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冷凍干燥，也稱為凍干，是通過升華從制劑中除去冰的過程。在此過程中，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，通過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進(jìn)行初級干燥以去除塊狀冰。這是通過操縱擱板溫度和室壓力來控制產(chǎn)品溫度而建立的。去除大量冰后，產(chǎn)品溫度升高，為二次干燥過程中去除未凍結(jié)的水提供能量。每個(gè)步驟都需要過程中的數(shù)據(jù)，以了解整個(gè)過程中貨架溫度、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。過程監(jiān)控的傳統(tǒng)方法包括使用測量冷凍干燥機(jī)內(nèi)的溫度和壓力的設(shè)備。這些包括但不限于熱電偶、電阻溫度檢測器 (RTD)、電容壓力計(jì)和皮拉尼壓力計(jì)。下面描述了用于過程監(jiān)控的設(shè)備以及如何使用它們來檢測過程中的終點(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)的情況下長期保存。具體來說，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，然后通過真空系統(tǒng)將冰晶升華，最終得到干燥的物料。這個(gè)過程中，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)和營養(yǎng)成分；其次，由于干燥過程在真空環(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。