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冷凍干燥，也稱為凍干，是通過(guò)升華從制劑中除去冰的過(guò)程。在此過(guò)程中，這通常由三個(gè)不同的步驟組成。首先，冷卻溶液以凍結(jié)材料。接下來(lái)，通過(guò)在升華前沿的冰的蒸氣壓與冷凝器中的冰的蒸氣壓之間建立壓差來(lái)進(jìn)行初級(jí)干燥以去除塊狀冰。這是通過(guò)操縱擱板溫度和室壓力來(lái)控制產(chǎn)品溫度而建立的。去除大量冰后，產(chǎn)品溫度升高，為二次干燥過(guò)程中去除未凍結(jié)的水提供能量。每個(gè)步驟都需要過(guò)程中的數(shù)據(jù)，以了解整個(gè)過(guò)程中貨架溫度、產(chǎn)品溫度和腔室壓力的影響。這些數(shù)據(jù)和其他類型的數(shù)據(jù)提供的信息可確保產(chǎn)品溫度保持在故障點(diǎn)以下，并提供有關(guān)每個(gè)處理步驟何時(shí)完成的信息。過(guò)程監(jiān)控的傳統(tǒng)方法包括使用測(cè)量冷凍干燥機(jī)內(nèi)的溫度和壓力的設(shè)備。這些包括但不限于熱電偶、電阻溫度檢測(cè)器 (RTD)、電容壓力計(jì)和皮拉尼壓力計(jì)。下面描述了用于過(guò)程監(jiān)控的設(shè)備以及如何使用它們來(lái)檢測(cè)過(guò)程中的終點(diǎn)。

凍干機(jī)，也稱為冷凍干燥機(jī)，其工作原理主要是通過(guò)降低物質(zhì)的水分活度，從而實(shí)現(xiàn)物質(zhì)在不損害其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的情況下長(zhǎng)期保存。具體來(lái)說(shuō)，利用制冷技術(shù)將物料冷凍至其共晶點(diǎn)或接近共晶點(diǎn)溫度，然后通過(guò)真空系統(tǒng)將冰晶升華，最終得到干燥的物料。這個(gè)過(guò)程中，物質(zhì)的水分被移除，但物質(zhì)本身的結(jié)構(gòu)和特性得到了保留。

實(shí)驗(yàn)室小型凍干機(jī)主要采用冷凍干燥的方法，通過(guò)降低物料的溫度，使其達(dá)到冰點(diǎn)以下，隨后在真空條件下，使物料中的冰晶升華成水蒸氣，從而實(shí)現(xiàn)干燥。與傳統(tǒng)的干燥方法相比，冷凍干燥具有許多優(yōu)點(diǎn)。首先，它可以在低溫下進(jìn)行，從而保留物料的原有結(jié)構(gòu)和營(yíng)養(yǎng)成分；其次，由于干燥過(guò)程在真空環(huán)境下進(jìn)行，可以有效地防止氧化和污染；最后，干燥后的物料具有較好的穩(wěn)定性和復(fù)水性，方便存儲(chǔ)和運(yùn)輸。

原位預(yù)凍凍干機(jī)的工作原理如下：首先，將待處理的物質(zhì)置于冷凍板上，在低溫下使其快速冷凍，形成均勻的冰晶結(jié)構(gòu)。隨后，通過(guò)減壓系統(tǒng)將設(shè)備內(nèi)的壓強(qiáng)降低到一個(gè)很低的水平，這會(huì)導(dǎo)致冰晶直接從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)，即升華。之后，通過(guò)加熱系統(tǒng)提供熱量，以加快升華的速度，同時(shí)收集并去除蒸發(fā)的水分，從而將物質(zhì)完全干燥。

實(shí)驗(yàn)室小型凍干機(jī)的工作原理基于冷凍干燥技術(shù)。該技術(shù)通過(guò)將物質(zhì)冷凍至冰點(diǎn)以下，使水分轉(zhuǎn)化為冰，然后在真空條件下將冰直接升華為水蒸氣，從而實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的干燥。這一過(guò)程可以有效保留物質(zhì)的原有結(jié)構(gòu)和活性成分，避免因高溫干燥造成的物質(zhì)變性或失活。