冷冻干燥技术.rar [复制链接]

以上为一个文件的三个分卷压缩。

如图：
1、液态水在常温下冷冻；
2、降低压力；
3、升高温度加速升华过程；
4、水蒸气流向冷凝器变为固态水；
5、干燥完成后将冰融化并排出设备。

热传递至产品采用以下方式：
— 从层板来的传导热
－ 从上层层板来的辐射热
－ 对流热
－ 如果层板温度与干燥箱压力保持不变，升华速率及冰的温度也应该保持不变
－ 如果冰层温度升高过快，将会导致产品垮塌——此时应提高真空度
－ 如果冰层温度降低过快（0.5℃-1℃），此时应提高层板温度

总体来讲，主干燥期结束应伴随如下现象：
－ 升华界面消失
－ 产品温度与层板温度趋于一致
－ 干燥箱和冷凝器压力相一致
目的：去除残余水分及非游离态水分。（通常是从10％降至2％）产品中的水分此时并非是结晶状态而是被附着状态。
－ 残余水分是通过脱附作用而被去除的。二次干燥时间取决于脱附作用的快慢
－ 这一过程的快慢是取决于加热温度而非时间的长短，即当到达一定的失衡后延长干燥时间而不提高层板温度将是徒劳的。
－ 产品温度在不损坏产品的情况下，应尽可能的提高；同时，冷凝器的压力（温度）应尽可能降低 。
冻干生物制品用的保护剂（添加剂）
除人血浆等少数含干物质多的原料可以直接冻干外，大多数生物制品在冻干时都需要添加某种物质，制成混合液后才能进行冻干。这种物质在干燥后起支撑作用，在冻干过程中起保护作用，因此称为保护剂。有时也称填充剂、赋形剂、缓充剂等。
1）保护剂的主要功能
（1）一些活物质的细胞在冻结、升华或贮存中会因细胞膜破裂、细胞脱水、细胞质浓缩等物理化学原因而死亡。冻干前加上某些防冻剂，可以减小这些损害。
（2）在冻干微量活物质时，若溶液浓度太低（<4%），则被干燥物质升华时，会与水蒸汽一起飞散，干后变成绒毛状的松散结构，在冻干结束后，这种结构的物质就会消散。因此，冻干前在溶液中加些填充剂，使之形成团块结构。
（3）在需冻干的溶液中加些胶状物质，可以防止冻结前溶质沉淀和冻干后发生破坏。
（4）添加某些物质可使产品变得易于冻干，或增加已干产品的复水效应。
2）对保护剂的要求
（1）不含任何毒性或过敏源，对人体无害。
（2）在冻干过程中，对活菌菌苗一般存活率能达到50%以上，对活毒疫苗一般要求滴度下降小于0.5。
（3）在冻干和贮存期中对产品有保护作用，但不与药性成分产生化学反应，不损害活物质的活性。
（4）冻干时不起泡，干燥后受水性好。
（5）保护剂的崩解温度应当尽量高。
（6）不影响对制品的检测。
3）保护剂的种类
（1）低分子量物质：如蔗糖、乳糖和谷氨酸钠等。
（2）胶体物质：如明胶、天然葡聚糖、右旋果糖、糊精、琼脂和藻胶钠等。
（3）抗氧化物质：如抗坏血酸钠、硫脲、碘化钾和钼酸钠等。
4）保护剂的作用
（1）填充剂：用作防止药性物质在抽空时与水蒸汽一起飞散，如甘露糖醇、肌醇、葡聚糖、乳糖、甘氨酸、PVP（聚乙烯吡咯烷酮）以及胶体物质等。
（2）防冻剂：如甘油、二甲亚砜、PVP、蔗糖、多肽、醋胺等。
（3）抗氧化剂：如桔酸丙酯、维生素E、维生素C、氨基酸、卵磷脂、蛋白质水解物、硫代硫酸钠、异抗坏血酸、抗坏血酸钠等。
（4）改善崩解温度：如葡聚糖、PVP、蔗糖、水糖醇蛋白质混合物等。
（5）酸碱度调整剂：用以将酸碱度调整到最稳定区域。如柠檬酸、磷酸、酒石酸、氨基酸、山梨醇、乙二胺四醋酸（EDTA）等。
（6）缓冲剂：如脱脂乳、氯化钾等。
（7）消除美拉德反应：如谷氨酸钠等。
（8）消除自由基因的形成：如硫脲、碘化钠等。
补充：

下面给大家列出一些概念：
1.前提
二次干燥主要去除的是吸附水分；
饱和蒸汽压只和温度有关（在2MPa气压内）
2.吸附
根据吸附质和吸附剂之间吸附力的不同，吸附操作分为物理吸附与化学吸附两大类。
⑴、物理吸附或称范德华吸附：它是吸附剂分子与吸附质分子间吸引力作用的结果，因其分子间结合力较弱，故容易脱附，如固体和气体之间的分子引力大于气体内部分子之间的引力，气体就会凝结在固体表面上，吸附过程达到平衡时，吸附在吸附剂上的吸附质的蒸汽压应等于其在气相中的分压。
⑵、化学吸附：是由吸附质与吸附剂分子间化学健的作用所引起，其间结合力比物理吸附大得多，放出的热量也大得多，与化学反应热数量级相当，过程往往不可逆。化学吸附在催化反应中起重要作用。
我们讨论的主要是物理吸附。
3.脱附
吸附的逆过程﹐使吸附质从吸附剂表面离逸的操作。脱附使吸附剂再生﹐同时获得吸附产品。改变操作条件﹐可使吸附平衡关系发生有利脱附的变化。常用的方法有﹕ 减压脱附。降低操作压力﹐使平衡吸附量低于已有吸附量而发生脱附﹐此法用于变压吸附。 升温脱附。提高吸附剂温度﹐使平衡吸附量低于已有吸附量而发生脱附﹐此法用于变温吸附。由于吸附剂导热性能差﹐生产上是将水蒸气或热气流直接通入床层加热吸附剂﹐以实现变温脱附。 置换脱附。用水蒸气加热吸附剂时﹐吸附质被水分置换而脱附。脱附下来的吸附质与水蒸气一起冷凝﹐再予回收﹔而吸附剂则经干燥﹑冷却后备用。用水蒸气加热的升温脱附﹐大都属于置换脱附。 冲洗脱附。用热的惰性气流加热吸附剂并带走脱附的吸附质。此法适用于吸附质无需回收的场合。
二次干燥中水分的去除的应该是减压脱附与变温脱附共同作用的结果。
4.当制品相当潮湿时，本身水分向外扩散(即脱附作用desorption)的速率大于自外面环境吸收水分(即吸附作用absorption)的速率，因此制品含水率逐渐下降，直到水分释放及吸收的速率达到平衡时制品含水率不再变动，此时称为制品已达到平衡含水率(equilibrium moisture content)。
温度分别对大气相对湿度及制品的平衡含水率皆会影响。一个维持在标准气压的固定体积及固定温度的系统中，能够含有的饱和水蒸汽是一定的。而当时该系统所拥有的实际水蒸汽量对饱和水蒸汽的比值(×100)即是该温度下的大气相对湿度。若这个系统的其它条件都不变，则温度升高10℃时该系统能够含有的饱和水蒸汽量约加倍，因此其大气相对湿度就约减为半。

综上所述，二次干燥中，“当到达一定的失衡后延长干燥时间而不提高层板温度将是徒劳的”，而“产品温度在不损坏产品的情况下，应尽可能提高；同时，冷凝器压力（温度）应尽可能的降低”。

我所说的，还是以理论为主，在实际中达到这种平衡的时间可能过长，或着说在达到平衡前，产品的含水量已经达到我们的要求，而且这种过程并不是我们所能观察到的。我会再找找相应温度下水的饱和蒸汽压和对应的湿度来给大家参考。

该教程让人非常直观的了解冻干过程，对于初学者很有帮助的。

《冷冻干燥原理》
前　　言

冷冻真空干燥也叫干燥。升华干燥或简称冻干。它是干燥方法之一，目的是为了贮存物品。
物品之所以会损坏、腐烂、变质，主要是由于外因和内因二个因素引起，外因者，空气、水、温度、生物等的作用；内因者，主要是生物物质自身的新陈代谢作用。如果能使外因和内因的作用减小到最低程度，则能达到物品在一定时间内保持不变的目的。
干燥法就是驱除物品内部所含的水份，因为水份是一切生物生长的必要条件之一。生物体水份减少到一定程度，则生物不易或不能生长繁殖。因而能较长时间的贮藏保存；另外，当有水份存在时，一些酸碱溶解其内还会发生一些化学作用而使物品变质。
干燥的方法很多，如晒干、烘干、煮干、晾干、喷雾干燥、真空干燥、冷冻干燥等。其中唯有冷冻干燥法是保存有生命生物物质的最理想方法。
冷冻干燥之后的产品，进行真空或氮气封口，以隔绝空气特别是氧气，再在低温下存放，则水份、空气、温度三个因素被控制，使产品能在较长的时间内得到有效的保存。
冷冻干燥技术是在第2次世界大战期间，因大量需要血浆和青霉素而发展起来的。现在已广泛应用于化学、制药工业、食品工业和科学研究等方面，特别是应用于含有生物活性物质的生物药品方面最为普遍。
我国在解放前就已使用冷冻干燥法制造疫苗，但数量极少，仅应用于人医，解放后我国的冷冻干燥事业得到迅速发展。1952年起开始在兽医界应用，并在国内制造了一批大、中型的冷冻干燥机，现在全国所有的省、市自治区均有各种不同型号的冷冻干燥机。
在兽医方面，主要用于各种兽用微生物的贮存，各种兽医生物药品的制造，一切用于猪、牛、马、鸡、鸭、鹅、兔、狗的各种预防疾病的药品均离不开冷冻干燥机。
冷冻干燥属于边缘科学，它涉及到物理、化学、生物学等知识，包括制冷、真空、电工、仪表等技术。因此也是一门综合性的专业科学技术。

真空冷冻干燥食品HACCP质量控制体系的研究
【作　　者】 朱春泗　
【作者单位】 山东出入境检验检疫局,266002 
 

谢谢楼主啊~~~

这么好的资料，顶一个！

非常感谢楼主

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真是巨細靡遺的好貼!感謝大大上傳!棒極了!

谢谢！