一、概述
凍干機是一種涉及??深冷技術、真空技術、傳熱傳質、流體力學、自動控制、GMP規(guī)范、無菌工藝??等多個學科的復雜精密設備。其核心技術在于??精準可控地實現(xiàn)升華干燥過程??，從而獲得具有??長保質期、高活性/品質、優(yōu)異復水性??的產(chǎn)品。在生物醫(yī)藥、食品、前沿材料等領域扮演著重要角色。
二、核心原理：升華干燥
??1、預凍??
將含有水分的物料在常壓下或真空之前，??快速冷凍??至其??共晶點溫度以下??，使物料中的水分凍結成冰晶。
??目的：?? 固定物料結構，為后續(xù)升華創(chuàng)造條件。冷凍速率和終溫會影響冰晶大小和分布，從而影響干燥速率和最終產(chǎn)品品質。
2??、一次干燥 / 主干燥 / 升華干燥??
在??高真空??條件下，對已凍結物料??提供適度熱量??。
??核心過程：?? 冰晶不經(jīng)過液態(tài)，??直接升華為水蒸氣??，從物料表面逸出。升華所需的熱量由擱板加熱提供。
??關鍵控制：??
??物料溫度：?? 必須??始終低于其塌陷溫度??(物料結構開始軟化的溫度，通常高于共晶點幾度)，否則冰晶融化會導致物料結構坍塌。
??真空度：?? 維持足夠低的壓力以保證水蒸氣高效擴散并被冷阱捕獲。通常需要精確控制真空度(PID控制)，過高會降低升華速率，過低可能影響熱傳導或導致崩解。
??擱板溫度：?? 提供升華所需熱量的主要來源。溫度需設定在既能有效供熱又不使物料溫度過高的水平。
??干燥終點：?? 冰晶基本升華完畢，物料呈現(xiàn)多孔干燥層結構。
3??、二次干燥 / 解吸附干燥??
繼續(xù)在真空下，??顯著提高擱板溫度??。
??核心過程：?? 去除以??物理或化學方式結合??在干燥物料基質中的“結合水”。此過程需要更多能量來打斷水分子與物料間的相互作用力，干燥速率慢。
??關鍵控制：??
??溫度與時間：?? 需要足夠高的溫度和時間以確保殘留水分降至低水平，但又要避免物料過熱失活或降解。
??終點判斷：?? 物料溫度和壓力趨于穩(wěn)定，或者使用更精密的測試。
??最終狀態(tài)：?? 獲得含水量極低、疏松多孔、結構穩(wěn)定、易于復水的干燥產(chǎn)品。
??4、恢復常壓
干燥程序完成后，向干燥腔內??緩慢、無菌地通入干燥空氣或惰性氣體(如氮氣)??，恢復常壓。
??目的：?? 避免由于壓力驟變導致蓬松的干燥產(chǎn)品結構被破壞(飛粉、吹散)或氧氣/濕氣快速滲入。
??壓蓋：?? 對于西林瓶裝的制品，在惰性氣體環(huán)境下或真空中將膠塞壓入瓶口密封(自動壓蓋功能)。
三、結構組成
凍干機通常由制冷系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、物料倉、冷凝器和控制系統(tǒng)等組成。
1、制冷系統(tǒng)：制冷系統(tǒng)通過冷凍機和冷凝器等設備，將物質冷凍至所需溫度，確保水分凍結成冰晶。
2、真空系統(tǒng)：真空系統(tǒng)由真空泵、吸附罐等設備組成，負責在凍干過程中創(chuàng)造并保持干燥室內的真空環(huán)境，以促進水蒸氣的升華和排出。
3、加熱系統(tǒng)：加熱系統(tǒng)通過加熱器和加熱板等設備，為升華和解析過程提供必要的熱量。
4、物料倉：物料倉是放置待凍干物質的空間，其設計應考慮到物質的均勻受熱和易于裝卸等因素。
5、冷凝器：冷凝器用于將排出的水蒸氣凝結成水，以便于后續(xù)處理或排放。
6、控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)是整個凍干機的核心部分，負責設定預凍溫度、真空度、運行時間等凍干工藝數(shù)據(jù)，并監(jiān)控和調節(jié)整個凍干過程。
四、應用領域
1、食品加工領域：凍干技術可以最大限度地保留食品的營養(yǎng)成分、口感和原有特性，同時延長食品的保質期。因此，凍干機在食品加工領域得到了廣泛應用，如凍干果蔬、肉類制品、奶制品、咖啡和茶葉等的生產(chǎn)。
2、醫(yī)藥制造領域：凍干技術可以保持藥物的活性和穩(wěn)定性，因此制藥凍干機在醫(yī)藥制造領域具有重要地位。它可用于制備各種藥品，如抗生素、疫苗、生物制品等，以及醫(yī)療用品如敷料、手術器械等。
3、生物制品領域：凍干技術還可用于保存各種生物制品，如蛋白質、酶、抗體等。這些生物制品在醫(yī)療、科研等領域具有廣泛應用前景。
五、實操機型：Pilot10-15S凍干機使用說明
1、準備工作
(1)準備好待凍干燕窩樣品。
(2)準備配套凍干托盤。
(3)準備博醫(yī)康Pilot10-15S凍干機。
2、燕窩樣品擺盤
將待凍干燕窩樣品擺放到凍干盤內。
3、凍干機運行前檢查操作
(1)凍干機通上電源，打開機身側門查看電路盤個空氣開關是否閉合。
(2)檢查真空泵和凍干機機體是否接好。
(3)檢查真空泵油位及泵油質量是否正常，如果真空泵自身帶開關時應把船型或按鈕開關按到開的位置。
(4)擰開鑰匙開關，凍干機整機通電后檢查觸摸屏主界面各個溫度及真空度數(shù)值是否正常。
4、樣品進倉及凍干機運行操作
(1)將樣品托盤放在置物車上推至凍干機的凍干倉門前，運輸途中應避免磕碰及顛簸以免影響樣品凍干后的美觀。
(2)打開凍干機倉門將托盤平穩(wěn)放入隔板上，將樣品探頭插入樣品以檢測樣品溫度。
(3)燕窩樣品放好后查看凍干倉門是否關好，側面觀看是否有縫隙。
(4)檢查冷阱內部的水分是否已擦干凈，如果有水應先放掉并擦拭干凈。以免影響真空泵壽命。
(5)檢查完畢確認沒有問題后點擊凍干機主頁面的程序凍干按鈕，進入凍干曲線設置頁面。
6、凍干曲線設置完畢后將程序凍干左側的手動按鈕按下，凍干機將進入自動運行模式，預凍階段后進入升華干燥階段。升華干燥階段時間后轉入解析干燥的階段。
凍干機解析干燥運行完成后通過樣品溫度及真空度判斷燕窩樣品已經(jīng)干燥完畢。退出自動運行狀態(tài)，關閉壓縮機、循環(huán)泵、真空泵、冷阱閥，打開回填閥對凍干倉進行潔凈空氣的填充使倉體內氣壓與外界氣壓平衡后打開倉門取出樣品封裝。實驗過程完畢。
