冷冻干燥技术剖析
可逆细胞冷冻干燥技术
可逆细胞冷冻干燥技术
可逆细胞冷冻干燥技术是一种将细胞进行低温保存的技术，通过冷冻和干燥的方法，使细胞在低温下保持稳定，以便于长期保存和运输。
在可逆细胞冷冻干燥技术中，细胞被放置在低温下，通常是在-80°C至-196°C的液氮中，以降低其代谢活性并减少细胞内冰晶的形成。
然后，将细胞从液氮中取出，并使其干燥。
在干燥过程中，细胞内的水分被去除，从而减少细胞的代谢活动和氧化应激反应。
可逆细胞冷冻干燥技术的优点在于它可以在不破坏细胞的情况下进行长时间的保存和运输，而且可以避免细胞培养物中的微生物污染和交叉污染。
此外，由于该技术不需要添加任何化学物质或冷冻保护剂，因此可以减少对细胞的毒性作用。
然而，可逆细胞冷冻干燥技术也存在一些挑战和限制。
例如，该技术需要严格控制温度和湿度条件，以确保细胞的
存活和稳定性。
此外，该技术需要使用特殊的设备和材料，如液氮和干冰等，这些设备和材料可能会增加成本和操作难度。
总之，可逆细胞冷冻干燥技术是一种有前途的细胞保存方法，可以用于长期保存和运输细胞。
然而，需要进一步的研究和技术改进，以克服其挑战和限制，并提高其应用范围和实用性。
细胞冻存的步骤如下：
准备工作：选择合适的细胞培养基，含有适量的血清或蛋白质补充剂；选择合适的细胞冻存液，常用的包括DMSO、乳酸和甘油等。
细胞处理：收集并洗涤细胞，如果需要，将细胞离心并去除培养基。
添加冻存液：向细胞中添加预先配制好的冻存液，用吸管轻轻混合并确保细胞均匀分散在冻存液中。
装管：将混合好的细胞和冻存液转移到预先标记好的冻存管中，使用冷冻架或放置于冰箱内进行冻存。
冷冻干燥技术原理讲解
第一节冷冻干燥技术原理干燥是保持物质不致腐败变质的方法之一。
干燥的方法有许多，如晒干、煮干、烘干、喷雾干燥和真空干燥等。
但这些干燥方法都是在0℃以上或更高的温度下进行。
干燥所得的产品，一般是体积缩小、质地变硬，有些物质发生了氧化，一些易挥发的成分大部分会损失掉，有些热敏性的物质，如蛋白质、维生素会发生变性。
微生物会失去生物活力，干燥后的物质不易在水中溶解等。
因此干燥后的产品与干燥前相比在性状上有很大的差别。
而冷冻干燥法不同于以上的干燥方法，产品的干燥基本上在0℃以下的温度进行，即在产品冻结的状态下进行，直到后期，为了进一步降低干燥产品的残余水份含量，才让产品升至0℃以上的温度，但一般不超过40℃。
冷冻干燥就是把含有大量水分物质，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升华出来。
而物质本身剩留在冻结时的冰架子中，因此它干燥后体积不变，疏松多孔。
在升华时冻结产品内的冰或其它溶剂要吸收热量。
引起产品本身温度的下降而减慢升华速度，为了增加升华速度，缩短干燥时间，必须要对产品进行适当加热。
整个干燥是在较低的温度下进行的。
冷冻干燥有下列优点：⑴冷冻干燥在低温下进行，因此对于许多热敏性的物质特别适用。
如蛋白质、微生物之类不会发生变性或失去生物活力。
因此在医药上得到广泛地应用。
⑵在低温下干燥时，物质中的一些挥发性成分损失很小，适合一些化学产品、药品和食品干燥。
⑶在冷冻干燥过程中，微生物的生长和酶的作用无法进行，因此能保持原来的性状。
⑷由于在冻结的状态下进行干燥，因此体积几乎不变，保持了原来的结构，不会发生浓缩现象。
⑸干燥后的物质疏松多孔，呈海绵状，加水后溶解迅速而完全，几乎立即恢复原来的性状。
⑹由于干燥在真空下进行，氧气极少，因此一些易氧化的物质得到了保护。
⑺干燥能排除95-99％以上的水分，使干燥后产品能长期保存而不致变质。
因此，冷冻干燥目前在医药工业、食品工业、科研和其他部门得到广泛的应用。
第二节冻干机的组成和冻干程序产品的冷冻干燥需要在一定装置中进行，这个装置叫做真空冷冻干燥机或冷冻干燥装置，简称冻干机。
冷冻干燥的原理及特点
冷冻干燥的原理及特点冷冻干燥是一种常用的食品加工技术，它通过将食品在低温下冻结，然后在低压下将水分从食品中蒸发掉，从而实现长时间保存的目的。
冷冻干燥技术不仅可以用于食品加工，还可以应用于药物制剂、生物制品、化妆品等领域。
本文将详细介绍冷冻干燥的原理及特点，并探讨其在不同领域中的应用。
一、原理1. 冷冻阶段在冷冻干燥过程中，首先需要将待处理的物料进行预处理，并将其放置在低温环境中进行快速凝固。
这一步骤可以通过直接接触法或间接接触法实现。
直接接触法是指将物料直接放置在低温介质中，如液氮或液氮混合物。
间接接触法则是通过介质传导热量来实现快速凝固。
2. 干燥阶段凝固后的物料需要进入干燥阶段。
这个阶段主要是利用低压环境下水分从固体状态转变为气体状态的特性，将水分从物料中蒸发掉。
干燥的过程中，需要控制温度和压力，以确保水分以气体的形式从物料中蒸发出来。
二、特点1. 保持品质冷冻干燥技术可以在低温下进行，可以最大程度地保持食品、药物等物料的品质。
由于低温下水分以固体形式存在，可以减少对物料结构和营养成分的破坏。
同时，在干燥过程中，由于低压环境下水分蒸发速度快，可以减少对物料内部结构和成分的影响。
2. 长时间保存冷冻干燥技术可以将食品、药物等物料中大部分水分去除掉，在干燥后得到一种极为轻便、易于保存和携带的产品。
这种产品不易受到微生物污染和氧化反应影响，在适当的条件下可以长时间保存。
3. 保持原始形态在冷冻干燥过程中，由于低温环境下水分以固态存在，并且通过减压将其转化为气态，可以减少物料的体积变化。
因此，冷冻干燥的产品可以保持原始形态，不易破碎或变形。
这对于一些易受压力和挤压影响的物料来说尤为重要。
4. 适用范围广冷冻干燥技术不仅适用于食品加工，还可以应用于药物制剂、生物制品、化妆品等领域。
在药物制剂中，冷冻干燥可以保持药物的活性成分，并延长其保质期。
在生物制品领域，冷冻干燥可以保存细胞和组织样本，并用于细胞培养和再生医学等领域。
冷冻干燥的原理和优缺点
冷冻干燥的原理和优缺点
冷冻干燥（Freeze-drying）是一种将食物或其他物质从液态直接转变为固态的过程，通过在低温下去除水分，保留物质的结构和营养成分。
下面是冷冻干燥的原理和优缺点：
原理：
1. 冷冻：将物质在低温下迅速冷冻，使水分形成冰晶。
2. 减压：通过减小环境压力，将冰晶转变为气体，称为升华过程。
在这个过程中，水直接从固态转变为气态，绕过了液态阶段。
3. 除湿：升华的水蒸气通过吸附剂或凝结器去除，使物质中的水分得以彻底去除。
优点：
1. 营养保留：冷冻干燥过程中，物质的结构和营养成分很好地保留下来，因为在低温下水分直接转变为气体，减少了热和氧化对物质的影响。
2. 长期保存：冷冻干燥的产品具有较长的保质期，因为去除水分可以防止微生物生长和食物变质。
3. 重量轻、容易携带：冷冻干燥后的产品体积小，重量轻，便于携带和储存。
4. 方便使用：冷冻干燥产品在使用前通常只需加水或加热即可恢复到原来的状态。
缺点：
1. 成本高：冷冻干燥是一种相对昂贵的过程，需要专业的设备和技术。
2. 耗时较长：冷冻干燥是一个相对耗时的过程，需要较长的时间来完成。
3. 某些物质质量变化：某些物质在冷冻干燥过程中可能发生质量变化，如颜色、口感等。
总的来说，冷冻干燥是一种有效的食品保存和物质处理方法，具有保留营养、长期保存和便于使用的优点，但也存在成本高和某些物质质量变化的缺点。
冻干技术的原理、工艺过程及常见问题_概述及解释说明
冻干技术的原理、工艺过程及常见问题概述及解释说明1. 引言1.1 概述冻干技术，也被称为低温真空干燥技术，是一种将物质在低温和真空条件下获得固态而去除水分的方法。
该技术通过冷冻样品并施加真空，使水分直接从固态转变为气态，从而避免了液态中间阶段的形成。
这种技术特别适用于保留样品中的活性成分、延长产品的保质期以及提高药物和食品的稳定性。
1.2 文章结构本文将首先介绍冻干技术的原理，包括其定义、背景和原理解释。
然后，我们将讨论该技术在不同领域中的应用。
接下来，我们将详细描述冻干技术的工艺过程，包括前处理步骤、冷冻步骤和干燥步骤。
此外，在第四部分中，我们还将探讨常见问题，并提供解决方法，涵盖质量问题与控制措施、设备故障与维护工作以及工艺优化与提高产能措施。
最后，在结论部分，我们将总结冻干技术的重要性和应用价值，展望未来的发展趋势，并给出本文的结束语。
1.3 目的本文旨在全面介绍冻干技术的原理、工艺过程以及常见问题与解决方法。
通过对这些方面的详细说明，读者将能够更好地了解冻干技术的基本概念和操作流程，并掌握解决常见问题所需的知识和技能。
同时，通过对该技术在不同领域中的应用案例进行分析，读者将明确冻干技术在现实生产中的重要性，并为未来发展提供参考建议。
2. 冻干技术的原理2.1 定义和背景冻干技术，也叫冷冻干燥技术，是一种将湿润的物质（例如食品、药物或生物制品）通过低温冷冻和真空脱水处理使其直接从固态转变为气态的过程。
这种技术可以有效地保留物质中的大部分营养成分和化学性质，并延长其保存期限。
因此，在食品工业、医药工业以及生物科学领域得到了广泛应用。
2.2 原理解释冻干技术基于三个关键原理：低温固化原理、减压脱水原理和由气体直接向固体状态转移的升华原理。
- 低温固化原理：在冷冻步骤中，物质被迅速降温至低于其平衡点以下，使水分凝固并形成冰晶。
这些冰晶在后续的干燥过程中起到支撑作用，防止物质结构塌陷并加速水分蒸发。
冷冻干燥的原理及特点
冷冻干燥的原理及特点冷冻干燥是一种将物质从液态直接转化为气态，并在保持物质原有性质的同时将其固定在干燥剂中的技术。
它被广泛应用于生物技术、食品工业、药品工业和材料科学等领域。
以下是冷冻干燥的原理及特点的详细介绍。
1. 原理冷冻干燥的原理是将液态物质在低温情况下进行冷冻，然后通过减压使水分转移到气态，达到干燥的目的。
在干燥过程中，物质的温度和压力均控制在特定的范围内，以避免物质的化学和物理变化，同时也能保持原有的物理和化学性质。
最终生产出来的干燥物质是一种非常稳定的产品，其质量和保质期可大大提高。
2. 特点（1）保持物质的原有性质由于冷冻干燥的干燥过程是在低温下进行的，而且在干燥的过程中尽可能地采用了低压减少蒸发，这样就保证了物质的原有性质不会发生改变，包括物质的颜色、形状、味道和化学性质等。
（2）长期保存冷冻干燥制成的产品寿命很长，通常可以保存3-5年，这是由于干燥处理过程中将水份蒸发掉，完全除去了霉菌和细菌，使制品的耐储性大大提高了。
（3）不影响营养相比其他干燥方法，冷冻干燥过程虽然更加复杂，但干燥后的产品却能够保留更多的营养成分。
这是因为在低温冷冻的过程中，物质的营养成分不会随水一并挥发。
所以冷冻干燥特别适用于干燥奶制品、水果、蔬菜等食品。
（4）压力低冷冻干燥的过程和产品特点决定了其干燥时间长、所需压力小，因此干燥质量更容易控制，同时也降低了成本。
总之，冷冻干燥对不同领域的材料和产品的干燥都非常适用。
它保留了物质原有的性质，在干燥的同时不会影响其营养，并且干燥制成的产品具有极长的保质期。
因此，冷冻干燥成为现代科研、工农业等领域中不可替代的重要技术。
冷冻干燥技术的中药应用研究
冷冻干燥技术的中药应用研究随着现代科技的发展，越来越多的材料被应用于各种领域，其中中药材也不例外。
中药作为我国传统的文化和医学瑰宝，一直以来都有着重要的地位。
然而，中药材的长期贮存和使用过程中往往会产生一些问题，例如营养成分的流失和质量的变化等等。
近年来，随着冷冻干燥技术的广泛应用，许多中药材的贮存和使用问题得到了有效地解决。
在本文中，我们将重点探讨冷冻干燥技术在中药应用中的研究进展。
一、冷冻干燥技术概述冷冻干燥技术是一种在低温下将物质冻结后将其中的水分以固体气体转化的方式去除，以达到保留物质原有的活性成分和特性的目的。
这种技术可以更好地保留中草药中的活性成分，加上无水的中药材可以在贮藏和使用过程中保持稳定，因此冷冻干燥技术的应用越来越广泛。
冷冻干燥技术的优点包括：1、对温度敏感的物质可以完整地保存下来；2、无水化可以避免氧化和微生物污染；3、保持样品的形态和结构；4、易于保存和运输；二、中药应用研究进展1、黄芪黄芪是一款重要的中药成分，具有调节免疫力和提高人体抵抗力的功效。
在过去的贮存和使用过程中，黄芪易于变质、混杂和受潮，因此大量的黄芪都会因为不能存储而被浪费。
现在，仿佛干燥法杀虫蛹可以很好地解决这些问题，同样可以保留黄芪的免疫增强作用。
2、薄荷薄荷是一种广泛使用的中药成分之一，具有镇静、清凉、止痛和抗炎等功效，具有很高的药用价值。
在过去，由于薄荷的香味和味道容易挥发，因此许多薄荷都会在储存、运输和使用的过程中失去活性成分。
现在，冷冻干燥法可以很好地保存薄荷并将其应用于各种医药领域。
3、枸杞枸杞是一种重要的中药材，可以用于改善视力、提高免疫力和促进慢性疾病的治疗。
尽管枸杞是一种容易存储的中药，其香味和口感也很好，但随着时间的推移，它们的活性成分也会逐渐丧失。
通过冷冻干燥的方法，可以有效地延长枸杞的使用寿命，并更好地保留其营养成分和天然药效。
三、技术发展的展望还有许多其他的中药材也可以通过冷冻干燥技术来更好地保存，如乌头、川芎、黄连和甘草等。
摘要对冷冻干燥技术的原理及特点进行了介绍详细分析了干燥
[摘要]对冷冻干燥技术的原理及特点进行了介绍,详细分析了干燥过程的技指标及干燥后产品的质量评价,最后对冻干技术在中药领域中的应用进行了综述。
[关键词]冷冻干燥;原理特点;技术指标;质量评价;中药应用冷冻干燥(Freeze2Drying)全名为真空冷冻干燥(Vacuum Freeze Drying),简称冻干,又名升华干燥(Drying by Sublimation),是将被干燥液体物料冷冻成固体,在低温减压条件下利用冰的升华性能,使物料低温脱水而达到干燥目的的一种方法[1]。
冷冻干燥是一门综合性专业技术,属于边缘学科,涉及到物理学、化学、生物学等知识,包括机械、制冷、真空、电工、电子、仪表等技术。
1冻干技术原理及其特点1.1冻干技术原理冷冻干燥的机理就是将需干燥的物料在低温下先行冻结至其共熔点以下,使物料中的水分变成固态的冰,然后在适当的真空环境下,通过加热,使冰直接升华为水蒸气而除去,从而获得干燥的制品。
1.2冻干技术特点冻干是一种使物料在低温低压下脱水的干燥工艺,与其他干燥方法相比,具有药品不变质、易长期储存、药剂定量准确、脱水彻底、易复水再生、易进行无菌操作、利于热敏性药物保持活性、挥发成分损失少等优点[2～4];但也存在设备要求高、投资大、干燥速率低、时间长、能耗高、产品成本高等缺点和不足[5]。
2冻干过程的技术指标2.1产品的预冻预冻主要为了固定产品、形成有利于升华的结晶、保证全部产品获得相同细微结构。
预冻不仅影响干燥速率,而且影响冻干产品质量。
因此在冻结过程中必须考虑配方、冻结速率、冻结方式、冻结时间以及是否退火等问题。
2.1.1配方的影响如果配方中固体含量太少,冻干药品结构的机械性能不稳定,外观可能会塌陷。
尤其在干燥过程中,药品微粒不能粘在基质上,逸出的水蒸气会把这些微粒带到小瓶的塞子上,甚至会带到真空室中[6]。
若用量太多,除增加成本外,还会影响到配制过程,如溶解度问题、冻干后的复溶等。
冷冻干燥技术原理讲解
冷冻干燥技术原理讲解冻干技术，也被称为冷冻干燥或低温干燥，是一种将含水物质从冰冻状态直接转变成气态的方法。
在这个过程中，水分被移除，而保持原始材料的化学和物理特性。
冷冻干燥广泛应用于食品、医药、化妆品等领域，其原理和过程如下：1.冷冻：冻干过程的第一步是将待处理的物质冰冻。
通常使用低温冷冻器将物质温度降至约-40°C至-50°C，并使其成为坚硬的固体。
这是因为当物质处于冰冻状态时，水分分子在固体水晶结构中密集排列，防止它们与其他物质发生反应。
2.减压：冷冻后，物质被转移到真空容器中以进行减压处理。
减压对于冷冻干燥至关重要，它使水从固体状态转变为气态，跳过液态阶段，这个过程称为升华。
减压减少了水分为过渡态液体的机会，从而降低其对物质的影响。
3.升温：在减压处理期间，温度逐渐升高。
由于压强的减小，水分分子会从冻结状态升华为水蒸气，同时继续保持物质的原始形态。
升温过程的控制很重要，它能够确保水分分子从物质中顺利移除，而不会对结构和性质产生不可逆的影响。
4.封闭：升温过程完成后，将干燥物质封闭于真空容器中。
这一步骤主要为了防止局部水分的重新吸收。
由于温度较高，容器内的蒸汽也会显著增加，所以需要设立一个回收系统来回收水分并避免对环境产生负面影响。
1. Sublimation（升华）：尽管温度上升，但减压的存在使水分分子从固态转化为气态，从而避免物质的液态阶段。
这就是为什么冷冻干燥被称为“桥接”过程，因为它直接将物质从冰冻状态转化为气态，而不是经过液相。
2. Desorption（解吸）：物质在冷冻过程中被冻结，并在减压期间解吸出水分。
由于较低的温度和压力，水分分子能够轻松地从物质中移动，从而保持物质的结构和特性不受影响。
3. Diffusion（扩散）：在冷冻干燥期间，物质的温度逐渐升高，水分分子从物质中扩散到环境中。
这是通过通过真空系统中的气流或较高温度的热辐射实现的。
总的来说，冷冻干燥技术通过将待处理物质冷冻、减压、升温和封闭，使水分分子从固态直接升华为水蒸气。
真空冷冻干燥技术的问题
真空冷冻干燥技术的问题有：
1.设备成本高：真空冷冻干燥设备价格较高，对于一些需要频繁
使用或者需要大量干燥处理的行业，如制药、生物制品等领域，使用真空冷冻干燥技术可能会增加生产成本。
2.干燥时间较长：相对于其他干燥技术，真空冷冻干燥需要更长
的干燥时间。
这是因为需要将物料冻干，然后再进行真空干燥，干燥过程可能需要数小时甚至更长时间。
3.干燥过程中可能出现的缺陷：真空冷冻干燥过程中，由于物料
中水分的升华和脱附，可能会造成物料表面的龟裂、萎缩等现象。
这可能会影响物料的品质和外观。
4.对温度控制要求高：真空冷冻干燥过程中，需要对温度进行精
确控制，以确保物料中的水分能够均匀地升华和脱附。
如果温度控制不当，可能会导致干燥不完全或者物料受损。
5.对操作人员技能要求高：真空冷冻干燥技术的操作需要一定的
专业技能和经验，如果操作不当，可能会影响干燥效果和产品质量。
浅析冷冻干燥机主要技术指标对干燥的影响
浅析冷冻干燥机主要技术指标对干燥的影响真空冷冻干燥机：真空度、预冻温度和隔板温度真空冷冻干燥技术起源于19世纪20年代,如今广泛应用于食品、血液制品、生物制品、医药和活性物质领域。
尤其在制药行业,真空冷冻干燥机(简称冻干机)应用广泛。
真空冷冻干燥技术是将湿物料或溶液在低温（－50℃）下冻结成固态，然后在真空（1.0～10帕）下使其中的水分不经液态直接升华成气态，最终使物料脱水的干燥技术。
1.真空度对真空冷冻干燥的影响真空系统的作用是排出从冷阱中抽出的不可凝性气体和空气, 以建立能保持制品升华速率的真空度。
高真空度有效地降低了水蒸气气流的阻力, 同时在干燥过程中由于没有空气的存在, 也就避免了氧化作用。
冷冻干燥时，冷阱内的压强，不是越低越好，而是要控制在一定的范围之内。
压强低当然有利于产品内冰的升华。
但由于压强太低时对传热不利，产品不易获得热量，升华速率反而降低。
当压强太高时，产品内冰的升华速率减慢，于是产品自身的温度上升，当高于一定程度时，产品将发生熔化，造成冻干失败。
2.预冻温度对真空冷冻干燥的影响在真空冷冻干燥过程中，需要先对被干燥的物品进行预冻。
制品预冻的基本目的是在水分升华时使制品中的固体颗粒得以固定,以防止制品发生物理和化学反应。
由于各种有机物或无机物构成的液态制品在预冻后通常形成一种共晶状态, 因此对于每一种需进行冷冻干燥处理的制品, 都应找出其相应的共晶点温度, 即制品中结构水冻结时的温度, 而预冻温度也要求低于共晶点温度，从而使制品保持在冻结状态，否则就不能得到性状良好的产品。
如果预冻温度不够低，则制品可能没有完全冻结，在抽真空升华时会膨胀起泡；若预冻温度太低，不仅会增加不必要的能量消耗，而且对于某些生物药品，会降低其冻干后的成活率。
另外, 制品的预冻速率对干燥效果也有很大的影响。
从冰点到制品的共晶点温度之间需要快速冷却, 否则易使生命体蛋白质变质。
快速冷却时晶体所形成的晶粒细且数量多。
冷冻干制的原理优缺点应用
冷冻干制的原理、优缺点及应用一、原理冷冻干制是一种将物质在低温下冷冻固化，并在真空条件下通过升华的方法将水分直接从固态转变为气态的干燥技术。
其主要原理如下：1.冷冻：食品或其他物质在低温下被冷冻，使水分分子凝固成固态，并减小了水分子间的距离。
2.减压：将被冷冻的物质放入真空环境中，通过减压使固态水分在低温下升华为气态，从而脱水。
3.除冰：通过加热固体表面，使升华的水分从凝固固体中融化，最终以液体形式排出。
二、优点冷冻干制技术具有以下的优点：1.保留营养成分：冷冻干制过程中，低温和真空环境可以最大程度上保留食品中的营养成分，同时保持食品的色、香、味。
2.良好的质量：由于物质受冷冻固化，干燥过程中的物理变化较小，所以冷冻干制的食品质量较高。
3.长期储存：冷冻干制的食品具有较长的保质期，不易受潮变质，可以长时间保存。
4.重量轻：冷冻干制的食品由于脱水后重量大大降低，方便携带和运输。
5.方便食用：冷冻干制的食品只需加水即可食用，非常方便。
三、缺点冷冻干制技术也存在一些缺点：1.生产成本高：冷冻干制技术相对于传统的干燥方法，设备和能耗均较高，因此生产成本较高。
2.影响营养部分：由于冷冻干制过程中存在一部分热敏感营养成分在高温暴露时间较长，可能部分损失。
3.生产周期长：冷冻干制的工艺周期长，需要几个小时到几天的时间，因此生产效率较低。
四、应用冷冻干制技术在多个领域都有广泛的应用，下面列举几个典型的应用领域：1.食品加工：冷冻干制技术广泛应用于肉制品、蔬菜、水果等食品加工。
利用冷冻干燥技术可以保留食品的原有口感和营养，延长产品的保质期。
2.药物制备：许多药物在含水状态下容易变质或降解，通过冷冻干制技术可以脱水、保存和运输药物，同时可以保持药物的活性。
3.生物质材料：冷冻干制技术可以用于生物质材料的制备，例如脱水的纤维素可以作为生物燃料使用。
4.实验室研究：冷冻干燥技术在实验室中也有广泛的应用，例如制备干燥的细胞，用于保存生物样本。
冷冻干燥技术及其在食品加工行业的
冷冻干燥技术及其在食品加工行业的应用李兢思，李俊欣，付佳佳（福州理工学院 应用科学与工程学院，福建福州 350506）摘 要：随着科技的发展和进步，冷冻干燥技术作为一种能够保持蛋白质大分子空间结构及其稳定性，并能提高活性成分吸收率的新型干燥技术，已经被广泛应用于食品加工行业。
相较于传统的自然干燥和加温干燥，冷冻干燥技术更受到食品生产部门的青睐。
本文介绍了冷冻干燥技术的基本原理和工艺流程，分析了冷冻干燥食品的优点及劣势，以及冷冻干燥技术在食品加工中常见的问题，对冷冻干燥技术在国内外对于食品行业的发展前景进行展望，希望能对该技术在食品加工行业的应用提供参考。
关键词：冷冻干燥；食品行业；工艺流程；发展前景Freeze Drying Technology and Its Application in FoodProcessing IndustryLI Jingsi, LI Junxin, FU Jiajia(School of Applied Science and Engineering, Fuzhou Institute of Technology, Fuzhou 350506, China) Abstract: With the continuous development of science and technology, freeze-drying technology, as a new drying technology that can maintain the spatial structure and stability of protein macromolecules and improve the absorption rate of active ingredients, has been widely used in food processing industry. Compared with the traditional natural drying and heating drying, freeze-drying technology is more favored by the food production departments. This paper first introduces the basic principle and technological process of freeze-drying technology, and analyzes the advantages and disadvantages of freeze-drying food, as well as the common problems of freeze-drying technology in food processing. The development prospects of freeze-drying technology for food industry at home and abroad are prospected. It is hoped to provide reference for the application of this technology in food processing industry.Keywords: freeze-drying; food industry; technological process; development prospect冷冻干燥技术是一种以冰升华为脱水原理的干燥方法，最早兴起于医药生产领域，主要是为了解决配方生化成分不稳定、不耐热等问题。
冷冻干燥技术
冷冻干燥技术冷冻干燥技术是一种将物质通过冷冻和真空处理的方法，使其从固态直接转变为气态，从而实现物质的长期保存和稳定性的技术。
冷冻干燥技术广泛应用于食品、药品、生物制品等领域，具有许多优点，如保持原有的品质和活性、延长保质期等。
冷冻干燥技术的原理是通过冷冻将物质中的水分凝固，并通过真空将冰直接升华为水蒸气，从而将物质中的水分除去。
首先，将物质放入低温环境中进行冷冻，使物质中的水分凝固为冰晶。
然后，通过真空系统，施加适当的负压，使冰晶在低温下升华为水蒸气，从而将水分从物质中移除。
通过连续加热和冷却循环，确保物质中的冰晶完全升华。
最后，将物质从真空环境中取出，完成冷冻干燥过程。
冷冻干燥技术具有许多优点。
首先，冷冻干燥过程中只有水分发生相变，物质的结构和活性成分很少受到破坏，因此能够保持原有的品质和活性。
其次，冷冻干燥可以在低温下进行，可以有效地抑制微生物的生长和酶的活性，从而延长物质的保质期。
此外，冷冻干燥技术可以将物质转变为干燥的粉末或块状，易于储存、运输和使用。
另外，冷冻干燥技术还可以去除物质中的溶剂，使其更易于溶解和吸收。
冷冻干燥技术在食品行业中得到广泛应用。
食品冷冻干燥可以保持食品的营养成分和口感，延长食品的保质期。
例如，水果经过冷冻干燥后可以制成水果干，保持水果的原有口感和香味，便于保存和食用。
此外，冷冻干燥还可以制备冷冻干燥蔬菜、冷冻干燥肉类等食品，满足人们对方便食品的需求。
在药品行业中，冷冻干燥技术用于制备药物的固体制剂。
冷冻干燥可以将药物转变为干燥的粉末或块状，便于储存、运输和使用。
冷冻干燥过程中药物的活性成分很少受到破坏，保持了药物的疗效。
因此，冷冻干燥技术广泛应用于制备注射剂、口服制剂等药物。
在生物制品领域，冷冻干燥技术用于制备生物制剂和生物样品的保存。
冷冻干燥可以保持生物制品中的活性成分和结构，延长其保存时间。
例如，冷冻干燥技术被广泛应用于制备酶、抗体、疫苗等生物制剂。
此外，冷冻干燥还可以用于保存生物样品，如细胞、组织等，方便后续的实验和研究。
药物制剂的冷冻干燥技术及相关影响因素
药物制剂的冷冻干燥技术及相关影响因素摘要：如今药物制剂的生产量与生产规模都有了明显提升，冷冻干燥技术也在不断的实践中创新。
冷冻干燥技术的诞生源于制冷机与真空泵，干燥与冷冻工艺的有机结合可以达到生物体脱水的作用。
目前的医药行业中药物制剂的冷冻干燥是最为关键的环节之一，但药物制剂的冷冻干燥也具有一些影响因素，对此本文围绕药物制剂冷冻干燥技术展开论述，分析其中的影响因素及应用措施。
关键词：药物制剂；冷冻干燥技术；影响因素引言：冷冻干燥工艺先通过冻结的方式将湿物料温度降到晶点之下，让其中的水分变为固态冰，处于低温低压的条件下，利用水的升华特点让物料脱水，从而提高药物制剂的干燥性。
由于冷冻干燥运用升华去水的原理，所以也叫做升华干燥技术。
干燥期间，水会经历物态变化，但物态变化发生于温度与压力较低的环境下，所以真空冷冻干燥的原理便是处于低温低压下实现热量与物质的转移。
如今冷冻干燥技术成为了药品研发与生产中的重点工艺，应用也越来越普遍，在新药开发与生产中具有关键作用。
一、冷冻干燥技术应用的影响因素对于药物制剂的冷冻干燥质量受多种因素影响，药物在冻结干燥后需要确保其形态的完整性，并在之后的药物应用中可以迅速复溶，要求药物制剂本身的颗粒粒径与理化特性不能有太大变化，并且较长周期中能够保持住稳定性，满足各项技术指标要求。
据有关资料表明，冷冻干燥的药物制剂质量影响因素基本上有三点，表现在以下：（一）药物的处方构成冷冻干燥技术常用的冻干保护剂有甘露醇和海藻糖等糖类，糖类保护剂能够在药物冻干过程中产生较为理想的保护效果，但其缺点也较为明显。
据了解，糖类物质本身的结构构成会对药物制剂的分子产生阻碍效果，影响药物制剂的颗粒凝结效率，若糖类物质的骨架为玻璃状，可能对药物制剂的颗粒扩散合冰晶带来一定阻碍。
干燥环节的水置换中，糖类是水的置换物质，会产生大量的氢键等化学键，强化药物制剂的稳定性。
（二）药物的理化特征药物制剂的理化特征不同，对于冷冻干燥的效果也会产生影响，部分情况下会影响溶液的复溶。
超细催化剂冷冻干燥
超细催化剂冷冻干燥超细催化剂冷冻干燥，是一种用于制备纳米级催化剂的新技术。
催化剂在化学反应中起到了至关重要的作用，它可以提高反应速率，降低活化能，从而加快反应进程。
然而，传统制备催化剂的方法往往存在着粒径分布广、活性低下等问题。
而超细催化剂冷冻干燥技术，可以有效地解决这些问题。
超细催化剂冷冻干燥技术利用了冷冻干燥的原理和方法。
所谓冷冻干燥，就是将物质在低温下冻结成固态，然后通过真空蒸发的方式将水分从固态转变为气态，从而实现干燥的目的。
这种技术可以避免物质在干燥过程中受热的影响，从而保持原有的颗粒形态和结构特征。
超细催化剂冷冻干燥技术的关键在于如何将催化剂制备成超细颗粒。
通常情况下，制备超细颗粒的方法有物理方法和化学方法两种。
物理方法包括机械法、物理化学法等，它们通过对原料进行分散和破碎的方式来得到超细颗粒。
化学方法则是通过化学反应来合成超细颗粒。
而超细催化剂冷冻干燥技术，将两种方法相结合，可以得到更加纯净、均匀的超细颗粒。
超细催化剂冷冻干燥技术的具体步骤如下：首先，将催化剂溶液通过喷雾或滴定的方式，均匀地喷洒到冷冻器中，使其迅速冷冻成固态颗粒。
然后，将冷冻的颗粒放入真空干燥器中，通过真空蒸发的方式将水分从固态转变为气态，从而实现干燥的目的。
最后，将干燥后的超细催化剂收集起来，即可得到所需的产品。
超细催化剂冷冻干燥技术相较于传统制备方法，具有以下优势：首先，由于催化剂以固态颗粒的形式存在，不会因为温度的升高而发生物理或化学变化，保持了催化剂的活性和稳定性。
其次，由于冷冻干燥的过程中，催化剂颗粒表面的水分分子得以蒸发，可以得到更加纯净、均匀的超细催化剂。
再次，冷冻干燥的过程中，催化剂颗粒的形态和结构特征得以保持，从而提高了催化剂的效率和使用寿命。
然而，超细催化剂冷冻干燥技术也存在一些挑战和限制。
首先，制备超细颗粒的过程中，需要控制好冷冻速率和干燥的条件，以避免颗粒的团聚和形变。
其次，冷冻干燥的过程需要较长的时间，且设备成本较高，增加了制备成本。
食品的冷冻干燥技术
原料
冻结系统
加热系统
冷冻干燥 室
真空 系统
干制品
加热系统
控制系统
冷冻干燥设备
我国现已自行设计生产的ZDG 系列真空冻干设备,整机性能指 标已达90年代初国际同类设备 水平.该设备主要由干燥仓、捕 水仓、预冷槽、加热系统、真 空系统、传输系统和微机控制 系统七大部分构成.干燥含水率 ≤5%,干燥板18层,加热温度室 温～130,工作真空13.3 ～ 133Pa, 干燥时间 ≤ 18小时(蒜片), ZDG-60干燥面积60平方 米,ZDG-100干燥面积100平方米.
共熔点
A(l)－B(s)
E
A(s)－B(s) 二组分简单低共熔相图 组成
在溶液预冻过程中，预冻速率的快慢往往会影响着生物活性以及形成晶 体的大小，进而影响后续升华干燥速率及干燥产品的性状。 因此，进行真空冷冻干燥操作前，须根据具体的干燥产品测定出预冻的 最优速率，控制预冻操作。
③预冻时间
预冻时间与预冻速率是相关的，可根据冻干物料种类及冷 冻设备情况确定。要保证抽真空之前所有产品均已冻实，不 致因抽真空而冒出瓶外,冻干箱的每一板层之间,每一板层的
冻干胡萝卜块
③热量 升华过程是一个吸热过程，升华时提供的热量直接影响着升华干燥速
（6）脱水彻底，保存期长。冷冻干燥法能
排除95％～99％以上的水分，使干燥后产 品能长期保存而不致变质。 冷冻干燥的食品的缺点：
二、真空冷冻干燥原理
真空冷冻干燥又称为升华干燥，简称“冻 干”(freeze-drying)，是生物化工生产中固体湿物 料干燥或产品保存的一种常用的脱水传质单元操作。
间歇式冷冻干燥装置
1－冷凝器； 2-膨胀阀； 3-干燥室； 4-水气冷凝进口 阀； 5-冷阱； 6-膨胀阀； 7-冷凝器； 8-制冷压缩机； 9-热交换器； 10-真空泵； 11-制冷压缩机
药品冷冻干燥技术的
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药品冷冻干燥技术的风险评估与防范措施
设备故障风险
定期对冷冻干燥设备进行维护保养， 确保设备正常运行。
产品质量风险
通过稳定性试验和有效期考察，确保 药品质量稳定。
环境污染风险
制定环境监测计划，对生产环境进行 定期监测，确保符合国家药品GMP 标准。
人员培训风险
加强员工培训，提高员工操作技能和 安全意识。
冷冻干燥技术是一种能够保持药品原有物理和化学性质，同时能够提高药品稳定 性和有效性的干燥方法。
冷冻干燥技术的历史与发展
冷冻干燥技术最早可以追溯到19世纪初期，当时人们开始探索在低温下对物质进行 干燥的方法。
随着科学技术的发展，冷冻干燥技术逐渐得到广泛应用，特别是在药品、食品、生 物制品等领域。
近年来，随着新药研发和生物技术的不断发展，冷冻干燥技术在医药领域的应用越 来越广泛，成为药品生产和储存的重要技术之一。
药品冷冻干燥技术面临的挑战与解决方案
挑战
药品冷冻干燥技术面临着一些挑战，如设备成本高、能源消耗大、生产效率低等。此外，药品冷冻干燥过程中还 可能产生一些问题，如产品稳定性、安全性等问题。
解决方案
为了解决这些挑战，药品冷冻干燥技术需要不断升级和完善。例如，采用新型的冷冻干燥设备和技术，提高能源 利用效率；优化药品配方和生产工艺，提高产品质量和稳定性；加强生产过程的质量控制和管理，确保产品的安 全性和有效性。
药品冷冻干燥技术
目 录
• 冷冻干燥技术简介 • 药品冷冻干燥技术应用 • 药品冷冻干燥技术的质量与安全 • 药品冷冻干燥技术的实例分析 • 药品冷冻干燥技术的未来发展与挑战
01
CATALOGUE
冷冻干燥技术简介
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冻干过程中的常见参数
1.过冷度 指的是低于结冰点温度的度数。在结冰点，冰开始形成。
在过冷条件下冰的生长速率和过冷度的平方成正比，高过 冷度会提高晶体生长速率，但是形成冰晶非常小。过冷程 度取决于物质的性质，但受冷冻速率和杂质粒子的几何形 状和数量的影响。
2.共晶点 溶液中的全部物质凝固的温度，该温度参数在冻干过程
冻干前后固体骨架基本保持不变，干制品可保持着原有形状，多孔 结构的制品呈海绵状具有很理想的速溶性和快速复水性；
可避免一般干燥方法中因物料内部水分向表面迁移，导致所携带的 无机盐在表面析出而造成表面硬化；
由于干燥在真空下进行，氧气极少，因此一些易氧化的物质得到了 保护。
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，且冻干过程时间较长，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。
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 休眠状态,且保存பைடு நூலகம்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
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
物料中的水分
按物料中水的结合方式分类
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。
3.塌陷温度
冻干时，干燥层温度上升到一定数值时，物料中的冰晶 消失，原先为冰晶所占据的空间成为空穴，因此冻干层呈 多孔蜂窝状海绵体结构。此结构与温度有关。当蜂窝状结 构体的固体基质温度较高时，其刚性降低。当温度达到某 一临界值时，固体基质的刚性不足以维持蜂窝状结构，空 穴的固形物基质壁将发生塌陷，原先蒸汽扩散的通道被封 闭，此临界温度称为冻干物料的崩溃温度或塌陷温度。
如各种抗菌素、疫苗、酶制剂、血浆等。
四.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 等精细陶瓷粉末。
4.玻璃化转变温度
在无定型结构材料中，原子、离子或分子的排列是无规则 的。因为在冻结过程中随着冰晶的析出，剩余溶液的浓度逐 渐增加，当达到一定浓度时，剩余的水分不再结晶，此时的 溶液达到最大冻结浓缩状态，对应的温度称为玻璃化转变温 度。在该温度下，很小的温度变化就可能引起冷冻浓缩液粘 度显著增加。
特点及应用
冻干技术的特点
优点：
冷冻干燥在低温下进行，因此对于许多热敏性的物质特别适用（如
蛋白质、微生物之类不会发生变性或失去生物活力）；
在低温下干燥时，物质中的一些挥发性成分损失很小，适合一些化
学产品，药品和食品干燥；
在冷冻干燥过程中，微生物的生长和酶的作用无法进行，因此能保
持原来的性状；
由于在冻结的状态下进行干燥，因此体积几乎不变，可保持原来的 结构，不会发生浓缩现象；
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的应用 3.冷冻干燥在生物制药方面的应用 4.其他应用
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 水性药物的溶解性能,增加它们的溶解度
非常重要。
溶液的结冰过程与纯液体不一样，如水在0℃时结冰，水 的温度并不下降，直到全部水结冰之后温度才下降，这说 明水有一个固定的结冰点。而溶液不一样，他是在某一温 度时，晶体开始析出，随着温度的下降，晶体的数量不断 增加，直到最后，溶液才全部凝结。冷却时开始析出晶体 的温度称为溶液的冰点。而溶液全部凝结的温度叫做溶液 的凝固点，即我们所说的共晶点。
在玻璃化转变温度下预冻，形成无定型结构，在玻璃化 转变温度以上，在共晶点温度以下预冻，就形成了晶体结构。 晶体结构可以更快和更容易冻干，但稳定性稍差，溶解性稍 差；无定型结构冻干比较难，但稳定性好，溶解性好。
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。
冷冻干燥技术
仓惠 2015.12.04
什么是冷冻干燥技术？
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升华 出来，而物质本身剩留在冻结时的冰架中，因此它干 燥后体积基本不变，疏松多孔 。
1 特点及应用
目
录
2 基本原理
Contents
3 基本过程
4 常见问题