凍干機(jī)（又稱??冷凍干燥機(jī)??）是一種利用升華原理對(duì)物料進(jìn)行脫水的專業(yè)設(shè)備。其核心工作是在低溫（通常遠(yuǎn)低于0℃）和高真空的雙重環(huán)境下，使物料中預(yù)先凍結(jié)的固態(tài)冰晶不經(jīng)過(guò)液化，直接升華為水蒸氣，然后被機(jī)器內(nèi)的超低溫冷阱捕獲凝結(jié)，從而實(shí)現(xiàn)低溫干燥。這種獨(dú)特的工藝能最大限度地保留物料的原始物理結(jié)構(gòu)、生物活性及營(yíng)養(yǎng)成分，使其具備復(fù)水性佳、保質(zhì)期長(zhǎng)、輕便易儲(chǔ)等特性。因此，凍干機(jī)被廣泛應(yīng)用于制藥、食品、生物制品及科研等關(guān)鍵領(lǐng)域。
一、凍干機(jī)通常由以下幾個(gè)主要組成部分構(gòu)成
1、冷凍部分：這是凍干機(jī)中最重要的組件之一。它包括一個(gè)冷凍腔體和制冷系統(tǒng)。冷凍腔體通常是一個(gè)密封的容器，可以容納待凍干的物質(zhì)。制冷系統(tǒng)通過(guò)提供低溫環(huán)境來(lái)冷凍物質(zhì)。
2、升華部分：在冷凍過(guò)程完成后，冷凍腔體中的物質(zhì)會(huì)進(jìn)入升華部分。這個(gè)部分包括一個(gè)加熱源，通常是電熱元件或熱交換器，用于提供足夠的能量來(lái)使固態(tài)水分直接升華為氣態(tài)，而不經(jīng)過(guò)液態(tài)。
3、真空系統(tǒng)：凍干過(guò)程需要在真空環(huán)境下進(jìn)行，以便更好地促進(jìn)水分的升華。真空系統(tǒng)通過(guò)排除空氣并維持恰當(dāng)?shù)膲毫?lái)創(chuàng)建一個(gè)低壓環(huán)境。
二、原理與優(yōu)勢(shì)
凍干機(jī)的工作原理基于冷凍干燥技術(shù)，這是一種將物料中的水分在低溫下凍結(jié)成冰，然后在真空環(huán)境下通過(guò)加熱使冰直接升華成水蒸氣的過(guò)程。相較于傳統(tǒng)的干燥方法，凍干技術(shù)具有顯著的優(yōu)勢(shì)。
首先，凍干過(guò)程中物料始終處于低溫狀態(tài)，因此可以最大限度地保留物料的原有性狀，如顏色、味道、營(yíng)養(yǎng)成分等。這對(duì)于食品和藥品等行業(yè)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，因?yàn)楸Ａ粑锪系脑行誀钍谴_保產(chǎn)品品質(zhì)的關(guān)鍵。
其次，凍干過(guò)程中水分以固態(tài)直接轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，避免了液態(tài)水在干燥過(guò)程中可能帶來(lái)的溶解、擴(kuò)散等問(wèn)題，從而保持了物料的原有結(jié)構(gòu)和形態(tài)。這使得凍干技術(shù)在處理易碎、易變形的物料時(shí)具有優(yōu)勢(shì)。
此外，凍干技術(shù)還具有延長(zhǎng)保存時(shí)間、方便攜帶和運(yùn)輸、無(wú)菌環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。凍干后的物料水分含量極低，可以在沒(méi)有冷藏的條件下長(zhǎng)期保存；同時(shí)，凍干后的物料體積大大減小，重量輕，便于攜帶和運(yùn)輸；更重要的是，凍干過(guò)程在真空環(huán)境下進(jìn)行，可以有效防止微生物的生長(zhǎng)和繁殖，保證產(chǎn)品的安全性。
三、應(yīng)用領(lǐng)域
在食品加工業(yè)中，凍干技術(shù)被用于咖啡、茶葉、水果、蔬菜、肉類等食品的加工和保鮮。通過(guò)凍干技術(shù)處理后的食品不僅保留了原有的營(yíng)養(yǎng)成分和口感，而且大大延長(zhǎng)了保質(zhì)期，為消費(fèi)者提供了更多健康、美味的食品選擇。
在醫(yī)藥工業(yè)中，凍干技術(shù)被廣泛應(yīng)用于藥物制劑的干燥和保存。凍干后的藥物制劑可以方便地儲(chǔ)存和運(yùn)輸，同時(shí)保持了藥物的穩(wěn)定性和生物利用度。此外，凍干技術(shù)還可以用于保存生物制品如細(xì)胞、酶、抗體等，為生物技術(shù)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用提供了有力的支持。
在化工工業(yè)中，凍干機(jī)也是一個(gè)常用的設(shè)備，可用于干燥各種粉末、顆粒和纖維狀的化學(xué)制品。通過(guò)凍干技術(shù)處理后的化學(xué)制品具有更好的穩(wěn)定性和品質(zhì)，可以滿足更高的生產(chǎn)要求。
四、不同類型凍干機(jī)的操作步驟
博醫(yī)康FD-1A-50+凍干機(jī)
標(biāo)準(zhǔn)型凍干機(jī)操作：
1、將樣品放入物料盤(pán)中，再將物料盤(pán)放入凍干架上，放置并固定好樣品溫度傳感器，將凍干架放入冷阱中，蓋好保溫蓋進(jìn)行預(yù)凍，預(yù)凍到樣品*凍結(jié)并保持一段時(shí)間。
2、將預(yù)凍好的物料盤(pán)連同凍干架一同從冷阱中取出，并將支撐盤(pán)放置在冷阱阱口上方，將凍干架放置到支撐盤(pán)上,罩上玻璃罩。
3、擰緊充氣閥門(mén)，點(diǎn)擊屏幕上“真空計(jì)”按鈕，屏幕顯示真空度為110KPa，然后點(diǎn)擊“真空泵”按鈕開(kāi)啟真空泵。真空度迅速下降，至真空度≤10Pa為正常。
4、經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的干燥運(yùn)轉(zhuǎn)，查看樣品曲線，目測(cè)樣品已*干燥，即可打開(kāi)真空充氣閥后，點(diǎn)擊“真空泵”按鈕，真空泵停止運(yùn)行。點(diǎn)擊“真空計(jì)”按鈕，真空計(jì)關(guān)閉。
5、取下玻璃罩，從凍干架上取出物料盤(pán)，盤(pán)中樣品包裝后，普通配置干燥進(jìn)行完畢。點(diǎn)擊“制冷機(jī)”按鈕，關(guān)閉壓縮機(jī)，設(shè)備停止運(yùn)行。
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壓蓋型凍干機(jī)操作 ：
1、將注入樣品的西林瓶放入壓蓋物料盤(pán)中，再將物料盤(pán)放入凍干架上，放置并固定好樣品溫度傳感器，將凍干架放入冷阱中，蓋好保溫蓋進(jìn)行預(yù)凍，預(yù)凍到樣品*凍結(jié)并保持一段時(shí)間。
2、從冷阱中取出凍干架，將物料盤(pán)迅速轉(zhuǎn)移至壓蓋凍干架，將凍干架放置到冷阱上方，罩上玻璃罩。確保玻璃罩下端面與“O”型密封圈*接觸。
3、擰緊充氣閥門(mén)，點(diǎn)擊屏幕上“真空計(jì)”按鈕，屏幕顯示真空度為110KPa，然后點(diǎn)擊“真空泵”按鈕開(kāi)啟真空泵。真空度迅速下降，至真空度≤10Pa為正常。
4、經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的干燥運(yùn)轉(zhuǎn)，查看樣品曲線，目測(cè)樣品已*干燥，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)玻璃罩上方的壓蓋手柄，使壓蓋架上的絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，壓蓋板下降，將瓶蓋壓入瓶中，實(shí)現(xiàn)真空下蓋塞。然后打開(kāi)真空充氣閥后，點(diǎn)擊“真空泵”按鈕，真空泵停止運(yùn)行。點(diǎn)擊“真空計(jì)”按鈕，真空計(jì)關(guān)閉。
5、取下玻璃罩，從凍干架上取出物料盤(pán)，盤(pán)中樣品(西林瓶、包裝后，壓蓋配置干燥進(jìn)行完畢。點(diǎn)擊“制冷機(jī)”按鈕，關(guān)閉壓縮機(jī)，設(shè)備停止運(yùn)行。
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多岐管型凍干機(jī)操作：
1、將注入樣品的干燥瓶放入-40℃以下的低溫冰箱中，預(yù)凍到樣品*凍結(jié)并保持一段時(shí)間，如有可能，能將干燥瓶邊緣旋轉(zhuǎn)預(yù)凍，使樣品均勻凍結(jié)在瓶壁上，有利于加速干燥。
2、將預(yù)凍好的物料盤(pán)連同凍干架從冷阱中取出，并將支撐盤(pán)放置在冷阱阱口上方，將凍干架放置到支撐盤(pán)上，罩上玻璃罩。
3、從低溫冰箱中取出預(yù)凍好的干燥瓶，與玻璃罩上的標(biāo)準(zhǔn)管塞連接，將管塞插入凍干瓶的中心,裝好后轉(zhuǎn)動(dòng)閥翼使之垂直朝下，干燥瓶與罩內(nèi)連通。
4、擰緊充氣閥門(mén)，點(diǎn)擊屏幕上真空計(jì)按鈕，屏幕顯示真空度為110KPa。然后點(diǎn)擊“真空泵”按鈕開(kāi)啟真空泵，真空度迅速下降，至10Pa以下為正常，凍干開(kāi)始。如果在凍干的過(guò)程中需要更換更換凍干瓶或者將干燥結(jié)束的干燥瓶取下，請(qǐng)先轉(zhuǎn)動(dòng)閥翼使之垂直朝上，干燥瓶與玻璃罩隔絕，與大氣連通，瓶?jī)?nèi)充氣，取下干燥瓶。
5、如果干燥瓶與托盤(pán)內(nèi)樣品全部干燥結(jié)束，要先取下干燥瓶，然后充氣、關(guān)閉真空泵、真空計(jì)。取下玻璃罩，保存樣品。請(qǐng)勿帶凍干瓶取下玻璃罩。
五、安全操作與維護(hù)規(guī)范
?1、安全操作
?防護(hù)裝備：操作液氮預(yù)凍時(shí)需戴防凍手套，接觸冷阱時(shí)避免凍傷。
?應(yīng)急處理：停電時(shí)立即關(guān)閉設(shè)備，防止真空倒吸污染物料。
?2、日常維護(hù)
?真空泵：油封泵每500小時(shí)換油，干式泵每季度清潔濾芯。
?冷阱：每月用乙醇擦拭蒸發(fā)器表面，防止結(jié)霜粘連。
?3、校準(zhǔn)與驗(yàn)證
?年度校準(zhǔn)：真空計(jì)、溫度傳感器的精度校驗(yàn)（誤差需≤±1%）。
?工藝驗(yàn)證：通過(guò)留樣檢測(cè)含水量、活性保留率等關(guān)鍵指標(biāo)。
六、故障及解決方法
凍干機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中可能遇到多種故障，影響實(shí)驗(yàn)或生產(chǎn)效率。以下是常見(jiàn)問(wèn)題及快速應(yīng)對(duì)措施：
??1.真空度不足??
??現(xiàn)象??：真空泵運(yùn)行但真空表顯示數(shù)值偏高（＞100Pa）
??可能原因??：
密封圈老化/破損
真空泵油污染或不足
閥門(mén)未關(guān)閉
??解決方法??：
更換硅膠密封圈（建議每2年更換）
檢查并補(bǔ)充真空泵油（需使用專用油）
手動(dòng)檢查所有閥門(mén)閉合狀態(tài)
??2.樣品融化/塌陷??
??現(xiàn)象??：凍干后樣品出現(xiàn)液化或結(jié)構(gòu)崩塌
??可能原因??：
預(yù)凍溫度不夠低（未達(dá)共晶點(diǎn)）
升溫速率過(guò)快
真空度突然波動(dòng)
??解決方法??：
確保預(yù)凍溫度低于樣品共晶點(diǎn)10℃以上
采用階梯升溫程序（每階段≤5℃）
檢查制冷系統(tǒng)是否正常工作
??3.制冷系統(tǒng)報(bào)警??
??現(xiàn)象??：壓縮機(jī)頻繁啟停或報(bào)高壓/低壓錯(cuò)誤
??可能原因??：
冷凝器散熱不良
制冷劑泄漏
環(huán)境溫度過(guò)高（＞30℃）
??解決方法??：
清理冷凝器灰塵（每月至少1次）
聯(lián)系廠家檢測(cè)制冷劑壓力
改善設(shè)備周圍通風(fēng)條件
