淺談冷凍干燥—Zirbus凍干機

    現(xiàn)代冷凍干燥技術起源于20世紀初，由前蘇聯(lián)科學家拉巴-斯塔羅仁茨基于1921年發(fā)明。該技術早期用于生物的脫水及制藥工業(yè)，第二次世界大戰(zhàn)后開始用于食品工業(yè)。

    所有的生物體，無論是植物還是動物，大部分是由水構成的，水在維持生物體的構造、機能方面起著重要的作用。有水，生物才有旺盛的生命力，一旦失水，生物形態(tài)就會潰糜，導致其機能降低，只要取出其水分或抑制生物體中的水的活動即可。這種方法不僅對生物的生命活動，而且對物質的相關活性亦同樣適用。

    采用冷凍或干燥的方法長期保存生物試樣，其根據(jù)來源于低溫或脫水狀態(tài)可抑制水的活動。當抑制了水的活動時，生物試樣內的所有化學反應都趨于零的程度，物質則可以保持不消耗。現(xiàn)在人們使用冷凍干燥法加工多種藥物，例如各種抗生素，疫苗，酶制劑，中藥注射劑，生物和基因工程產(chǎn)品等。

   如上圖，我們稱之為水的三相圖。水在不同壓力和溫度下呈現(xiàn)的狀態(tài)是不同的，常見的水的狀態(tài)為氣態(tài)，液態(tài)，固態(tài)。三相圖中有些特殊點如水的三種狀態(tài)同時存在的點我們稱之為三相點（Triple  Point）。三相點壓力610.5Pa，溫度0.01℃。以純水三相圖我們可知，當壓力低于610.5Pa時，水只存在兩種狀態(tài)：固態(tài)和氣態(tài)。

    當系統(tǒng)壓力低于610.5Pa時，給冰提供熱量時，冰能直接升華成氣態(tài)（發(fā)生于凍干倉）；作為實驗室型，可以選配加熱的隔板提高干燥效率或選擇不加熱隔板（從環(huán)境中吸收熱量或降低內能）；大型生產(chǎn)型為了提率，則標配隔板加熱。

    當系統(tǒng)壓力低于610.5Pa時，給氣態(tài)水降溫時，氣態(tài)水直接凝華成固態(tài)（發(fā)生于冷凝器）。

    共晶點：以水為溶劑，當在純水中加入溶質后，整個體系——溶液的冰點會發(fā)生改變，直至這個溶液體系*被凍結的溫度我們稱之為共晶點（Eutectic point）。如純水共晶點溫0℃，加入NaCl后配置成2%的NaCl溶液，則共晶點降為-29℃。下圖為ZIRBUS凍干機。