冻结物料的冻结速率对其质量和干燥时间的影响。速冻与慢冻有以下差别：速冻产生的冰晶较小，慢冻产生的冰晶较大；大的冰晶有利于升华，小的冰晶不利于升华；小的冰晶对细胞的影响较小，冰晶越小，干燥后越能反映出产品原来的组织结构和性能。但冻结速率高，所需的能耗也高。应综合考虑，选择一个*的冻结速率，在保证冻干食品质量的同时，使所需的冷冻能耗低。2、升华干燥是冻干食品生产过程中的核心工艺。要控制好工艺条件：①装载量干燥时，冻干机的湿重装载量即单位面积干燥板上被干燥的质量，是决定干燥时间的重要因素。被干燥食品的厚度也是影响干燥时间的因素。冷冻干燥时，物料的干燥是由外层向内层推进，因此，被干燥物料较厚时，需要较长的干燥时间。在实际干燥时，被干燥物料均被切成15～30mm的均一厚度。单位面积干燥板所应装载的物料量，应根据加热方式及干燥食品的各类而定。在采用工业化大规模装置进行干燥时，若干燥周期为6～8h，则干燥板物料装载量为5～15kg/m2。②干燥温度冷冻干燥时，为能缩短干燥时间，必须有效地供给冰晶升华所需要的热量，因此设计出各种实用的加热方式。干燥温度必须是控制在以不引起被干燥物料中冰晶融解、已干燥部分不会因过热而引起热变性的范围内。因此，在单一加热方式中，干燥板的温度在升华旺盛的干燥初期应控制在70～80℃，干燥中期在60℃，干燥后期在40～50℃。③干燥终点的判断干燥终点可用下列指征来判定：物料温度与加热板温度基本趋于一致并保持一段时间；泵组（或冷阱）真空计与干燥室真空计趋于一致，并保持一段时间；干燥室真空计冷阱温度基本上回复到设备空载时的指标并保持一段时间；对有大蝶阀的冻干机，可关闭大蝶阀，真空机基本不下降或下降很少。以上4个判定依据，即可单独使用，亦可组合或联合使用。3、后处理后处理包括卸料，半成品选别，包装等工序。冻干结速后，往干燥室内注入氮气或干燥空气破除真空，然后立即移出物料在一个相对湿度50%以下，温度22～25℃，尘埃少的密闭环境中卸料，并在相同的环境中进行半成品的选别及包装。因为冻干后的物料具有庞大的表面积，吸湿性非常强，因此需要在一个较为干燥的环境下，完成这些工序的操作。⑷包装与贮存食品冻干后具有庞大的表面积，食品中的一些成分直接裸露到空气中，易接触到空气中的氧及吸附水分，从而导致冻干食品的逐渐变质。其次，大多数冻干食品均具有天然色泽，这些天然色素易在光照下降解。在氧化作用及色素降解过程中，温度也是一个影响此类化学反应的重要因素。因此，冻干食品的包装主要考虑如何防止或减轻上述4个因素的影响。冻干食品所具有的多孔海绵状结构，既有其有利的一面，也有其不利的一面：一是产品一旦暴露于空气中容易吸湿和氧化降质，所以，冻干食品应抽真空包装，充氮包装；二是冻干食品所占体积相对较大，不利于包装、运输、销售，因此冻干食品常被压缩后包装。此外，多孔疏松状结构使得冻干食品在运输、销售途中极易破碎，因此，对于那些不便压缩包装的冻干食品，应具有一定保护作用的包装材料或包装形式。冻干食品常用的包装材料为PE袋及复合铝铂袋，PE袋常用作大包装用，复合铝铂袋常用作小包装用，外包装通常都选用牛皮瓦楞纸板箱，其大小符合集装箱运输之需要，用PE袋作内包装时，为强化其隔绝氧、水、汽的作用，常用双层，必要时，还可采用铁罐包装，但价格较高，应用不很普遍。不论采用何种包装材料，均需采用抽真空充氮，并添加除氧剂及干燥剂。冻干食品应贮存在阴凉、干燥处，如有条件，放置在低温低湿的环境中，保质期通常为1～2年，采用铁罐包装时可适当延长。

新一期博医康冻干研讨会，将于7月20日在成都举行。诚邀制药、医药、生物工程、科研等领域学者、研发及生产人员莅临参加。研讨会主题：冻干技术开发在医药应用领域的深入研讨。研讨会主要内容：发布冻干在生物制药、IVD试剂等方面新的应用开发技术。涵盖医药领域冻干技术开发难点及对应解决措施。研讨会特色：以应用领域冻干技术开发专题进行冻干相关新技术分析。参会理由：丰富的行业冻干设计经验，理论与实践的结合。由博医康冻干工艺研究中心负责人叶明徽先生携冻干实验室研究员陈宥霖奉献的技术分享。参会单位均获赠八千元的冻干溶液开发服务包。讲师介绍：叶明徽先生，博医康冻干实验室创始人，博医康冻干工艺研究中心专家，拥有20年冻干工艺研究经验。叶明徽先生多次参加医药科研项目，并负责冻干技术部分，在生物医药制药及IVD冻干领域有深入研究。陈宥霖先生，擅长POCT试剂开发，对多联检分子检测项目有十多年的开发经验，尤其精通LAMP试剂开发。会议内容预告：1、以实战为主、理论为辅，偏向实际案例。2、冻干开发常见问题解析，包括保护剂开发、工艺设计、质量控制。3、配方筛选机制：单因素法和多因素法的科学设计如何展开。4、冻干实例专场-脂质体药物冻干技术开发与POCT冻干技术开发。参会费用：3000元/人时间：2022年7月20号会议地点：成都市青羊区日月大道一段978号3栋2单元（魅城凯冠酒店）

预冻过程在很大程度上决定了干燥过程的快慢和冻干产品的质量。降温速率越大，溶液的过冷度和过饱和度愈大，临界结晶的粒度则愈小，成核速度越快，容易形成颗粒较多尺寸较小的细晶。因而冰晶升华后，物料内形成的孔隙尺寸较小，干燥速率低，但干后复水性好；相反，慢速冻结容易形成大颗粒的冰晶，冰晶升华后形成的水气逸出通道尺寸较大，有利于提高干燥速率，但干后复水性差。快冻慢冻分为以下几类：1、板温降得较快，且板温比品温低很多，则制品底部先冻结产生结晶，但上部液体仍较热，所以不至于瞬间全部结晶，结晶会缓慢生长，就得到了慢冻的效果。2、板温降得较慢，板温与品温相差不大，则制品整体均匀降温，并形成过冷，当能量积累足够时，瞬间全部结晶，得到了快冻的效果。3、板温降得很慢，并在低于共熔点的适宜温度保持（或缓慢降温），则制品形成较小的过冷度，液体中先出现少量结晶，继续降温结晶生长，得到大结晶，这即是真正的慢冻。4、制品浸入超低温环境（如液氮），整体瞬间结晶，形成极细小的晶体（或处于无定形态），这即是真正的快冻。根据对瓶装制品搁板预冻过程的研究，样品初温越高，料液上下部分的温度梯度越大，冰晶生长速度越慢。溶液若慢速降温，则形成冰晶比较粗大，冰界面由下向上推进的速度慢，溶液中溶质迁移时间充足，溶液表面冻结层溶质积聚也就多。因而导致上表层的溶质往往较多，密度较高，而下底层密度较小，结构疏松。同时，在不同的预冻温度下冻结的样品，干燥后支架孔径处有明显差异。预冻温度愈低，支架孔隙直径愈小。这种分层现象，在骨架差的制品上体现得zui为明显，或者底部萎缩，或者中间断层，或者顶部突起，或者顶部脱落一层硬壳，不一而足。

冻干技术在各个科研院所的实验室内应用得日益广泛，因冻干机设备较为昂贵，令选购者多有顾虑。在选择冻干机设备的时候，多考虑以下因素，相信会对您的采购工作有所帮助。1、冷阱温度：冻干机冷阱是置于冻干腔和真空泵之间，用于捕集蒸汽的装置。冷阱温度越低，冷阱的捕获能力越强，同时对制冷系统要求也高，冻干机采购成本及运转费用也会相应提高。2、凝冰量：冷阱可以捕获蒸汽的量，和实验室每天实验操作样品中水或其它溶剂升华的总量有关。3、极限真空度：极限真空度体现冻干机的泄漏情况及真空泵的抽气效率。实验操作的真空度应在一个合理的范围之内，真空度太高，不利于传热，干燥速度反而下降。4、控制显示系统：实验室冻干机，主要应用于物料的冻干、小批量生产和冻干工艺条件试验等。控制系统要具备实时显示冻干过程参数，如冷阱温度、真空度、阶段时间和过程总时间等；设定、修改及有效地执行冻干工艺程序；具备通讯接口，便于数据采集、保存。5、冻干方式和功能：根据具体的样品，冻干的方式亦有不同选择。实验室冻干实验一般在冻干腔内冻干或者挂瓶冻干，如果是冻干腔冻干即需要选购冻干腔，需要做西林瓶冻干还要选择压盖装置；如果是挂瓶冻干，则要选择多歧管，适用于圆底烧瓶，宽口滤瓶或安瓿瓶，但要注意是否需要选择相应的适配器来结合使用；如果用户试验中涉及的样品既有腔内冻干，也有外挂瓶冻干的则可以选择带外挂口的冻干腔。不同的实验、不同的样品对冻干机的功能要求不同，一般而言，对于食品、中草药、粉末材料等样品冻干一般建议采用搁板型冻干机；而对于西林瓶操作则必须要选择带压盖装置的冻干机；微生物菌种冻干保存建议采用挂瓶式并一定要选择安瓿瓶适配器来冻干；如果要做冻干工艺曲线研究的则一定要选择控制器可支持共晶点测试装置和软件等工作的机型。6、制造商：有实力的冻干机厂家，有着多年的生产冻干机的经验和专业技术、支持非标定做、解决方案。用户可以优先选择这类生产厂家。

项目背景：安琪酵母股份有限公司 成立于1986年，是从事酵母、酵母衍生物及相关生物制品经营的国家重点高新技术企业、上市公司。公司主导产品包括面包酵母、酿酒酵母、酵母抽提物、营养健康产品、生物饲料添加剂等，产品广泛应用于烘焙食品、发酵面食、酿酒及酒精工业、食品调味、医药及营养保健、动物营养等领域。设备名称：Pilot2-4H真空冷冻干燥机 应用领域：生物应用

冻干机系统的主要有控制系统、制冷系统、循环系统、真空系统、液压系统等。1、冻干机真空系统是由干燥箱、冷阱、真空阀门、真空泵、真空管道、真空测量规管等几个部分组成，其中真空泵组拥有强大的抽吸能力，一方面能够促进干燥箱的水分在真空状态下进行升华，另一方面该系统在冷阱和干燥箱之间会形成一个真空度的压力差，使得干燥箱中的水分在升华后能够被冷阱成功捕获。2、液压系统是在冻干机的动力系统，主要是用来进行干燥结束时讲瓶塞压入到瓶口中。3、控制系统主要是由可编程程序控制器、触摸屏、外围继电器、传感器等组成的。4、制冷系统是冻干机的主要作用系统，由制冷压缩机以及辅助设施等构成的，可以为干燥箱和冷阱提供冷源，在制冷系统中除了装有显示的高低压压力表之外，还装有压力控制器，当高压压力过高的时候，高压继电器就会开始进行工作，此时，压缩机就会停止工作。5.循环系统对冻干机来说较为重要，冻干机的冷冻干燥和加热都是依靠温差来引起物质进行传递的一种工艺技术，搁板的制冷和加热都是通过导热油的传热来进行的。

冻干曲线是表示冻干过程中产品的温度、压力随时间而变化的曲线。冻干曲线的形状与产品的性能、装量的多少、分装容器的种类、冻干机设备条件等许多因素有关。制定冻干曲线，主要确定以下参数:a、预冻速率预冻速率的快慢，对产品中晶粒的大小、活菌的存活率和升华速率有直接影响。慢冻晶粒大，产品外观粗糙，不易损伤活菌，但升华速率快。速冻晶粒小，产品外观细腻，升华速率慢。b、预冻温度制品温度应低于其共溶点5-10℃。c、预冻时间预冻所需时间要根据不同的具体条件而定，总的原则是应使产品各部分完全冻牢。在制品温度降到预定的zui低温度后，还需在此温度下保持1-2h，才能进行升华。d、冷凝器降温时间和温度冷凝器温度的高低，应根据制品升华的温度而定。升华温度低，相应要求冷凝器的温度也低。升华的速率是在产品升华温度的饱和蒸汽压力的二分之一左右。过低的压力不仅不能加快升华，相反还会向产品的供热性能差，降低升华速率。e、升华速率和干燥时间升华速率主要由给搁板的供热能力和冷凝器的捕水能力而定。只要干燥箱内的压力维持在允许的高压下，升温速率就可提高。一次干燥时，可粗略的以每小时干燥制品厚度1mm计。可以根据下列现象来判断:1、干燥层和冻结层的交界面达到瓶底并消失。2、产品温度上升到接近导热油的温度。3、干燥箱内压力下降到冷凝器的压力，两者接近且压力维持不变。4、关闭中隔阀，箱内压力上升速率与干箱的泄漏率接近。上述现象发生后，再延长0.5-1h，一次干燥结束。二次干燥时，产品的温度可提高到允许的高温以下，使结合水和吸附于干燥层中的水获得足够的能量，从分子吸附中解析出来。二次干燥的时间为一次干燥时间的0.35-0.5倍。

项目背景：新疆农业科学院创立于1955年，是自治区人民政府直属的事业单位。现有粮食作物研究所、经济作物研究所、园艺作物研究所等19个科研机构，有10个试验场站。全院现有在职职工996人，其中，专业技术人员798人，正高级职称93人、副高级职称207人，硕士及以上学位的人员280人；有中国工程院院士1名，国家级有突出贡献专家7名，享受政府特殊津贴专家50名，国家级“百千万人才”4名，自治区优秀专家51人次，自治区优秀专业技术工作者44人次。设备名称：Pilot3-6M真空冷冻干燥机 应用领域：食品应用

冻干机干燥过程对水分的控制是保证冻干制剂质量的关键，说到水分控制必须先引入玻璃态转化温度（Tg）的概念，有些液体非晶态物料在被冷却固化过程中不经过相变，而是连续地固化成玻璃体，这个过程称为玻璃化转变，所对应的温度称为Tg。当物料到达这一温度时，很小的温度就可能引起冷冻浓缩液黏度的显著增加，同时冰的结晶停止。无论是升华还是解析干燥阶段还是贮存中的制剂温度都必须控制在Tg以下，否则冷冻浓缩液将会发生流动，破坏了冷冻建立起来的微细结构，就会发生塌陷。对于冻干制剂药品水分含量的控制，水分含量越低，其Tg越高，药品越能长期稳定地储存，通常冻干制剂的水分含量要求控制在1％～3％之间，以保持稳定。用动力学方程计算可以选择冻干终产品更合适的水分含量，既能满足药品在保存期稳定的要求．又避免在生产中因过度干燥而引起能源浪费。另外，有研究表明瓶子的胶塞氯丁基橡胶塞要比溴丁基橡胶塞对水分的透过率高，故除了要选择适宜的湿度环境保存，也要选择合适的包装材料。冻干制剂在一次干燥后往往都要进行二次干燥，二次干燥又叫解析干燥，主要干燥一次干燥残留的一些未被冻结的吸附水和结合水，这些靠升华无法去除的水分要靠蒸发来去除，这部分水分一定量时会为微生物生长和某些化学反应的进行提供了条件，所以必须得到去除。冻干制剂含水量偏高主要原因：1、解析干燥时间太短，干燥温度太低；2、干燥层和瓶塞的流动阻力太大，半压塞太深，水蒸气不易析出。3、装量太厚，一般是10-15mm，不宜超过15mm。4、产品贮存期间，水蒸气通过瓶塞等包装不密封处进入。

冻干必须对冻干物料进行预冻，把放了物料的料盘置于冻干机中进行预冻（有的冻干机不带此功能，要另配速冻机）。速冻工艺有以下几种：浸泡法：将物料浸泡于液氮、液态氟里昂、低温盐水等介质中进行快速冻结。此法冻结速度快。风冷法：对物料吹低温冷风，使物料在规定的时间内冻结到一定的温度。直冷法：将制冷剂或冷媒置于蒸发排管中，吸收物料的热量达到制冷目的。真空制冷法：利用抽真空使物料中水份蒸发带走热量，冷却物料达到制冷目的。不管采取何种方式，都应该保证物料在基本不变形的前提下在规定时间内冻结到一定的温度。为保证物料中的冰不溶化而直接汽化（升华），并不断移走汽体，保证升华正常进行，必须使箱内真空度低于某一温度下冰的饱和蒸汽压（610pa以下）。采用冷阱是为了捕捉水汽，降低真空泵的负荷，设计合理的冷阱基本不会导致真空泵失效，能耗也低，不过对制冷系统、冷阱的设计要求较严。随着冰不断升华汽体的移走，也带走物料的热量，使物料温度（冰温）持续走低，从而引汽冰的饱和蒸汽压降低，升华速度放慢。为保持一定的升华速率，就必须不断给物料补充热量。热量补充太少会降低升华速率，热量补充太快会引起冰的溶化，导致物料塌陷冻干失败。由于冻干机冻干过程较复杂，且工作状态范围较窄，稍有不慎便会造成冻干品质量下降，因此要求采用自控系统。冻干机自控系统设计要求操作简便，从物料放入按钮开机，速冻真空升华干燥一气呵成，提示冻干完成后关机出料。有关的温度、压力控制点要精心选择、合理控制，速冻、真空保持、加热的关联应控制恰当，针对不同的物料设置工艺曲线。