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1、冻干笔记真空冷冻干燥技术笔记主要简单介绍一下，我对冷冻干燥技术的原理、冻干机组成、冻干参数、冷冻干燥的程序、影响冷冻干燥过程的因素、冻干制品不合格现象和解决方法的学习心得。第一节 冷冻干燥技术原理干燥是保持物质不腐败变质的方法之一。干燥的方法有许多，如晒干、煮干、烘干、喷雾干燥和真空干燥等。但这些干燥方法都是在0以上或更高的温度下进行。干燥所得的产品，一般是体积缩小、质地变硬，有些物质发生了氧化，一些易挥发的成分大部分会损失掉，有些热敏性的物质，如蛋白质、维生素会发生变性。微生物会失去生物活力，干燥后的物质不易在水中溶解等。因此干燥后的产品与干燥前相比在性状上有很大的差别。而冷冻真空干燥法不同

2、于以上的干燥方法，产品的干燥基本上在0以下的温度进行，即在产品冻结的状态下进行，直到后期，为了进一步降低干燥产品的残余水分含量，才让产品升至0以上的温度，但一般不超过40。冻干就是把含有大量水分物质，预先进行降温冻结成固体，然后在真空的条件下使水蒸汽直接升华出来。而物质本身留剩在冻结时的冰架子中，因此它干燥后体积不变，疏松多孔。在升华时冻结产品内的冰或其它溶剂要吸收热量。引起产品本身温度的下降而减慢升华速度，为了增加升华速度，缩短干燥时间，必须要对产品进行适当加热。整个干燥过程是在较低的温度下进行的。冻干有下列优点：冻干在低温下进行，因此对于许多热敏性的物质特别适用。如蛋白质、微生物之类不会发

3、生变性或失去生物活力。因此在医药上得到广泛地应用。在低温下干燥时，物质中的一些挥发性成分损失很小，适合一些化学产品、药品和食品干燥。在冻干的过程中，微生物的生长和酶的作用无法进行，因此能保持原来的性状。由于在冻结的状态下进行干燥，因此体积几乎不变，保持了原来的结构，不会发生浓缩现象。干燥后的物质疏松多孔，呈海绵状，加水后溶解迅速而完全，几乎立即恢复原来的性状。由于干燥是在真空下进行，氧气极少，因此一些易氧化的物质得到了保护。冻干能排除95-99以上的水分，使干燥后产品能长期保存而不致变质。因此，冷冻干燥目前在医药工业、食品工业、科研和其他部门得到广泛的应用。第二节 冻干机的组成产品的冷冻干燥需

4、要在一定装置中进行，这个装置叫做真空冷冻干燥机或冷冻干燥装置，简称冻干机。冻干机按系统分，由制冷系统、真空系统、冷热媒介系统和控制系统四个主要部分和CIP/SIP系统、自动进出料系统、气动液压系统组成。按结构分，冻干箱（或称干燥箱）、冷凝器（或称水汽凝结器）、制冷机组、真空泵组和各类阀门、电气测量、控制元件等组成。冻干箱内的搁板能够制冷到-55左右，又能够加热到+80或箱体升温121以上的高低温箱，也是一个能抽成真空的密闭容器。它是冻干机的主要部分，需要冻干的产品就放在箱内分层的金属板层上，对产品进行冷冻，并在真空下加温，使产品内的水分升华而干燥。冷凝器同样是一个高低温的真空密闭容器，在它的内

5、部有一个较大表面积的金属吸附面，吸附面的温度能降到-40-70以下，并且能维持这个低温范围。冷凝器的功用是把冻干箱内产品升华出来的水蒸气冻结吸附在其金属表面上。冻干箱、冷凝器、真空管道、阀门、真空泵等构成冻干机的真空系统。真空系统要求没有漏气现象，真空泵是真空系统建立真空的重要部件。真空系统对于产品的迅速升华干燥是必不可少的。制冷系统由制冷机与冻干箱、冷凝器内部的管道等组成。制冷机可以是互相独立的二套或以上，也可以合用一套。制冷机的功用是对板层和冷凝器进行制冷，以产生和维持它们工作时所需要的低温，它有直接制冷和间接制冷二种方式。冷热媒介系统对于不同的冻干机有不同的热传导方式。主要由循环泵，电加

6、热器和板式换热器组成，通过间接制冷和加热实现对冻干箱板层的温度控制。冻干箱板层的最高温度80，有的是利用直接电加热法；有的则利用中间介质来进行热传导，由一台泵(或加一台备用泵)使中间介质不断循环。冷热媒介系统的作用是对冻干箱内的产品进行加热，以使产品内的水分不断升华，并达到规定的残余含水量要求。控制系统由各种控制开关，指示调节仪表及一些自动装置等组成，由电源柜，控制柜和个人电脑（PC 机）组成。电源柜是强电柜，安装主开关、空气开关或熔断器、控制变压器、交流接触器、热继电器和固态继电器等，控制柜是弱电柜，安装模拟图、记录仪表、可编程序控制器（PLC）、手动操作系统等。PC 机可以安装在远离冻干机

7、的地方，对冻干机进行控制成监视。电气控制系统可以完成对冻干机的各种手动和自动控制。它可以较为简单，也可以很复杂。一般自动化程度较高的冻干机则控制系统较为复杂。控制系统的功用是对冻干机进行手动或自动控制，操纵机器正常运转，以使冻干机生产出合乎要求的产品来。气动液压系统：气动系统由气动二联件，管路，气动换向阀及气动阀门组成，用作各种气动阀门的开闭和门锁机构等。液压系统由液压站和液压缸等组成，用作小瓶的箱内压塞和蘑菇阀的开闭或门锁机构，大型冻干机的液压系统还用作产品的进箱和出箱，另外液压系统还配合清洗时作板层的升降运动，以使清洗更彻底。CIP/SIP系统：在位清洗（CIP）系统由清洗泵和安装在冻干箱

8、、冷阱内的一系列管道和喷嘴，冻干箱门应有锁紧装置组成。在位灭菌（SIP）系统用于冻干箱、冷阱和放气过滤器的灭菌之用，在位灭菌系统的冻干箱、冷阱必须是压力容器，必须按压力容器的设计要求和制造要求进行设计和制造，材料和设备必须能耐受灭菌时的压力和温度的要求；冻干箱门配置门锁紧装置。为了灭菌之后的干燥也需要配备水环泵，较大型的冻干机要有冷却水夹套，用于灭菌之后的快速冷却之用。自动进出料系统：自动上料和卸料系统分为：平板式、移动小车、传送带式三类。系统所使用的材料必须符合无菌卫生等级的需要，边框和外包必须是316L不锈钢，导向杆，传动轮等非金属材料一般使用超高量聚乙烯体。在位清洗和在位消毒是大多数有关

9、无菌制品生产设备的特征，其中涉及到所有的设计必须避免有清洗与消毒的死角，所有表面都必须能被完全的清洗与消毒。冻干机自动装料和卸料系统一般所采用的方法是用蒸汽或过氧化氢蒸汽对设备进行消毒，并保证能放入物质的无菌。第三节 冻干参数水的存在形式和水的冻结水是构成生命的重要物质，水在生物系统中有多种存在形式。一种叫做自由水以溶液或悬浮液形式存在，这种水冷冻的时能结冰；另一种以氢键方式结合在一些极性基团上，包含在极性基团形成的网状结构之中，这部分水即使在极低的温度下也不会结冰，叫做结合水；另外生物系统中还有至今仍未搞清楚的其他形式存在的水。水的结冰过程是这样的：当水的温度降到冰点0时，如果缺乏晶核，水并

10、不结冰，温度继续下降，水还是保持在液体状态，这叫做水的过冷现象；当水中存在一些外来物质时，外来物质便成为水结冰的晶核，于是水分子以晶核为核心，并以一定的排列方式结合成固态的晶格结构。一旦结冰开始之后温度会从过冷温度迅速上升到0（结冰时的放热所引起），在结冰过程中保持0不变，只有全部水都结成冰之后，温度才继续下降。冰晶的数量和大小受二个因素的影响；即成核速率和晶体生长速率的影响，接近0时晶核的生长速率增加而成核速率很低，因此在0保持一段时间将产生数量少而尺寸大的晶体；越过0，在较低的温度下冻结时将得到数量多而尺寸小的晶体。溶液的冻结溶液的冰点和沸点与溶媒和溶质都不同，它随溶质的浓度不同而有不同的

11、冰点和沸点。以水溶液为例来说明溶液的凝结过程。水溶液的凝结与纯水不一样，它不是在某一固定温度下完全凝结成固体，溶液温度降低到某一温度对，晶体开始析出，随着温度的降低，晶体的数量不断增加，最后溶液全部凝结。因此溶液是在某一温度范围内凝结的，冷却时开始析出晶体的温度称溶液的冰点，而溶液全部凝结的温度叫溶液的凝固点，是溶质和溶媒全部结晶的温度点。在溶液的结晶过程中溶液的浓度会增加，冰点会下降，稀溶液变为浓溶液，并逐步成为饱和溶液，温度继续降低时，由于溶解度降低，将会有溶质的晶体析出，最后成为冰晶体和溶质晶体的共晶混合物，这时的温度就是溶液的共晶点温度。这个过程也是一个放热过程，在冷冻曲线上也会像水结

12、冰那样出现过冷和一个平台。产品的冷冻参数：过冷度、共晶点温度、产品冻结温度、结晶度。过冷度:过冷度是指低于冰开始形成时的冷冻平衡温度的度数。水保持过冷状态冷冻含有不同成分的配方可以形成冰晶体。在过冷条件下，高冰的生长速率和过冷度的平方成正比。高过冷度会提高冰晶体的生长速率而形成非常小的冰晶。产品冻结温度:冷冻产品到比崩解温度低10的温度；冻结温度下水的移动性小于0.5。结晶度D:配方冷冻时结冰的量。结晶度是指产品中形成的冰的量和等量水形成的冰的量的比率 。当产品中冰的量与产品中可冻结水的总量比值接近0.5时，得到的产品块不会有海绵状外观并且对通过产品块的水蒸气气流阻碍作用增大。共晶点共晶点的基

13、本定义：冷冻过程中，该温度下溶液的自由度为零。饱和溶液的溶解曲线和溶剂结冰点凹陷的交点。需要冻干的产品，一般是预先配制成水的溶液或悬浊液，因此它的冰点与水就不相同了，水在0时结冰，溶液的冰点将低于溶媒的冰点。另外，溶液的结冰过程与纯液体也不一样，纯液体如水在0时结冰，水的温度并不下降，直到全部水结冰之后温度才下降，这说明纯液体有一个固定的结冰点。而溶液却不一样，它不是在某一固定温度完全凝结成固体，而是在某一温度时，晶体开始析出，随着温度的下降，晶体的数量不断增加，直到最后，溶液才全部凝结。这样，溶液并不是在某一固定温度时凝结。而是在某一温度范围内凝结。当冷却时开始析出晶体的温度称为溶液的冰点。

14、而溶液全部凝结的温度叫做溶液的凝固点。凝固点就是融化的开始点（即熔点），对于溶液来说也就是溶质和溶媒共同熔化的点。所以又叫做共熔点或共晶点。可见溶液的冰点与共熔点是不相同的。共熔点才是溶液真正全部凝成固体的温度。显然共熔点的概念对于冷冻干燥是重要的。因为冻干产品可能有盐类、糖类、明胶、蛋白质、血球、组织、病毒、细菌等等的物质。因此它是一个复杂的液体，它的冻结过程肯定也是一个复杂的过程，与溶液相似，也有一个真正全部凝结成固体的温度，即共熔点。由于冷冻干燥是在真空状态下进行的。只有产品全部冻结后才能在真空下进行升华干燥，否则有部分液体存在时，在真空下不仅会迅速蒸发，造成液体的浓缩，产品的体积缩小；

15、而且溶解在水中的气体在真空下会迅速蒸发出来，造成像液体沸腾的样子，冻干产品鼓泡、甚至冒出瓶外。这是我们所不希望的。为此冻干产品在升华开始时必须要制冷产品温度到共熔点以下的温度使产品真正全部冻结。在冻结过程中，从外表的观察来确定产品是否完全冻结成固体是不可能的；靠测量温度也无法确定产品内部的结构状态。而随着产品结构发生变化时电性能的变化是极为有用的，特别是在冻结时电阻率的测量能使我们知道冻结是在进行还是已经完成了，全部冻结后电阻率将非常大，因此溶液是离子导电。冻结时离子将固定不能运动，因此电阻率明显增大。而有少量液体存在时电阻率将显著下降。因此测量产品的电阻率将能确定产品的共熔点。产品的共熔点可

16、以通过电阻法、示差热分析法（DTA）、示差扫描热量法（DSC）和低温显微镜直接观察法得知。其中电阻检测法方便宜行，目前应用最多，可以自制测定装置，直接获取数据。正规的共熔点测量法是将一对白金电极浸入液体产品之中，并在产品中插一支温度计，把它们冷却到-40以下的低温，然后将冻结产品慢慢升温。用“惠斯顿”电桥来测量其电阻，当发生电阻突然降低时，这时的温度即为产品的共熔点。电桥要用交流电供电，因为直流电会发生电解作用，整个过程由仪表记录。也可用简单的方法来测量，用二根适当粗细而又互相绝缘的铜丝插入盛放产品的容器中，作为电极。在铜电极附近插入一支温度计，插入深度与电极差不多，把它们一起放入冻干箱内的观

17、察窗孔附近，并用适当方法把它们固定好，然后与其他产品一起预冻，这时我们用万用表不断地测量在降温过程中的电阻数值，根据电阻数值的变化来确定共熔点。共熔点是在预冻阶段和升华阶段需要进行控制的温度值。冻干升华参数：共溶点温度、玻璃化转变温度、崩解温度。玻璃化转变温度：当液体温度降低时，液态转变为固态，有两种不同状态：晶态和非晶态。在非晶态固体材料中，原子、离子或分子的排列是无规则的。因为人们已习惯将融化物质在冷却过程中不发生结晶的无机物质称为玻璃，所以后来逐渐地将其他非晶态均称为玻璃态。由于在药品冻干中要求更加严格，希望药品在冻干的过程中处于玻璃化温度以下。但这里玻璃化转变温度不是指完全的玻璃化，因

18、为完全的玻璃化是指整个样品都形成了玻璃态，实现完全玻璃化要求极高的降温速率，几乎是不可能的。冻干的过程中玻璃化温度指最大冻结浓缩液的玻璃化转变温度。因为在冻结过程中随着冰晶的析出，剩余溶液的浓度逐渐增加，当达到一定浓度时，剩余的水分不继续结晶，此时的溶液达到最大冻结浓缩状态，对应的温度称为最大冻结浓缩液的玻璃化转变温度。 塌陷（崩解）温度塌陷温度是指溶质间区域的水的流动性为零时温度。一个正常升华的产品，当升华进行到一定的时候，就会出现上部的已干层和下部的冻结层，这二层之间的交界面就是升华面，随着升华的进行而不断下降的。已经干燥的产品应该是疏松多孔，并保持在这一稳定的状态，以便下层冻结产品升华出

19、来的水蒸汽能顺利地通过，使全部产品都得到良好的干燥。但某些已经干燥的产品当温度升高到某一数值时，会失去刚性，变得有粘性，发生类似塌方的崩解现象，使干燥产品失去疏松多孔的状态，封闭了下层冻结产品水蒸汽的逸出通路，妨碍了升华的继续进行。于是，升华速率变慢，从冻结产品吸收升华热也随之减少，板层供给的热量将有多余，这样便引起冻结产品的温度上升，当温度升高到共熔点以上的温度时，产品就会发生熔化或发泡现象，致使冻干失败。发生崩解时的温度叫做该产品的崩解温度。对于这样的产品要获得良好的干燥，只有保持升华中的干燥产品的温度在崩解点以下，直到冻结产品全部升华完毕为止，才能使产品温度继续上升。这时由于产品中已不存

20、在冻结冰，干燥产品即使发生崩解也不会影响产品的干燥而会影响产品的活性，因为产品已从升华阶段转入解吸干燥阶段。没有发生崩解的干燥产品与发生崩解的干燥产品在外观上用肉眼看不出有什么差别，只有在显微镜下才能看到结构上的变化。当在显微镜下观察产品的冷冻干燥过程时，如果看到发生崩解现象，那么这时的温度就是该产品的崩解温度。有些产品的崩解温度高于共熔点温度，那么升华时仅需控制产品温度低于共熔点就行了；但有些产品的崩解温度低于共熔点温度，那么按照一般的方法控制升华时就可能发生崩解现象，这样的产品只有在较低的温度下进行升华，因此必须延长冻干时间。产品的共熔点可以通过电阻法、示差热分析法（DTA）、示差扫描量热

21、法（DSC）和低温显微镜直接观察法得知，但产品的崩解温度只有在冷冻干燥显微镜下直接观察才能得知。产品的崩解温度取决于产品本身的品种和保护剂的种类；混合物质的崩解温度取决于各组分的崩解温度。因此在选择产品的冻干保护剂时，应选择具有较高崩解温度的材料，使升华干燥能在不很低的温度下进行，以节省冻干的能耗和时间，提高生产率。第四节 冷冻干燥的程序冷冻干燥的程序：分装在冻干之前，把需要冻干的产品分装在合适的容器内，一般是盘子、玻璃管子瓶等，装量要均匀，蒸发表面尽量大而厚度尽量薄一些；装载准备装载之前，先将板层进行空载降温到工艺要求的温度。 装载手动模式：放入与冻干箱板层尺寸相适应的金属盘内。对瓶装一般采

22、用脱底盘，有利于热量的有效传递，然后将产品放入冻干箱内进行预冻；自动模式：自动上料和卸料系统将瓶子在百级层流保护下装进冻干箱板层或者将产品放入冻干箱内的板层上同时进行预冻；预冻结：预冻是将溶液中的自由水固化，赋予干燥后产品与干燥前有相同的形态，防止抽空干燥时起泡、浓缩、收缩和溶质移动等不可逆变化发生。溶液在冻结过程中，需过冷到冰点以下，其内产生晶核以后，自由水才能结晶，同时放出结晶热，使其温度上升到冰点，随着晶体的生长，溶液浓度增加，当浓度到达共晶浓度，温度下降到共晶点以下时，溶液就全部冻结。冷却速度愈快，过冷温度越低，所形成的晶核数量越多，晶体来不及生长就被冻结，形成的晶粒数量越多，晶粒也细

23、。冷却速度慢，形成的晶粒数量越少，晶粒也粗大。冻结的方法分为以下几类：板层温度降得较快，且板层温度比产品温度低很多，则制品底部先冻结产生结晶，但上部液体仍较热，所以不至于瞬间全部结晶，结晶会缓慢生长，就得到了慢冻的效果。板层温度降得较慢，板层温度与产品温度相差不大，则制品整体均匀降温，并形成过冷，当能量积累足够时，瞬间全部结晶，得到快速冻的效果。板层温度降得很慢，并在低于共熔点的适宜温度保持（或缓慢降温），则制品形成较小的过冷度，液体中先出现少量结晶，继续降温结晶生长，得到大结晶，这即是真正的慢冻。制品浸入超低温环境（如液氮），整体瞬间结晶，形成极细小的晶体（或处于无定形态），这即是真正的快冻

24、。企业大多数情况下还是采用瓶子冻结的冻干方法，瓶子冻结的受热不均匀现象就更明显了。根据对瓶装制品搁板预冻过程的研究，样品的初温越高，料液上下部分的温度梯度越大，冰晶生长速度越慢。溶液若慢速降温，则形成冰晶比较粗大，冰界面由下向上推进的速度慢，溶液中溶质迁移时间充足，溶液表面冻结层溶质积聚也就多。因而导致上表层的溶质往往较多，密度较高，而下底层密度较小，结构疏松。同时，在不同的预冻温度下冻结的样品，干燥后支架孔径处有明显差异。预冻温度愈低，支架孔隙直径愈小。这种分层现象，在骨架差的制品上体现得最为明显，或者底部萎缩，或者中间断层，或者顶部突起，或者顶部脱落一层硬壳，不一而足。冻干制品升华前，必须

25、冻结到一定的温度，这个温度应设在制品的共熔点以下10至20左右，如不经过预冻直接抽真空，当压力降到一定程度时，液体就会被抽去。这种情况也叫蒸发，这种蒸汽叫做不饱和蒸汽，如果制品冻结不实而抽真空，液体中的气体迅速逸出而引起“沸腾”的现象。制品如在“沸腾”中冻结，有部分可能逸出瓶外，引起药物损失或使制品表面凹凸不平。由此可见，共熔点的温度是保证产品正常干燥的最安全的温度，冻结温度只能比它低，不能高于共溶点温度。预干燥（干燥准备）抽真空之前要根据冷凝器的降温速度提前使冷凝器工作，抽真空时冷凝器至少应达到-40的温度；待真空度达到一定数值后（通常应达到13Pa26Pa内的真空度），或者有的冻干工艺要求

26、达到所要求的真空度后继续抽真空1h以上；即可对箱内产品进行加热。升华干燥（一次干燥）将冻结后的产品置于一个密闭的真空容器中加热，其冰晶就会升华成水蒸气逸出而使产品脱水干燥。干燥是从外表面开始逐步向内（从上向下）推移的，冰晶升华后残留的空隙变成尔后升华水蒸气的逸出通道。升华所需的热量由以下几种途径得到：固体的传导，辐射，气体的对流。产品升华时受以下几个温度限制：产品冻结部分的温度应低于产品共溶点的温度。产品干燥部分的温度要低于其崩解温度或容许的最高温度（不烧焦或变性）。解析干燥（二次干燥）第一阶段干燥是将水以冰晶的形式除去，因此其温度和压力都必须控制在产品共溶点以下，才不使冰晶溶化。对于吸附水，

27、由于其吸附能量高，如果不提供足够的能量，水就不可能从吸附中解析出来。为了使解析出来的水蒸气有足够的推动力逸出产品，必须使产品内外形成较大的蒸汽压差，所以箱体内要保持高真空，迅速地使产品上升到规定的最高许可温度。一般最高许可温度保持2h左右，即可结束冻干。整个升华干燥的时间一般1224h左右有的甚至更长，与产品在每瓶内的装量，总装量，玻璃容器的形状、规格，产品的种类，冻干曲线及机器的性能等等有关。充气压塞冻干的程序结束后，生产工艺要求充入干燥无菌的空气或惰性气体进入干燥箱，然后尽快地进行加塞封口，以防重新吸收空气中的水分。冻干的程序把产品和传热板层的温度、冷凝器温度和真空度对照时间划成曲线，叫做

28、冻干曲线。一般以温度为纵坐标，时间为横坐标。冻干不同的产品采用不同的冻干曲线。同一产品使用不同的冻干曲线时，产品的质量也不相同，冻干曲线还与冻干机的性能有关。因此不同的产品，不同的冻干机应用不同的冻干曲线。第五节 影响冷冻干燥过程的因素冷冻干燥过程实际上是水的物态变化及其转移过程。含有大量水分的生物制品首先冻结成固体，然后在真空状态下由固态冰直接升华成水蒸汽，水蒸汽又在冷凝器内凝华成冰霜，干燥结束后冰霜熔化排出。在冻干箱内得到了需要的冷冻干燥产品。冻干的过程有二个放热过程和二个吸收过程：液体生物制品放出热量凝固成固体生物制品为放热过程；固体生物制品在真空下吸收热量升华成水蒸汽为吸热过程；水蒸汽

29、在冷凝器中放出热量凝华成冰霜为放热过程；冻干的程序完成，冰霜在冷凝器中吸收热量熔化成水为吸热过程。整个冻干的过程中进行着热量和质量的传递现象。热量的传递贯穿冷冻干燥的全过程中。预冻阶段、干燥的第一阶段和第二阶段以及化霜阶段均进行着热量的传递；质量的传递只在干燥阶段进行，冻干箱内制品中产生的水蒸汽到冷凝器内凝华成冰霜的过程，实际上也是质量传递的过程，只有发生了质量的传递,产品才能获得干燥。在干燥阶段，热的传递是为了促进质的传递，改善热的传递也能改善质的传递。如果在产品的升华过程中不提供热量，那么产品由于升华吸收自身的热量使其自身的温度下降，升华速率也逐渐下降，直到产品温度相等于冷凝器的表面温度，

30、干燥便停止进行。这时从冻结产品到冷凝器表面的水蒸汽分子数与从冷凝器表面返回到冻结产品的水蒸汽分子数相等，冻干箱体与冷凝器之间的水蒸汽压力差等于零，达到动态平衡状态。如果一个外界热量加到冻结产品上，这个动态平衡状态就被破坏，冻结产品的温度就高于冷凝器表面的温度，冻干箱体与冷凝器之间便产生了水蒸汽压力差，形成了从冻干箱体流向冷凝器的水蒸汽流。由于冷凝器制冷的表面凝华水蒸汽为冰霜，使冷凝器内来自冻干箱内的水蒸汽不断地被吸附掉，冷凝器内便保持较低的蒸汽压力；而冻干箱体内流走的水蒸汽又不断被产品中升华的水蒸汽得到补充，维持冻干箱内较高的水蒸汽压力。这一过程的不断进行，使产品逐步得到了干燥。升华首先从产品

31、的表面开始，在干燥进行了一段时间之后，在冻结产品上面形成了一层已干燥的产品，产生了干燥产品与冻结产品之间的交界面(也称升华界面)。交界面随着干燥的进行不断下降，直到升华完毕交界面消失。当产生了升华界面之后，水分子要穿越这层已干燥的产品才能进入空间；水分子跑出升华界面之后，进入已经干燥产品的某一间隙内。以后可能还要穿过许多这样的间隙后，才能从产品的缝隙进入空间。也可以经过一些转折又回到冻结产品之中，干燥产品内的间隙有时与迷宫一样。当水分子跑出产品表面以后，它的运动路径还很曲折。可能与玻璃瓶壁碰撞、可能与玻璃瓶上橡胶塞碰撞、可能与冻干箱内的金属板壁碰撞、也经常发生水分子之间的相互碰撞，然后进入冷凝

32、器内。当水分子与冷凝器的表面发生碰撞时，由于该表面的温度很低，低温表面吸收了水分子的能量，这样水分子便失去了动能，使其没有能量再离开冷凝器的制冷表面，于是水分子被“捕获”了。大量水分子捕获后在冷凝器表面形成一层冰霜，这样冷凝器表面温度就略有上升，但随着来自于冻干箱内的水蒸汽负荷的逐渐减少，冷凝器冰霜表面温度就慢慢下降，从而也慢慢降低了系统内的水蒸汽压力，压差驱使冻干箱体内的水蒸汽不断地流向冷凝器。随着时间的延长，冻干箱内不断对产品进行加热以及冷凝器的持久工作，产品逐渐得到了干燥。产品干燥的速率和冻干箱体与冷凝器之间的水蒸汽压力差成正比，与水蒸汽流动的阻力成反比。水蒸汽的压力差越大，流动的阻力越小，则干燥的速率越快。水蒸汽的压力差取决与冷凝器的有效温度和产品温度的温度差。因此要尽可能地降低冷凝器的有效温度和最大限度地提高产品的温度。水蒸汽的流动阻力来自以下几个方面：产品内部的阻力：水分子通过已经干燥的产品层的阻力。这个阻力的大小与干燥物质层的结