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凍干培養(yǎng)物
凍干培養(yǎng)物是通過冷凍干燥的方法把含有大量水分物質(zhì),，預(yù)*行降溫凍結(jié)成固體，然后在真空的條件下使水蒸汽直接升華出來,，而物質(zhì)本身剩留在凍結(jié)時(shí)的冰架中的一種培養(yǎng)物,。
編輯摘要
干燥是保持物質(zhì)方法之一。干燥的方法許多,，如曬干,、煮干、烘干,、噴霧干燥和真空干燥等,。但這些干燥方法都是在0℃以上或更高的溫度下進(jìn)行。干燥所得的產(chǎn)品，一般是體積縮小,、質(zhì)地變硬,，有些物質(zhì)發(fā)生了氧化，一些易揮發(fā)的成分大部分會(huì)損失掉,，有些熱敏性的物質(zhì),，如蛋白質(zhì)、維生素會(huì)發(fā)生變性,。微生物會(huì)失去生物活力，干燥后的物質(zhì)不易在水中溶解等,。因此干燥后的產(chǎn)品與干燥前相比在性狀上有很大的差別,。
而冷凍干燥法不同于以上的干燥方法，產(chǎn)品的干燥基本上在0℃以下的溫度進(jìn)行,，即在產(chǎn)品凍結(jié)的狀態(tài)下進(jìn)行,，直到后期，為了進(jìn)一步降低產(chǎn)品的殘余水份含量,，才讓產(chǎn)品升至0℃以上的溫度,，但一般不超過40℃。
冷凍干燥就是把含有大量水分物質(zhì),，預(yù)*行降溫凍結(jié)成固體,，然后在真空的條件下使水蒸汽直接升華出來，而物質(zhì)本身剩留在凍結(jié)時(shí)的冰架中,，因此它干燥后體積不變,，疏松多孔在升華時(shí)要吸收熱量。引起產(chǎn)品本身溫度的下降而減慢升華速度,，為了增加升華速度,，縮短干燥時(shí)間，必須要對產(chǎn)品進(jìn)行適當(dāng)加熱,。整個(gè)干燥是在較低的溫度下進(jìn)行的,。
冷凍干燥有下列優(yōu)點(diǎn)：
一．冷凍干燥在低溫下進(jìn)行，因此對于許多熱敏性的物質(zhì)特別適用,。如蛋白質(zhì),、微生物之類不會(huì)發(fā)生變性或失去生物活力。因此在醫(yī)藥上得到廣泛地應(yīng)用,。
二．在低溫下干燥時(shí),，物質(zhì)中的一些揮發(fā)性成分損失很小，適合一些化學(xué)產(chǎn)品,，藥品和食品干燥,。
三．在冷凍干燥過程中，微生物的生長和酶的作用無法進(jìn)行，因此能保持原來的性裝,。
四．由于在凍結(jié)的狀態(tài)下進(jìn)行干燥,，因此體積幾乎不變，保持了原來的結(jié)構(gòu),，不會(huì)發(fā)生濃縮現(xiàn)象,。
五．干燥后的物質(zhì)疏松多孔，呈海綿狀,，加水后溶解迅速而*,，幾乎立即恢復(fù)原來的性狀。
六．由于干燥在真空下進(jìn)行,，氧氣極少,，因此一些易氧化的物質(zhì)得到了保護(hù)。
七．干燥能排除95-99%以上的水份,，使干燥后產(chǎn)品能長期保存而不致變質(zhì),。
因此，冷凍干燥目前在醫(yī)藥工業(yè),，食品工業(yè),，科研和其他部門得到廣泛的應(yīng)用。
第二節(jié)凍干機(jī)的組成和凍干程序
產(chǎn)品的冷凍干燥需要在一定裝置中進(jìn)行,，這個(gè)裝置叫做真空冷凍干燥機(jī),，簡稱凍干機(jī)。
凍干機(jī)按系統(tǒng)分,，由致冷系統(tǒng),、真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng),、和控制系統(tǒng)四個(gè)主要部分組成,。按結(jié)構(gòu)分，由凍干箱或稱干燥箱,、冷凝器或稱水汽凝集器,、冷凍機(jī)、真空泵和閥門,、電氣控制元件等組成,。圖十三是凍干機(jī)組成示意圖。
凍干箱是一個(gè)能夠致冷到-40℃左右,，能夠加熱到+50℃左右的高低溫箱,，也是一個(gè)能抽成真空的密閉容器。它是凍干機(jī)的主要部分,，需要凍干的產(chǎn)品就放在箱內(nèi)分層的金屬板層上,，對產(chǎn)品進(jìn)行冷凍，并在真空下加溫，使產(chǎn)品內(nèi)的水份升華而干燥,。
冷凝器同樣是一個(gè)真空密閉容器,，在它的內(nèi)部有一個(gè)較大表面積的金屬吸附面，吸附面的溫度能降到-40℃以下,，并且能恒定地維持這個(gè)低溫,。冷凝器的功用是把凍干箱內(nèi)產(chǎn)品升華出來的水蒸氣凍結(jié)吸附在其金屬表面上。
凍干箱,、冷凝器,、真空管道和閥門，再加上真空泵,，便構(gòu)成凍干機(jī)的真空系統(tǒng),。真空系統(tǒng)要求沒有漏氣現(xiàn)象，真空泵是真空系統(tǒng)建立真空的重要部件,。真空系統(tǒng)對于產(chǎn)品的迅速升華干燥是*的。
致冷系統(tǒng)由冷凍機(jī)與凍干箱,、冷凝器內(nèi)部的管道等組成,。冷凍機(jī)可以是互相獨(dú)立的二套，也可以合用一套,。冷凍機(jī)的功用是對凍干箱和冷凝器進(jìn)行致冷,，以產(chǎn)生和維持它們工作時(shí)所需要的低溫，它有直接致冷和間接致冷二種方式,。
加熱系統(tǒng)對于不同的凍干機(jī)有不同的加熱方式,。有的是利用直接電加熱法；有的則利用中間介質(zhì)來進(jìn)行加熱,，由一臺(tái)泵使中間介質(zhì)不斷循環(huán),。加熱系統(tǒng)的作用是對凍干箱內(nèi)的產(chǎn)品進(jìn)行加熱，以使產(chǎn)品內(nèi)的水份不斷升華,，并達(dá)到規(guī)定的殘余水份要求,。
控制系統(tǒng)由各種控制開關(guān)，指示調(diào)節(jié)儀表及一些自動(dòng)裝置等組成,，它可以較為簡單,，也可以很復(fù)雜。一般自動(dòng)化程度較高的凍干機(jī)則控制系統(tǒng)較為復(fù)雜,?？刂葡到y(tǒng)的功用是對凍干機(jī)進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)控制，操縱機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn),，以凍干出合乎要求的產(chǎn)品來,。
冷凍干燥的程序是這樣的：在凍干之前，把需要凍干的產(chǎn)品分裝在合適的容器內(nèi)，一般是玻瓶或安瓶,，裝量要均勻,，蒸發(fā)表面盡量大而厚度盡量薄些；然后放入與凍干箱尺寸相適應(yīng)的金屬盤內(nèi),。裝箱之前,，先將凍干箱進(jìn)行空箱降溫，然后將產(chǎn)品放入凍干箱內(nèi)進(jìn)行預(yù)凍,，抽真空之前要根據(jù)冷凝器冷凍機(jī)的降溫速度提前使冷凝器工作,，抽真空時(shí)冷凝器應(yīng)達(dá)到-40℃左右的溫度，待真空度達(dá)到一定數(shù)值后（通常應(yīng)達(dá)到100uHg以上的真空度）,，即可對箱內(nèi)產(chǎn)品進(jìn)行加熱,。一般加熱分兩步進(jìn)行，*步加溫不使產(chǎn)品的溫度超過共熔點(diǎn)的溫度,；待產(chǎn)品內(nèi)水份基本干完后進(jìn)行第二步加溫,，這時(shí)可迅速地使產(chǎn)品上升的規(guī)定的zui高溫度。在zui高溫度保持?jǐn)?shù)小時(shí)后,，即可結(jié)束凍干,。
整個(gè)升華干燥的時(shí)間約12-24小時(shí)左右，與產(chǎn)品在每瓶內(nèi)的裝量,，總裝量,，玻璃容器的形狀、規(guī)格,，產(chǎn)品的種類,，凍干曲線及機(jī)器的性能等等有關(guān)。
凍干結(jié)束后,，要放干燥無菌的空氣進(jìn)入干燥箱,，然后盡快地進(jìn)行加塞封口，以防重新吸收空氣中的水份,。
在凍干過程中,，把產(chǎn)品和板層的溫度、冷凝器溫度和真空度對照時(shí)間劃成曲線,，叫做凍干曲線,。一般以溫度為縱坐標(biāo)，時(shí)間為橫坐標(biāo),。凍干不同的產(chǎn)品采用不同的凍干曲線,。同一產(chǎn)品使用不同的凍干曲線時(shí)，產(chǎn)品的質(zhì)量也不相同,，凍干曲線還與凍干機(jī)的性能有關(guān),。因此不同的產(chǎn)品,，不同的凍干機(jī)應(yīng)用不同的凍干曲線。圖十四是凍干曲線示意圖（其中沒有冷凝器的溫度曲線和真空度曲線）,。
第三節(jié)共溶點(diǎn)及其測量方法
需要凍干的產(chǎn)品,，一般是預(yù)先配制成水的溶液或懸濁液，因此它的冰點(diǎn)與水就不相同了,，水在0℃時(shí)結(jié)冰,，而海水卻要在低于0℃的溫度才結(jié)冰，因?yàn)楹Ｋ彩嵌喾N物質(zhì)的水溶液,。實(shí)驗(yàn)指出溶液的冰點(diǎn)將低于溶媒的冰點(diǎn),。
另外，溶液的結(jié)冰過程與純液體也不一樣,，純液體如水在0℃時(shí)結(jié)冰,，水的溫度并不下降，直到全部水結(jié)冰之后溫度才下降,，這說明純液體有一個(gè)固定的結(jié)冰點(diǎn),。而溶液卻不一樣,，它不是在某一固定溫度*凝結(jié)成固體,，而是在某一溫度時(shí),，晶體開始析出,，隨著溫度的下降，晶體的數(shù)量不斷增加,，直到zui后，溶液才全部凝結(jié)。這樣,，溶液并不是在某一固定溫度時(shí)凝結(jié)。而是在某一溫度范圍內(nèi)凝結(jié),，當(dāng)冷卻時(shí)開始析出晶體的溫度稱為溶液的冰點(diǎn),。而溶液全部凝結(jié)的溫度叫做溶液的凝固點(diǎn)。因?yàn)槟厅c(diǎn)就是融化的開始點(diǎn)（既熔點(diǎn)）,，對于溶液來說也就是溶質(zhì)和溶媒共同熔化的點(diǎn),。所以又叫做共熔點(diǎn)?？梢娙芤旱谋c(diǎn)與共熔點(diǎn)是不相同的,。共熔點(diǎn)才是溶液真正全部凝成固體的溫度。
顯然共熔點(diǎn)的概念對于冷凍干燥是重要的,，因?yàn)閮龈僧a(chǎn)品可能有鹽類,、糖類、明膠,、蛋白質(zhì),、血球,、組織、病毒,、細(xì)菌等等的物質(zhì),。因此它是一個(gè)復(fù)雜的液體，它的凍結(jié)過程肯定也是一個(gè)復(fù)雜的過程,，與溶液相似,，也有一個(gè)真正全部凝結(jié)成固體的溫度。即共熔點(diǎn),。由于冷凍干燥是在真空狀態(tài)下進(jìn)行,。只有產(chǎn)品全部凍結(jié)后才能在真空下進(jìn)行升華，否則有部分液體存在時(shí),，在真空下不僅會(huì)迅速蒸發(fā),，造成液體的濃縮使凍干產(chǎn)品的體積縮小,；而且溶解在水中的氣體在真空下會(huì)迅速冒出來,，造成象液體沸騰的樣子，使凍干產(chǎn)品鼓泡,，甚至冒出瓶外,。這是我們所不希望的。為此凍干產(chǎn)品在升華開始時(shí)必須要冷到共熔點(diǎn)以下的溫度,，使凍干產(chǎn)品真正全部凍結(jié),。
在凍結(jié)過程中，從外表的觀察來確定產(chǎn)品是否*凍結(jié)成固體是不可能的,；靠測量溫度也無法確定產(chǎn)品內(nèi)部的結(jié)構(gòu)狀態(tài),。而隨著產(chǎn)品結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)電性能的變化是極為有用的，特別是在凍結(jié)是電阻率的測量能使我們知道凍結(jié)是在進(jìn)行還是已經(jīng)完成了,，全部凍結(jié)后電阻率將非常大,，因此溶液是離子導(dǎo)電。凍結(jié)是離子將固定不能運(yùn)動(dòng),，因此電阻率明顯增大,。而有少量液體存在時(shí)電阻率將顯著下降。因此測量產(chǎn)品的電阻率將能確定產(chǎn)品的共熔點(diǎn),。
正規(guī)的共熔點(diǎn)測量法是將一對白金電極浸入液體產(chǎn)品之中,，并在產(chǎn)品中插一溫度計(jì)，把它們冷卻到-40℃以下的低溫,，然后將凍結(jié)產(chǎn)品慢慢升溫,。用惠斯頓電橋來測量其電阻，當(dāng)發(fā)生電阻突然降低時(shí),，這時(shí)的溫度即為產(chǎn)品的共熔點(diǎn),。電橋要用交流電供電,，因?yàn)橹绷麟姇?huì)發(fā)生電解作用，整個(gè)過程由儀表記錄,。（圖十六）
也可用簡單的方法來測量,，如圖十五所示。用二根適當(dāng)粗細(xì)而又互相絕緣的銅絲插入盛放產(chǎn)品的容器中,，作為電極,。在銅電極附近插入一支溫度計(jì)，插入深度與電極差不多,，把它們一起放入凍干箱內(nèi)的觀察窗孔附近,，并用適當(dāng)方法把它們固定好，然后與其他產(chǎn)品一起預(yù)凍,，這時(shí)我們用萬用表不斷地測量在降溫過程中的電阻數(shù)值,，根據(jù)電阻數(shù)值的變化來確定共熔點(diǎn)。
把電極引線通過一個(gè)開關(guān)與萬用表相連,，可以不分正負(fù)極,。如果凍干箱沒有電線引出接頭，則可以用二根細(xì)導(dǎo)線從箱門縫處引出,，在電線附近涂些真空密封蠟,，這樣不致于影響真空度。
待溫度計(jì)降至0℃之后即開始測量并作記錄,。把萬用表的轉(zhuǎn)換開關(guān)放在測量電阻的zui（×1K或×10K）,。由于萬用表內(nèi)使用的是直流電，為了防止電解作用,，在每次測量完之后要把開關(guān)立即關(guān)掉,，把每一次測量的溫度和電阻數(shù)值一一記錄下來。開始時(shí)電阻值很小,，以后逐步增高。到某一溫度時(shí)電阻突然增大,，幾乎是無窮大,，這時(shí)的溫度值便是共熔點(diǎn)數(shù)值。
用這種方法測量的共熔點(diǎn)有一定的誤差,，因?yàn)殂~電極處多少有些電解作用,。萬用表對于高阻值沒有電橋靈敏；另外,，凍結(jié)過程與熔化過程電阻的變化情況并不*相同,，但所測之值仍有實(shí)用參考價(jià)值。
共熔點(diǎn)的數(shù)值從0℃到40℃不等,，與產(chǎn)品的品種,、保護(hù)劑的種類和濃度有關(guān),。一些物質(zhì)的共熔點(diǎn)列表二十二供參考，因?qū)嶋H的凍干產(chǎn)品還有其它成份,。所以與此不相同,。
第四節(jié)產(chǎn)品的預(yù)凍
產(chǎn)品在進(jìn)行冷凍干燥時(shí)，需要裝入適宜的容器,，然后進(jìn)行預(yù)先凍結(jié),，才能進(jìn)行升華干燥。預(yù)凍過程不僅昰為了保護(hù)物質(zhì)的主要性能不變,；而且要獲得凍結(jié)后產(chǎn)品有合理的結(jié)構(gòu)以利于水份的升華,；還要有恰當(dāng)?shù)难b量，以便日后的應(yīng)用,。
產(chǎn)品的分裝通常有散裝和瓶裝二種方式,。散裝可以采用金屬盤，飯盒或玻璃器皿,；瓶裝采用玻璃瓶和安瓿,。玻璃瓶又有血漿瓶。疫苗瓶和青霉素小瓶等,，安瓿也有平底安瓿,、長安瓿和圓安瓿等；這些需根據(jù)產(chǎn)品的日后使用情況來決定,，瓶子還需配上合適的膠塞,。
表二十二一些物質(zhì)的共熔點(diǎn)（℃）
物質(zhì)共熔點(diǎn)
0.85%氯化鈉溶液-22
10%蔗糖溶液-26
40%蔗糖溶液-33
10%葡萄糖溶液-27
2%明膠、10%葡萄糖溶液-32
2%明膠,、10%蔗糖溶液-19
10％蔗糖溶液,、10%葡萄糖溶液、0.85%氯化鈉溶液-36
脫脂牛奶-26
馬血清-35
各種容器在分裝之前要求清洗干凈并進(jìn)行滅菌處理,。
需要凍干的產(chǎn)品需配制成一定濃度的液體,，為了能保證干燥后有一定的形狀，物質(zhì)含量在10~15%之間*,。
產(chǎn)品分裝到容器有一定的表面積與厚度之比,。表面積要大一些，厚度要小些,。表面積大有利于升華,，產(chǎn)品厚度大不利于升華。一般分裝厚度不大于10mm,。有些產(chǎn)品需用大瓶,。并凍干較大量的產(chǎn)品時(shí)，可以采用旋凍的方法凍成殼狀,，或傾斜容器凍成斜面,，以增大表面積,，減小厚度。
產(chǎn)品的預(yù)凍方法有凍干箱內(nèi)預(yù)凍法和箱外預(yù)凍法,。
箱內(nèi)預(yù)凍法是直接把產(chǎn)品放置在凍干機(jī)凍干箱內(nèi)的多層擱板上,，由凍干機(jī)的冷凍機(jī)來進(jìn)行冷凍。大量的小瓶和安瓿進(jìn)行凍干時(shí)為了進(jìn)箱和出箱方便,，一般把小瓶或安瓿分裝在若干金屬盤內(nèi),，再裝進(jìn)箱子。為了改進(jìn)熱傳遞,，有些金屬盤制成可分離式,，進(jìn)箱時(shí)把底抽走，讓小瓶直接與凍干箱的金屬板接觸,；對于不可抽低的盤子要求盤底平整,，以獲得產(chǎn)品的均一性。采用旋凍法的大血漿瓶要事先凍好后加上導(dǎo)熱用的金屬架或塊后再進(jìn)行冷凍,。
箱外預(yù)凍有二種方法,。有些小型凍干機(jī)沒有進(jìn)行預(yù)凍產(chǎn)品的裝置。只能利用低溫冰箱或酒精加干冰來進(jìn)行預(yù)凍,。另一種是的旋凍器,，它可把大瓶的產(chǎn)品邊旋轉(zhuǎn)邊冷凍成殼狀結(jié)構(gòu)。然后再進(jìn)入凍干箱內(nèi),。
還有一種特殊的離心式預(yù)凍法,，離心式凍干機(jī)就采用此法。利用在真空下液體迅速蒸發(fā),，吸收本身的熱量而凍結(jié)。旋轉(zhuǎn)的離心力防止產(chǎn)品中的氣體溢出,，使產(chǎn)品能“平靜地”凍結(jié)成一定的形狀,。
轉(zhuǎn)速一般為800轉(zhuǎn)/分左右。
冷凍會(huì)對細(xì)胞和生命體產(chǎn)生一定的破壞作用,，其機(jī)理是非常復(fù)雜的,。目前尚無統(tǒng)一的理論，
但一般認(rèn)為主要是由機(jī)械效應(yīng)和溶質(zhì)效應(yīng)引起,。
生物物質(zhì)的冷凍過程首先是從純水結(jié)冰開始，冰晶的生長逐步造成電解質(zhì)的濃縮,。隨后是低共熔混合物凝固,。zui后全部變?yōu)楣腆w。
機(jī)械效應(yīng)是細(xì)胞內(nèi)外冰晶生長而產(chǎn)生的機(jī)械力量引起的,。特別是對于有細(xì)胞膜的生命體影像較大,。一般冰晶越大,，細(xì)胞膜越易破裂，從而造成細(xì)胞死亡,；冰晶小,，對細(xì)胞膜的機(jī)械損傷也較小。
緩慢冷凍產(chǎn)生的冰晶較大,，快速冷凍產(chǎn)生的冰晶較?。痪痛硕??？焖倮鋬鰧?xì)胞的影響較小。緩慢冷凍容易引起細(xì)胞的死亡,。
溶質(zhì)效應(yīng)是由于水的凍結(jié)使間隙液體逐漸濃縮,，從而使電解質(zhì)的濃度增加，蛋白質(zhì)對電解質(zhì)是較敏感的,。電解質(zhì)濃度的增加引起蛋白質(zhì)的變性,，而使細(xì)胞死亡；另外電解質(zhì)濃度的增加會(huì)使細(xì)胞脫水而死亡,。間隙液體濃度越高,。上述原因引起的破壞也越厲害。溶質(zhì)效應(yīng)在某一溫度范圍zui為明顯,。這個(gè)溫度范圍在水的冰點(diǎn)和該液體的全部固化溫度之間,。若能以較高的速度越過這一溫度范圍，溶質(zhì)效應(yīng)所產(chǎn)生的效果就能大大減弱,。
另外冷凍時(shí)所形成的晶體大小在很大程度上也影響干燥的速率和干燥后產(chǎn)品的溶解速度,。大的冰晶容易升華，小的冰晶不利于升華,；但大的冰晶溶解慢,，小的冰晶溶解快。冰晶越小,、干燥后越能反映產(chǎn)品的原來結(jié)構(gòu),。
綜上所述，需要有一個(gè)*的冷卻速率,。以得到zui高的細(xì)胞存活率,，的產(chǎn)品物理性狀和溶解速度。當(dāng)然提高存活率與在產(chǎn)品中加入抗低溫劑（保護(hù)劑之一）還有很大的關(guān)系,。列如甘油,、二甲亞砜、糖類等。這些抗低溫物質(zhì)能幫助產(chǎn)品擴(kuò)大*冷卻速率的范圍,，以便使更多的細(xì)胞存活下來,。
為了獲的不同的降溫速度。就要采取不同的預(yù)凍方法,；列如有時(shí)需裝箱之后才開始凍干箱的降溫,，有時(shí)需讓機(jī)器預(yù)先降到低溫，再將產(chǎn)品裝入凍干箱內(nèi),。
預(yù)凍的目的也是為了固定產(chǎn)品,，以便在真空下進(jìn)行升華。如果沒有凍實(shí),。則抽真空時(shí)產(chǎn)品會(huì)冒出瓶外來,，沒有一定的形狀；如果冷的過低,，則不僅浪費(fèi)了能源和時(shí)間,，而且對某些產(chǎn)品還會(huì)降低存活率。
因此預(yù)凍之前應(yīng)確定三個(gè)數(shù)據(jù),。其一是預(yù)凍的速率,，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品不同而試驗(yàn)出一個(gè)*冷凍速率。其二是預(yù)凍的zui低溫度,，應(yīng)根據(jù)改產(chǎn)品的共熔點(diǎn)來決定,，預(yù)凍的zui低溫度應(yīng)低于共熔點(diǎn)的溫度。其三是預(yù)凍的時(shí)間,，根據(jù)機(jī)器的情況來決定,，保證抽真空之前所有產(chǎn)品均已凍實(shí)。不致因抽真空而冒出瓶外,，凍干箱的每一板層之間,，每一板層的各部分之間溫差越小，則預(yù)凍的時(shí)間可以相應(yīng)縮短,，一般產(chǎn)品的溫度達(dá)到預(yù)凍zui低溫度之后1－2小時(shí)即可開始抽真空升華,。
第五節(jié)產(chǎn)品的*階段干燥
產(chǎn)品的干燥可分為二個(gè)階段，在產(chǎn)品內(nèi)的凍結(jié)冰消失之前稱*階段干燥,、也叫作解吸干燥階段,。
產(chǎn)品在升華時(shí)要吸收熱量，一克冰全部變成水蒸汽大約需要吸收670卡左右的熱量,，因此升華階段必須對產(chǎn)品進(jìn)行加熱,。但對產(chǎn)品的加熱量是有限度的，不能使產(chǎn)品的溫度超過其自身共熔點(diǎn)溫度,。升華的產(chǎn)品如果低于共熔點(diǎn)溫度過多,，則升華的速率降低,，升華階段的時(shí)間會(huì)延長；如果高于共熔點(diǎn)溫度,，則產(chǎn)品會(huì)發(fā)生熔化，干燥后的產(chǎn)品將發(fā)生體積縮小,，出現(xiàn)氣泡,，顏色加深，溶解困難等現(xiàn)象,。因此升華階段產(chǎn)品的溫度要求接近共熔點(diǎn)溫度,，但又不能超過共熔點(diǎn)溫度。
由于產(chǎn)品升華時(shí),，升華面不是固定的,。而是在不斷的變化，并且隨著升華的進(jìn)行,，凍結(jié)產(chǎn)品越來越少,。因此造成對產(chǎn)品溫度測量的困難，利用溫度計(jì)來測量均會(huì)有一定的誤差,。
可以利用氣壓測量法來確定升華時(shí)產(chǎn)品的溫度,，把凍干箱和冷凝器之間的閥門迅速地關(guān)閉1－2秒的時(shí)間（切不可太長）。然后又迅速打開,，在關(guān)閉的瞬間觀察凍干箱內(nèi)的壓強(qiáng)升高情況,，計(jì)下壓強(qiáng)升高到某一點(diǎn)的zui高數(shù)值。從冰的不同溫度的飽和蒸汽壓曲線或表上可以查出相應(yīng)數(shù)值,，這個(gè)溫度值就是升華時(shí)產(chǎn)品的溫度,。
產(chǎn)品的溫度也能通過對升華產(chǎn)品的電阻的測量來推斷。如果測得產(chǎn)品的電阻大于共熔點(diǎn)時(shí)的電阻數(shù)值,，則說明產(chǎn)品的溫度低于共熔點(diǎn)的溫度,；如果測得的電阻接近共熔點(diǎn)時(shí)的電阻數(shù)值，則說明產(chǎn)品溫度已接近或達(dá)到共熔點(diǎn)的溫度,。
冷凍干燥時(shí)凍干箱內(nèi)的壓強(qiáng),，過去認(rèn)為是越低越好，現(xiàn)在則認(rèn)為不是越低越好,，而是要控制在一定的范圍之內(nèi),。
壓強(qiáng)低當(dāng)然有利于產(chǎn)品內(nèi)冰的升華。但由于壓強(qiáng)太低時(shí)對傳熱不利,，產(chǎn)品不易獲得熱量,，升華速率反而降低。實(shí)驗(yàn)標(biāo)明：在凍干箱的壓強(qiáng)低于0.1毫巴時(shí),，氣體的對流傳熱小到可以忽略不計(jì),；而壓強(qiáng)大于0.1毫巴時(shí)，氣體的對流傳熱就明顯增加。在同樣的板層溫度下,，壓強(qiáng)高于0.1毫巴時(shí),，產(chǎn)品容易獲得熱量，因而升華速率增加,。
但是,，當(dāng)壓強(qiáng)太高時(shí)，產(chǎn)品內(nèi)冰的升華速率減慢,，產(chǎn)品吸熱量降減少,。于是產(chǎn)品自身的溫度上升，當(dāng)高于共熔點(diǎn)溫度時(shí),，產(chǎn)品將發(fā)生熔化,，造成凍干失敗。
凍干箱的合適壓強(qiáng)一般認(rèn)為是在0.1~0.3毫巴之間,，在這個(gè)壓強(qiáng)范圍內(nèi),，既利于熱量的傳遞又利于升華的進(jìn)行。超過0.3毫巴時(shí),，產(chǎn)品可能熔化,，此時(shí)應(yīng)發(fā)出真空報(bào)警信號(hào)，切斷對產(chǎn)品的加熱,，甚至啟動(dòng)冷凍機(jī)對凍干箱進(jìn)行降溫,，以保護(hù)產(chǎn)品不致發(fā)生熔化。
凍干箱內(nèi)的壓強(qiáng)是由空氣的分壓強(qiáng)和水蒸汽的分壓強(qiáng)組成的,，因此要使用能測量全壓強(qiáng)的熱真空計(jì)來測量真空度,；而不宜使用壓縮式真空計(jì)，以水銀為介質(zhì)的壓縮式真空計(jì)由于水銀蒸汽有害產(chǎn)品應(yīng)禁止使用,。
1克冰在壓強(qiáng)0.1毫巴時(shí)大約能產(chǎn)生10000升體積的蒸汽,，為了排除大量的水蒸汽，光靠機(jī)械真空泵排除是不行的,。冷凝器作為冷卻使大量水蒸汽凝結(jié)在其內(nèi)部的制冷表面上,，因此冷凝器實(shí)際上起著水蒸汽泵的作用。大量水蒸汽凝結(jié)時(shí)放出的熱量能使冷凝器的溫度發(fā)生回升,，這是正常的現(xiàn)象,。但由于冷凝器冷凍機(jī)的制冷能力不夠，冷凝器吸附水蒸汽的表面太小,，或?qū)Ξa(chǎn)品提供熱量過多而產(chǎn)生過多的水蒸汽等原因,，會(huì)引起冷凝器溫度的過度回升。當(dāng)發(fā)生這種情況時(shí),。凍干箱和冷凝器之間的水蒸汽壓力差減小,，從而導(dǎo)致升華速率的降低,；與此同時(shí)凍干機(jī)系統(tǒng)內(nèi)水蒸汽的分壓強(qiáng)增強(qiáng)，使真空度惡化,，進(jìn)而又引起升華速率的減慢,，產(chǎn)品吸收熱量減少，產(chǎn)品溫度上升,，致使產(chǎn)品發(fā)生熔化,，凍干失敗。
因此為了冷凍干燥出好的產(chǎn)品,，需要保持系統(tǒng)內(nèi)良好而穩(wěn)定的真空度。需要冷凝器始終能低于-40℃以下的低溫,，因?yàn)?40℃時(shí)冰的蒸汽壓為0.1毫巴左右,。
在升華干燥階段，凍干箱的板層是產(chǎn)品熱量的來源,。板層溫度高,，產(chǎn)品獲得的熱量就多；板層溫度低,，產(chǎn)品獲得的熱量就少,；板層溫度過高，產(chǎn)品獲得過多的熱量使產(chǎn)品發(fā)生熔化,；板層溫度過低,，產(chǎn)品得不到足夠的熱量會(huì)延長升華干燥時(shí)間。因此,，板層的溫度應(yīng)進(jìn)行合理的控制,。
板層溫度的高低應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品溫度、凍干箱的壓強(qiáng)（即凍干箱的真空度）,、冷凝器溫度三個(gè)因素來確定,。如果在升華干燥的時(shí)候，產(chǎn)品的溫度低于該產(chǎn)品的共熔點(diǎn)溫度較多,，凍干箱內(nèi)的壓強(qiáng)小于真空報(bào)警設(shè)定的壓強(qiáng)較多,，冷凝器溫度也低于-40℃較多，則板層的加熱溫度還可以繼續(xù)提高,。如果板層溫度提高到某一數(shù)值之后產(chǎn)品的溫度已接近共熔點(diǎn)溫度,，或者凍干箱的壓強(qiáng)上升到接近真空報(bào)警的數(shù)值或者冷凝器溫度回升到-40℃，則板層溫度不可再繼續(xù)提高,，不然會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)的情況,。
實(shí)際上升華時(shí)板層溫度的高低還與凍干機(jī)的性能有關(guān)，性能較好的凍干機(jī),，板層的加熱溫度可以升得高一些,。
升華階段時(shí)間的長短與下列因素有關(guān)：
產(chǎn)品的品種：有些產(chǎn)品容易干燥,，有些產(chǎn)品不容易干燥。一般來說,，共熔點(diǎn)溫度較高的產(chǎn)品容易干燥,，升華的時(shí)間短些。
產(chǎn)品的分裝厚度：正常的干燥速率大約每小時(shí)使產(chǎn)品下降1毫米的厚度,。因此分裝厚度大,，升華時(shí)間也長。
升華時(shí)提供的熱量：升華時(shí)若提供的熱量不足,，則會(huì)減慢升華速率,，延長升華階段的時(shí)間。當(dāng)然熱量也不能過多地提供,。
凍干機(jī)本身的性能,，這包括凍干機(jī)的真空性能，冷凝器的溫度和效能,，甚至機(jī)器構(gòu)造的幾何形狀等,，性能良好的凍干機(jī)使升華階段的時(shí)間較短些。
在產(chǎn)品的*階段時(shí),，除了要保持凍結(jié)產(chǎn)品的溫度不能超過共熔點(diǎn)以外,，還要保持已干燥的產(chǎn)品溫度不能超過崩解溫度。
所謂崩解溫度是對已經(jīng)干燥的產(chǎn)品而言的,。已干燥的產(chǎn)品應(yīng)該是疏松多亂,，保持一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，以便下層凍結(jié)產(chǎn)品中升華的水蒸汽順利通過,，使全部的產(chǎn)品都良好的干燥,。
但某些已干燥的產(chǎn)品當(dāng)溫度達(dá)到某一數(shù)值時(shí)會(huì)失去剛性，發(fā)生類似崩潰的現(xiàn)象,，失去了疏松多亂的性質(zhì),，使干燥產(chǎn)品有些發(fā)粘。比重增加,，顏色加深,。發(fā)生這種變化的溫度就叫做崩解溫度。
干燥產(chǎn)品發(fā)生崩解之后,，阻礙或影響下層凍結(jié)產(chǎn)品升華的水蒸汽的通過,，于是升華速度減慢凍結(jié)產(chǎn)品吸收熱量減少，由板層繼續(xù)供給的熱量就有多余,。將會(huì)造成凍結(jié)產(chǎn)品溫度上升,，產(chǎn)品發(fā)生熔化發(fā)泡現(xiàn)象。
崩解溫度與產(chǎn)品的種類和性質(zhì)有關(guān),，因此應(yīng)該合理的選擇產(chǎn)品的保護(hù)劑,，使崩解溫度盡可能高一些,，例如產(chǎn)品的崩解溫度應(yīng)高于該產(chǎn)品的共熔點(diǎn)溫度。
崩解溫度一般由試驗(yàn)來確定,，通過顯微冷凍干燥試驗(yàn)可以觀察到崩解現(xiàn)象,，從而確定崩解溫度。
第六節(jié)產(chǎn)品的第二階段干燥
一旦產(chǎn)品內(nèi)冰升華完畢,，產(chǎn)品的干燥變進(jìn)入了第二階段,。在該階段雖然產(chǎn)品內(nèi)不存在凍結(jié)冰，但產(chǎn)品內(nèi)還存在10％左右的水份,，為了使產(chǎn)品達(dá)到合格的殘余水份含量,，必須對產(chǎn)品進(jìn)一步的干燥。
在解吸階段,，可以使產(chǎn)品的溫度迅速地上升到該產(chǎn)品的zui高允許溫度,，并在該溫度一直維持到凍干結(jié)束為止。迅速提高產(chǎn)品溫度有利于降低產(chǎn)品殘余水份含量和縮短解吸干燥的時(shí)間,。產(chǎn)品的允許溫度視產(chǎn)品的品種而定，一般為25℃－40℃左右,。病毒性產(chǎn)品為25℃,，細(xì)菌性產(chǎn)品為30℃，血清,、抗菌素等可高達(dá)40℃,。
在解吸干燥階段由于產(chǎn)品內(nèi)逸出水份的減少，冷凝器溫度的下降又引起系統(tǒng)內(nèi)水蒸汽壓力的下降,，這樣往往使凍干箱的總壓力下降到低于0.1毫巴,，這就使凍干箱內(nèi)對流的熱傳遞幾乎消失。因此,，即使板層的溫度已加熱到產(chǎn)品的zui高允許溫度,，但由于傳熱不良，產(chǎn)品溫度上升很緩慢,。
為了改進(jìn)凍干箱傳熱,，使產(chǎn)品溫度較快地達(dá)到zui高允許溫度，以縮短解吸干燥階段時(shí)間,。要對凍干箱內(nèi)的壓強(qiáng)進(jìn)行控制,，控制的壓強(qiáng)范圍在0.15~0.3毫巴之間。一般使用校正漏孔法對凍干箱內(nèi)的壓強(qiáng)進(jìn)行控制,。在凍干機(jī)的真空系統(tǒng)上（大都在凍干箱上）,，安裝一個(gè)人為的能校正的漏孔，由真空儀表進(jìn)行控制,；當(dāng)凍干箱壓強(qiáng)下降到低于真空儀表的下限設(shè)定值時(shí),，漏孔電磁閥打開,，向凍干箱放入干燥滅菌的惰性氣體，于是凍干箱內(nèi)的壓強(qiáng)上升,，當(dāng)壓強(qiáng)上升到真空儀表的上限設(shè)定值時(shí)漏孔電磁閥關(guān)閉,，停止進(jìn)氣，凍干箱內(nèi)壓強(qiáng)又下降,，如此使凍干箱內(nèi)的壓強(qiáng)控制在設(shè)定范圍內(nèi),。
壓強(qiáng)的控制也可采用間歇開關(guān)凍干箱和冷凝器之間閥門的方法，真空泵間歇運(yùn)轉(zhuǎn)的方法,。以及冷凝器冷凍機(jī)間歇運(yùn)轉(zhuǎn)的方法等,。
一旦產(chǎn)品溫度達(dá)到許可溫度之后，為了進(jìn)一步降低產(chǎn)品內(nèi)的殘余水份含量,，高真空的恢復(fù)是十分必要的,。這時(shí)上述控制壓強(qiáng)的方法應(yīng)停止使用。與凍干箱恢復(fù)高真空的同時(shí),，冷凝器由于負(fù)荷減少溫度下降也達(dá)到了zui低的極限溫度,。這樣使凍干箱和冷凝器之間水蒸汽壓力差達(dá)到了zui大值。這樣的狀況非常有利于產(chǎn)品內(nèi)殘余水份的逸出,，一般應(yīng)在狀況不小于2小時(shí)的時(shí)間,，時(shí)間越長產(chǎn)品內(nèi)殘余水份的含量越低。
解吸階段的時(shí)間長短取決于下列因素：
產(chǎn)品的品種：產(chǎn)品不同,，干燥的難易不同,，同時(shí)產(chǎn)品不同，zui高許可溫度也不同,，zui高許可溫度較高的產(chǎn)品,，時(shí)間可相應(yīng)短些。
殘余水份的含量：殘余水份的含量要求低的產(chǎn)品,，干燥時(shí)間較長,。產(chǎn)品的殘余水份的含量應(yīng)有利于該產(chǎn)品的長期存放，太高太低均不好,。應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)來確定,。
凍干機(jī)的性能：在解吸階段后期能達(dá)到的真空度高，冷凝器的溫度低的凍干機(jī),，其解吸干燥的時(shí)間可短些,。
是否采用壓強(qiáng)控制法：如果采用壓強(qiáng)控制法，則改進(jìn)了傳熱,，使產(chǎn)品達(dá)到zui高許可溫度的時(shí)間縮短,，吸解干燥的時(shí)間也縮短。
zui后,，凍干是否可以結(jié)束是這樣來確定的：產(chǎn)品溫度已達(dá)到zui高許可溫度,，并在這個(gè)溫度保持2小時(shí)以上的時(shí)間,；關(guān)閉凍干箱和冷凝器之間的閥門，注意觀察凍干箱的壓力升高情況（這時(shí)關(guān)閉的時(shí)間應(yīng)長些,，約30秒到60秒）,。如果凍干箱內(nèi)的壓力沒有明顯的升高，則說明干燥已基本完成,，可以結(jié)束凍干,。如果壓力有明顯升高，則說明還有水份逸出,，要延長時(shí)間繼續(xù)進(jìn)行干燥,。直到關(guān)閉凍干箱冷凝器之間的閥門之后無明顯上升為止。
第七節(jié)影響干燥過程的因素
冷凍干燥過程實(shí)際上是水的物質(zhì)變化及其轉(zhuǎn)移過程,。含有大量水份的生物制品首先凍結(jié)成固體,，然后在真空狀態(tài)下固態(tài)冰直接升華成水蒸汽，水蒸汽又在冷凝器內(nèi)凝華成冰霜,，干燥結(jié)束后冰霜熔化排出,。在凍干箱內(nèi)得到了需要的冷凍干燥產(chǎn)品，干燥過程如圖十七所示,。
凍干過程有二個(gè)放熱過程和二個(gè)吸收過程：液體生物制品放出熱量凝固成固體生物制品,，固體生物制品在真空下吸收熱量升華成水蒸汽。水蒸汽在冷凝器中放出熱量凝華成冰霜,，凍干結(jié)束后冰霜在冷凝器中吸收熱量熔化成水,。
整個(gè)凍干過程中進(jìn)行著熱量質(zhì)量的傳遞現(xiàn)象,。熱量的傳遞貫穿冷凍干燥的全過程中,。預(yù)凍階段：干燥的*階段和第二階段以及化霜階段均進(jìn)行著熱量的傳遞；質(zhì)量的傳遞僅在干燥階段進(jìn)行,，凍干箱制品中產(chǎn)生的水蒸汽到冷凝器內(nèi)凝華成冰霜的過程,，實(shí)際上也是質(zhì)量傳遞的過程，只有發(fā)生了質(zhì)量的傳遞產(chǎn)品才能獲得干燥,。在干燥階段,，熱的傳遞是為了促進(jìn)質(zhì)的傳遞，改善熱的傳遞也能改善質(zhì)的傳遞,。
如果在產(chǎn)品的升華過程中不提供熱量,，那么產(chǎn)品由于升華吸收自身的熱量使溫度下降，升華速率也逐漸下降,，直到產(chǎn)品溫度相等于冷凝器的表面溫度,，干燥便停止進(jìn)行，這時(shí)從凍結(jié)產(chǎn)品到冷凝器表面的水蒸汽分子數(shù)與從冷凝器表面返回到凍結(jié)產(chǎn)品的水蒸汽分子數(shù)相等,，凍干箱與冷凝器之間的水蒸汽壓力等于零,，達(dá)到平衡狀態(tài),。
不如果一個(gè)外界熱量加到凍結(jié)產(chǎn)品上，這個(gè)平衡狀態(tài)被破壞,，凍結(jié)產(chǎn)品的溫度就高于冷凝器表面的溫度,，凍干箱和冷凝器之間便產(chǎn)生了水蒸汽壓力差。形成了從凍干箱流向冷凝器的水蒸汽流,。由于冷凝器制冷的表面凝華水蒸汽為冰霜,，使冷凝器內(nèi)的水蒸汽不斷地被吸附掉，冷凝器內(nèi)便保持較低的蒸汽壓力,；而凍干箱內(nèi)流走的水蒸汽又不斷被產(chǎn)品中發(fā)生的水蒸汽得到補(bǔ)充,，維持凍干箱內(nèi)較高的水蒸汽壓力。這一過程的不斷進(jìn)行,，使產(chǎn)品不斷得到了干燥,。
升華首先從產(chǎn)品的表面開始，在干燥進(jìn)行了一段時(shí)間之后,，在凍結(jié)產(chǎn)品上面形成了一層已干燥的產(chǎn)品,，產(chǎn)生了干燥產(chǎn)品與凍結(jié)產(chǎn)品之間的交界面。交界面隨著干燥的進(jìn)行不斷下降,，直到升華完畢交界面消失,。當(dāng)產(chǎn)生了交界面之后，水分子要穿越這層已干燥的產(chǎn)品才能進(jìn)入空間,；水分子跑出交界面之后,，進(jìn)入已經(jīng)干燥產(chǎn)品的某一間隔內(nèi)。以后可能還要穿過許多這樣的間隔后,，才能從產(chǎn)品的縫隙進(jìn)入空間,。也可以經(jīng)過一些轉(zhuǎn)折又回到凍結(jié)產(chǎn)品之中，干燥產(chǎn)品內(nèi)的間隔有時(shí)象迷宮一樣,。
當(dāng)水分子跑出產(chǎn)品表面以后,，它的運(yùn)動(dòng)路徑還很曲折?？赡芘c玻璃瓶壁碰撞,，可能凍干機(jī)的金屬板壁碰撞，也經(jīng)常發(fā)生水分子之間的相互碰撞,，然后進(jìn)入冷凝器內(nèi),。當(dāng)水分子與冷凝器的制冷表面發(fā)生碰撞時(shí)，由于該表面的溫度很低,，低溫表面吸收了水分子的能量,，這樣水分子便失去了動(dòng)能，使其沒有能量再離開冷凝器的制冷表面，于是水分子被“捕獲”了,。大量水分子捕獲后在冷凝器表面形成一層冰霜,，這樣就降低了系統(tǒng)內(nèi)的水蒸汽壓力。使凍干箱的水蒸汽不斷的流向冷凝器,。隨著時(shí)間的延長,，凍干箱內(nèi)不斷對產(chǎn)品進(jìn)行加熱以及冷凝器的持久工作，產(chǎn)品逐漸得到了干燥,。
干燥的速率與凍干箱和冷凝器之間的水蒸汽壓力差成正比,，與水蒸汽流動(dòng)的阻力成反比。水蒸汽壓力差越大,，流動(dòng)的阻力越小,，則干燥的速率越快。水蒸汽的壓力差取決與冷凝器的有效溫度和產(chǎn)品溫度的溫度差,。因此要盡可能地降低冷凝器的有效溫度和zui大限度地提高產(chǎn)品的溫度,。
水蒸汽的流動(dòng)阻力來自以下幾個(gè)方面：
產(chǎn)品內(nèi)部的阻力，水分子通過已經(jīng)干燥的產(chǎn)品層的阻力,。這個(gè)阻力的大小與干燥層的結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品的種類,、成份、濃度,、保護(hù)劑等有關(guān),。
容器的阻力，容器的阻力主來自瓶口之處,，因?yàn)槠靠诘慕孛孑^小,，瓶口處可能還有某些物品。例如：帶槽的橡皮塞,、紗布等,，瓶口截面大，則阻力小,。
機(jī)器本身的阻力,。主要是凍干箱與冷凝器之間管道的阻力,，管道粗,、短、直則阻力小,。另外阻力還與凍干箱的結(jié)構(gòu)和幾何形狀有關(guān),。
提高凍干箱內(nèi)產(chǎn)品的溫度，能增加凍干箱內(nèi)與水蒸汽壓力,，加速水蒸汽流向冷凝器,，加快質(zhì)的傳遞，增加干燥速率。但是提高產(chǎn)品的溫度是有一定限度的,，不能使產(chǎn)品溫度超過共熔點(diǎn)的溫度,。
降低冷凝器的溫度。也就降低了冷凝器內(nèi)水蒸汽的壓力,，也能加速水蒸汽從凍干箱流向冷凝器,。同樣能加快質(zhì)的傳遞，提高干燥速率,。但是更多的降低冷凝器的溫度需增加投資和運(yùn)行費(fèi)用,。
減少水蒸汽的流動(dòng)阻力也能加快質(zhì)的傳遞，提高干燥速率,。減小產(chǎn)品的分裝厚度,；合理的設(shè)計(jì)瓶、塞,、減少瓶口阻力,；合理的設(shè)計(jì)凍干機(jī)，減少機(jī)器的管道阻力,；選擇合適的濃度和保護(hù)劑,，使干燥產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)疏松多亂，減少干燥層的阻力,；試驗(yàn)*的預(yù)凍方法,，造成有利于升華的冰晶結(jié)構(gòu)等。這些方法均能促進(jìn)質(zhì)的傳遞,，提高干燥速率,。
第八節(jié)凍干曲線時(shí)序的制定
生物制品的冷凍干燥產(chǎn)品，需要有一定的物理形態(tài),；均勻的顏色,、合格的殘余水份含量、良好的溶解性,、高的存活率或效價(jià),、長的保存期。因此,，不僅要對制苗過程和凍干后的密封保存進(jìn)行控制,。更重要的是對冷凍干燥過程的每一階段的各參數(shù)進(jìn)行全面的控制，才能得到的產(chǎn)品,。凍干曲線和時(shí)序就是進(jìn)行冷凍干燥過程控制的基本依據(jù),。
凍干曲線和時(shí)序不僅是手工操作凍干機(jī)的依據(jù)，而且也是自動(dòng)控制凍干機(jī)操作的依據(jù),。例如,，利用凸輪法和滾筒法進(jìn)行凍干機(jī)的自動(dòng)控制時(shí),，凸輪和滾筒的刻劃依據(jù)就是凍干曲線和時(shí)序，在用微處理機(jī)對凍干機(jī)進(jìn)行控制時(shí),，操作程序的編制依據(jù)也是凍干曲線和時(shí)序,，按照微機(jī)的一定要求把凍干曲線和時(shí)序用操作鍵盤輸入微機(jī)的貯存器內(nèi)。
凍干曲線是凍干箱板層溫度與時(shí)間之間的關(guān)系曲線,。一般以溫度為縱坐標(biāo),，時(shí)間為橫坐標(biāo)。它反映了在凍干過程中,，不同時(shí)間板層溫度的變化情況,。
凍干時(shí)序是在凍干過程中不同時(shí)間，各種設(shè)備的啟閉運(yùn)行情況,。
制定凍干曲線以板層為依據(jù)是因?yàn)楫a(chǎn)品溫度是受板層溫度支配的,。控制了板層溫度也就控制了產(chǎn)品溫度,。制定凍干曲線要考慮下列因素：
產(chǎn)品的品種：產(chǎn)品不同則共熔點(diǎn)亦不同,，共熔點(diǎn)低的產(chǎn)品要求預(yù)凍的溫度低；加熱時(shí)板層的溫度亦相應(yīng)要低些,。有些產(chǎn)品受冷凍的影響較大,，有些產(chǎn)品則影響較小,；一般細(xì)菌性的產(chǎn)品受冷凍的影響較大,，病毒性的產(chǎn)品受冷凍的影響較小。要根據(jù)試驗(yàn)找出一個(gè)產(chǎn)品的*冷凍速率,，以獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品和較短的冷凍干燥時(shí)間,。另外產(chǎn)品不同，對殘余水份的要求也不同,。為了長期保存產(chǎn)品,，有些產(chǎn)品要求殘余水份含量低些。有些則要求高些,。殘余水份含量要求低的產(chǎn)品,，凍干時(shí)間需長些。殘余水份含量要求高的產(chǎn)品,，凍干時(shí)間可縮短,。
裝量的多少也影響著凍干曲線的制定。一個(gè)是總裝量的多少,，一個(gè)是每一容器內(nèi)產(chǎn)品裝量的多少,。裝量多的凍干時(shí)間也長,。
容器的品種也是需要考慮的因素,，底部平整和較清潔的瓶子傳熱較好。底部不平或玻璃厚的瓶子傳熱較差，后者顯然凍干時(shí)間較長,。
凍干機(jī)性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到凍干曲線的制定,，凍干機(jī)有各種不同的型號(hào)，因此它們的性能也各不相同,。有些機(jī)器的性能好,，例如板層之間，每板層的各部分之間溫差?。焕淠鞯臏囟鹊?，冰負(fù)荷能力大,；凍干箱與冷凝器之間的水蒸汽流動(dòng)阻力小,；真空泵抽速快,，真空度好而穩(wěn)定。有些機(jī)器則差一些,。因此盡管是同一產(chǎn)品,。當(dāng)用不同型號(hào)的凍干機(jī)進(jìn)行凍干時(shí)，曲線也是不一樣的,，照搬其它型號(hào)機(jī)器的凍干曲線不一定能凍出好的產(chǎn)品來,。
制定凍干曲線和時(shí)序時(shí)要確定下列數(shù)據(jù)：
1.預(yù)凍速度
預(yù)凍速度大部分機(jī)器不能進(jìn)行控制，因此只能以預(yù)凍溫度和裝箱時(shí)間來決定預(yù)凍的速率,，要求預(yù)凍的速率快,，則凍干箱先降至降低的溫度，然后才讓產(chǎn)品進(jìn)箱,；要求預(yù)凍的速率慢,，則產(chǎn)品進(jìn)箱之后在讓凍干箱降溫。
2.預(yù)凍的zui低溫度
這個(gè)溫度取決于產(chǎn)品的共熔點(diǎn)溫度,，預(yù)凍zui低溫度應(yīng)低于該產(chǎn)品的共熔點(diǎn)溫度。
3.預(yù)凍的時(shí)間
產(chǎn)品裝量多,，使用的容器底厚而不平整,，不是把產(chǎn)品直接放在凍干箱板層上凍干，凍干箱冷凍機(jī)能力差,，每一板層之間以及每一板層的個(gè)部分之間溫差大的機(jī)器,，則要求預(yù)凍時(shí)間長些。為了使箱內(nèi)每一瓶產(chǎn)品全部凍實(shí),，一般要求在樣品的溫度達(dá)到預(yù)定的zui低溫度之后再保持1－2小時(shí)的時(shí)間,。
4.冷凝器降溫的時(shí)間
冷凝器要求在預(yù)凍末期,，預(yù)凍尚未結(jié)束,，抽真空之前開始降溫,。之前多少時(shí)間要由冷凝器機(jī)器的降溫性能來決定。要求在預(yù)凍結(jié)束抽真空的時(shí)候,，冷凝器的溫度要達(dá)到-40℃左右,。好的機(jī)器一般之前半小時(shí)開始降溫,。
冷凝器的降溫通常從開始之后一直持續(xù)到凍干結(jié)束為止,。溫度始終應(yīng)在-40℃以下,。
5.抽真空時(shí)間
預(yù)凍結(jié)束就是開始抽真空的時(shí)間,，要求在半小時(shí)左右的時(shí)間真空度能達(dá)到1×10-4毫巴,。
抽真空的同時(shí),，也是凍干箱冷凝器之間的真空閥打開的時(shí)候,，真空泵和真空閥門打開同樣一直持續(xù)到凍干結(jié)束為止,。
6.預(yù)凍結(jié)束的時(shí)間
預(yù)凍結(jié)束就是凍干箱冷凍機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，通常在抽真空的同時(shí)或真空抽到規(guī)定要求時(shí)停止冷凍機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn),。
7.開始加熱時(shí)間
一般認(rèn)為開始加熱的時(shí)間（實(shí)際上抽真空開始升華即已開始）。開始加熱是在真空度達(dá)到1×10-1毫巴之后（接近1×10-1毫米汞柱）,，有些凍干機(jī)利用真空繼電器自動(dòng)接通加熱,，即空度達(dá)到1×10-1毫巴時(shí)，加熱便自動(dòng)開始,；有些凍干機(jī)是在抽真空之后半小時(shí)開始加熱,，這時(shí)真空度已達(dá)到1×10-1毫巴甚至更高。
8.真空報(bào)警工作時(shí)間
由于真空度對于升華是極其重要的,，因此新式的凍干機(jī)均設(shè)有真空報(bào)警裝置,。真空報(bào)警裝置的工作時(shí)間在加熱開始之時(shí)到校正漏孔使用之前，或從一開始一直使用到凍干結(jié)束,。
一旦在升華過程中真空度下降而發(fā)生真空報(bào)警時(shí),，一方面發(fā)出報(bào)警信號(hào)，一方面自動(dòng)切斷凍干箱的加熱,。同時(shí)還啟動(dòng)凍干箱的冷凍機(jī)對產(chǎn)品進(jìn)行降溫,，以保護(hù)產(chǎn)品不致發(fā)生熔化。
9.校正漏孔的工作時(shí)間
校正漏孔的目的是為了改進(jìn)凍干箱內(nèi)的熱量傳遞,，通常在第二階段工作時(shí)使用,，繼續(xù)恢復(fù)高真空狀態(tài)。使用時(shí)間的長短由產(chǎn)品的品種,、裝量和調(diào)定的真空度的數(shù)值所決定,。
10.產(chǎn)品加熱的zui高許可溫度
板層加熱的zui高許可溫度根據(jù)產(chǎn)品來決定，在升華時(shí)板層的加熱溫度可以超過產(chǎn)品的zui高許可溫度因?yàn)檫@時(shí)產(chǎn)品仍停留在低溫階段,，提高板層溫度可促進(jìn)升華,；但凍干后期板層溫度需下降到與產(chǎn)品的zui高許可溫度相一致。由于傳熱的溫差,，板層的溫度可比產(chǎn)品的zui高許可溫度略高少許。
11.凍干的總時(shí)間
凍干的總時(shí)間是預(yù)凍時(shí)間,，加上升華時(shí)間和第二階段工作的時(shí)間?？倳r(shí)間確定，凍干結(jié)束時(shí)間也確定,。
這個(gè)時(shí)間根據(jù)產(chǎn)品的品種，瓶子的品種,、裝箱方式,、裝量,、機(jī)器性能等來決定,，一般冷凍工作的時(shí)間較長，在18－24小時(shí)左右,，有些特殊的產(chǎn)品需要幾天的時(shí)間。
第九節(jié)凍干的后處理
產(chǎn)品在凍干箱內(nèi)工作完畢之后,，需要開箱取出產(chǎn)品，并且干燥的產(chǎn)品進(jìn)行密封保存,。
由于凍干箱內(nèi)在干燥完畢時(shí)仍處于真空狀態(tài)。因此產(chǎn)品出箱必須放入空氣,，才能打的開箱門取出產(chǎn)品,，放入的空氣應(yīng)是無菌干燥空氣。
由于產(chǎn)品的保存要求各不相同,，因此出箱時(shí)的處理也各不相同。有些產(chǎn)品僅需放入無菌干燥空氣,，然后出箱密封保存即可,；有些產(chǎn)品需充氮保存，在出箱時(shí)放入氮?dú)?，出箱后再充氮密封保存,；有些產(chǎn)品需真空保存,，在出箱后再重新抽真空密封保存,。
干燥的產(chǎn)品一旦暴露在空氣中,，很快會(huì)吸收空氣中的水份而潮解；特別是在潮濕的天氣,，使本來已干燥的產(chǎn)品又增加含水量,。因此，產(chǎn)品一出箱就應(yīng)迅速的封口,，如果因數(shù)量多而封口時(shí)間太長的話,，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧┗蚍峙鱿浠蜣D(zhuǎn)移到另一個(gè)干燥柜中。
冷凍干燥的產(chǎn)品由于是真空下干燥的。因此不受氧氣的影響,，在出箱時(shí)由于放入空氣,。空氣中的氧氣會(huì)立即侵入干燥產(chǎn)品的縫隙中,，一些活性的基因會(huì)很快與氧結(jié)合,，對產(chǎn)品產(chǎn)生不可挽回的影響。即使再抽真空也無濟(jì)于事,，因?yàn)檫@是不可逆的氧化作用,。如果出箱時(shí)放入惰性氣體。例如氮?dú)?，出箱后氧氣就不易侵入產(chǎn)品的縫隙。然后再用氮?dú)廒s走產(chǎn)品容量內(nèi)的空氣,，再封口,，則產(chǎn)品受氧損害的程度能減輕,。zui根本解決趕走產(chǎn)品受空氣中水份和氧氣影響的辦法是采用箱內(nèi)加塞的辦法,。該方法需采用特殊裝置的凍干箱和特制的瓶與塞互相配合,，瓶與塞如圖二十一所示，塞子需穩(wěn)定的放置在瓶子之上,，但未塞緊而是塞上一半,，俗稱為半加塞。由于塞子上有一些可通氣的缺口和小孔,，因此并不影響冰的升華,。在產(chǎn)品干燥完畢之后，可以在真空下或在放入惰性氣體的情況下開動(dòng)凍干箱的機(jī)械裝置使整箱的塞子全部壓緊,，然后放入空氣出箱,，再將瓶塞壓上鋁帽或封蠟使密封性更好。
箱內(nèi)加塞的機(jī)械裝置是在凍干箱內(nèi)特殊設(shè)計(jì)的,，按加塞的動(dòng)力不同可分為液壓和氣動(dòng)二種方法,。液壓有手動(dòng)液壓和電動(dòng)液壓二種。手動(dòng)液壓是利用手工壓千斤頂,，借千斤頂?shù)牧α縼韷喝肴?。電?dòng)液壓是借助馬達(dá)的力量；氣壓有壓縮空氣和真空負(fù)壓二種,，壓縮空氣是利用空壓機(jī)的壓縮空氣力量來壓入塞子,。真空負(fù)壓是利用凍干箱的真空狀態(tài),，把外界空氣放入箱內(nèi)的特殊橡皮口袋，使橡皮口袋在真空下產(chǎn)生壓力來加塞,。根據(jù)設(shè)計(jì)的不同,，凍干箱內(nèi)的板層又有固定式和活動(dòng)式二種。固定式的設(shè)計(jì)：凍干箱內(nèi)放置產(chǎn)品的板層不動(dòng),，另有一塊可上下活動(dòng)的板來壓塞子,；活動(dòng)式的設(shè)計(jì)：凍干箱放置產(chǎn)品的板層可上下活動(dòng)，壓塞子也靠板層本身?，F(xiàn)在國內(nèi)大多數(shù)是液壓馬達(dá)活動(dòng)式板層的箱內(nèi)加塞裝置,。
箱內(nèi)加塞對使用的瓶子和塞子有較高的要求。要求瓶子的高度,、瓶口內(nèi)徑,、塞子外徑的誤差要小,；塞子需采用透氣性差的丁基橡膠,，天然橡膠不宜采用。
此外,，箱內(nèi)加塞還需注意以下幾點(diǎn)：
1.由于每一瓶子上邊放有一個(gè)塞子,，雖然還留有通氣的缺口和小孔，但畢竟增加了水蒸汽的阻力,，因此凍干曲線需要作適當(dāng)?shù)淖兏?，加熱需適當(dāng)減慢，時(shí)間需適當(dāng)增加,。
2.由于加塞的總力量較大,，為了不使凍干箱內(nèi)的板層彎曲變形，每一層的產(chǎn)品必須放置均勻,，不能偏在一方,；如果因?yàn)楫a(chǎn)品少而放不滿時(shí)，空著的板層必須放置厚薄與瓶塞等高的木塊,。
3.加塞的力量不宜調(diào)的太大,，當(dāng)然也不能太小。對于活動(dòng)板層的加壓方式由于每層是串聯(lián)的,，即一層壓一層,。因此總力與每一層的力是一樣的，只要計(jì)算一層所需的力就是加塞總力,。每一層的力也就是每一瓶所需的力乘上該層上放置的瓶數(shù),。
例如：每瓶加塞的力量為5公斤，每一板層可放置1000瓶，則加塞的力為：
5公斤×1000＝5000公斤＝5噸
也就是該凍干箱的加塞力為5噸,。
液壓泵壓力表的指示并非為加塞力,，加塞力是液壓泵壓力表的指示值乘上該機(jī)液壓活塞的截面積。
產(chǎn)品加塞完畢,，放氣出箱,，壓上鋁帽、貼上標(biāo)簽后可包裝入庫,，待檢驗(yàn)合格后即為正式產(chǎn)品,。