冷冻干燥技术

最简单的冷冻干燥曲线
预冻 升华干燥 解析干燥
一、冻结过程
基本概念 预冻冷源
冻结参数
预冻方式
退火
冻干保护剂
一、冻结过程
药品冻干之前，把需要冻干的药液定量分装在容器内，一 般是玻璃瓶或安瓿，装量要均匀，蒸发表面尽量大而厚度 尽量薄些，然后放入冻干箱内进行冻干。
冻结：容器与冷表面接触后，产品底部温度最低，最易产
生冰核，溶液各位置的温度分布不同，因而形成了不同的 结构。
一般完全冻结的溶液产品内部存在
三个部分：
第一部分为底部均匀的冰晶层，晶 核主要在此区形成，溶质较少； 第二部分为柱状区，为冰晶生长区，
表面浓缩区域
溶质主要存在于冰晶间隙，并且随
冰晶向上推进和温度梯度的存在， 溶质产生由下至上的迁移； 第三部分为表面浓缩层，在这部分 由于预冻过程中溶质的迁移而形成 高浓度的表层区。
其它的干燥方法是以粉末填装，远远达不到这样的要求
冻干技术的特点
缺点：
设备结构复杂、一次性投资大； 干燥过程中制冷、加热系统能耗占总能耗的 80％ 以上，生产成本高，效率低； 干燥产品呈多孔疏松状结构，暴露于空气中容易 吸湿和氧化，对包装和贮藏条件有特殊的要求。
冷冻干燥技术的应用
1.冷冻干燥在药学上的应用 2.冷冻干燥在中药领域中的应用 3.冷冻干燥在生物制药方面的应用 4.冷冻干燥的其他应用
水性药物的溶解性能,增加它们的溶解度
二.冷冻干燥在中药领域中的应用
我国中药品种数量丰富,对其进行深加工,可以增加附加值,或者对不易
保存的中药进行干燥贮藏,利用冷冻干燥技术能够确保药效及活性成分 完整保留。
如:人参、蜂王浆、芦荟等。
三.冷冻干燥在生物制药方面的应用
冷冻干燥由于在低温及真空状态下完成对制品的脱水干燥,使孢子处于
压力/P
A
冻结
B
固相区
液相区
· b
· a
O
升华
从理论上讲，OC先可以延伸到 绝对零度，升高温度或者是降低 压力均可以打破气、固两相平衡， 使整个系统朝冰转化为气的方向
610 Pa
· c
C
· d 气相区
0.01℃
进行，这即是真空冷冻干燥最基
本的原理。
温度/T
纯水的相平衡图
物料中的水分
按物料中水的结合方式分类
等精细陶瓷粉末。
生物行业的应用：动物的器官、组织；鲜花等植物类的等亦用此法干燥 保存。
基本原理
纯水的三相图 冻干通常以水为溶剂，其所处状态与温度和压力有关。 降低压力，冰点变化不大，可沸点却会大大降低。 当压力降到某一值时，沸点即与冰点重合，固态冰就可以 不经液态而直接转化为气态。这时的压力称为三相点压力， 相应的温度为三相点温度。
冰晶区域
冰柱区域
共晶点（共熔点）
多组分的冻干溶液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，固体的数量不断增加，最后才全部凝结的。 冷却时开始析出晶体的温度称为冰点温度 溶液全部凝结的温度叫做溶液的凝固点。由于凝固点就是融化的开始点（熔 点），对于溶液来说也就是溶质和溶剂共同融化的点，所以又叫做共晶点或共 熔点。 共晶点（共熔点）才是溶液真正全部凝成固体的温度。
基本过程
基本过程：
①制品的制备（前处理）：如药物的培养、灭菌、分装、洗瓶、半加塞
等，食品原料的挑选、清洗、切分、灭酶、分装等。
②制品的冻结（预冻）：将制品冻结成固态。 ③第一阶段干燥（升华干燥）：将制品中的冰晶以升华方式除去。 ④第二阶段干燥（解析干燥）：将残留于制品的水分在较高温度下蒸发 一部分，使残余水分达到预定要求。 ⑤密封包装：已干制品一般应在真空或充惰性气体条件下密封包装，以 利于储存。
特点及应用
冻干技术的特点
优点：
药物是在低温真空条件下进行干燥的，所以分解率很低，纯度高；
冻干制品基本保持原溶液冻结时的体积，疏松多孔、外形美观、色 泽均一； 冻干制品遇水极易溶解，立即恢复原有的药物性质； 污染机会少，异物少，能够改善药物的溶解性能,提高制剂的澄明度。 冻干制品含水量为0.5%，较轻，可长期保存，便于运输。 装量准确，因为药物是以溶液形式填装进入安瓿，可以精确到μg，
冷冻干燥技术
什么是冷冻干燥技术？
冷冻干燥技术是把含有水分的物料预先进行降温，冻
结成冰点以下的固体，在真空条件下使冰直接升华，
以水蒸气形式除去，从而得到干燥产品的一种技术。
因为是利用升华达到除水分的目的，所以也可称作升
华干燥。
目
录
Contents
1
发展历史
2 3 5
4
特点及应用
基本原理
基本过程
冻干机简介
休眠状态,且保存其原有活性。对于生物组织和细胞体损伤较少,能减少 活菌体及病毒的死亡。并且便于运输,延长保存期限,而成为医学生物制
品中首选的干燥保存方法
如各种抗菌素、疫苗、酶制剂、血浆等。
ຫໍສະໝຸດ Baidu.其他应用
空气干燥 ：主要是对空压机高品质高要求压缩空气的冷冻干燥,可得到
无油的干燥压缩空气。
食品行业的应用：几乎所有的农副产品 ， 如肉 、禽 、蛋 、水产品、 蔬菜、瓜果等都可以制成冻干食品 。 在材料制备中的应用：作为一种先进的低温化学制备方法,可以应用于 材料制备领域中,用来制备金属超微粉体,合成金属氧化物、复合氧化物
一.冷冻干燥在药学上的应用
1.用于不稳定药物的干燥
主要适用于受热不稳定、易氧化、贮存过程易水解的药物。 例如青霉
素、链霉素、苯巴比妥纳、激素类及药用酶等制剂。 2.在药物剂型方面的应用 主要是解决药物剂型不稳定的问题，可以解决在乳剂和混悬剂中出现的 油滴、粒子发生沉降絮凝等现象,保持良好的分散状态。 3.可使固体药物粒度减小 可以较好地解决固体药物的分散,不但使药物粒度减少,而且能够改善疏
机械结合水：包括表面湿润水分、孔隙中的水分和毛细管中水分等。
这类水分与物料的组织结合强度较弱，完全满足纯水升华的条件。
物化结合水：包括吸附、渗透在物料的细胞或纤维皮壁及生物胶体纤 维毛细管中的结合水。它们与物料的结合强度较大，一般蒸发可除掉 一部分，但升华则较难达到干燥要求。 化学结合水：指结晶形态的水，如葡萄糖钙（ C6HO6Ca(OH)2·H2O ）、 石膏（CaSO4·2H2O）等，这种结合形态的水不能用冻干法去除。
发展历史
冷冻干燥技术的发展历史
其他产业相继应用冷冻干燥技术 用于为军队保存青霉素及血浆 英国科学家华莱斯顿首次发明 首次实现血清的冷冻干燥
1909年 1813年 1933年
1935年 1940年
1950年 1980年
沙克尔首次对生物制品进行冻干 引起各国学者的重视与研究 各种形式的冷冻干燥设备相继出现