淺談冷凍干燥—Zirbus凍干機

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

    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，其根據來源于低溫或脫水狀態可抑制水的活動。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的狀態是不同的，常見的水的狀態為氣態，液態，固態。三相圖中有些特殊點如水的三種狀態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：固態和氣態。

    當系統壓力低于610.5Pa時，給冰提供熱量時，冰能直接升華成氣態（發生于凍干倉）；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（從環境中吸收熱量或降低內能）；大型生產型為了提率，則標配隔板加熱。

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

    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。