起源于19世紀20年代的真空冷凍干燥技術(shù)經(jīng)歷了幾十年的起伏和徘徊后，在^后的20年中取得了長(cháng)足進(jìn)展。進(jìn)入21世紀，真空凍干技術(shù)憑借其它干燥方法無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到人們的青睞，除了在醫藥、生物制品、食品、血液制品、活性物質(zhì)領(lǐng)域得到廣泛應用外，其應用規模和領(lǐng)域還在不斷擴大中。為此，真空冷凍干燥必將成為21世紀的重要應用技術(shù)。

  冷凍干燥的基本原理是基于水的三態(tài)變化。水有固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)，三種相態(tài)既可以相互轉換又可以共存。 當水在三相點(diǎn)（溫度為0.01℃，水蒸氣壓為610.5Pa）時(shí)，水、冰、水蒸氣三者可共存且相互平衡。在高真空狀態(tài)下，利用升華原理，使預先凍結的物料中的水分，不經(jīng)過(guò)冰的融化，直接以冰態(tài)升華為水蒸汽被除去，從而達到冷凍干燥的目的。凍干制品成海綿狀、無(wú)干縮、復水性極好、含水分極少，相應包裝后可在常溫下長(cháng)時(shí)間保存和運輸。 由于真空冷凍干燥具有其它干燥方法無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，因此該技術(shù)問(wèn)世以來(lái)越來(lái)越 受到人們的青睞，在醫藥、生物制品和食品方面的應用已日益廣泛。血清、菌種、中西醫藥等生物制品多為一些生物活性物質(zhì)，真空冷凍干燥技術(shù)也為保存生物活性提供了良好的解決途徑。

優(yōu)勢所在

  干燥的方法多種多樣，如曬干、煮干、烘干、噴霧干燥和真空干燥等,但普通干燥方法通常都在0℃以上或更高的溫度下進(jìn)行。干燥所得的產(chǎn)品一般都存在體積縮小、質(zhì)地變硬的問(wèn)題，易揮發(fā)的成分大部分會(huì )損失掉，一些熱敏性的物質(zhì)發(fā)生變性、失活，有些物質(zhì)甚至發(fā)生了氧化。因此，干燥后的產(chǎn)品與干燥前相比，在性狀上有很大的差別。 

  凍干法則基本上在0℃以下進(jìn)行，即在產(chǎn)品凍結的狀態(tài)下進(jìn)行，只在后期降低產(chǎn)品的殘余水份含量時(shí)，才讓產(chǎn)品升至0℃以上的溫度，但一般不超過(guò)40℃。在真空條件下，當水蒸汽直接升華出來(lái)后，藥物剩留在凍結時(shí)的冰架中，形成類(lèi)似海綿狀疏松多孔架構，因此它干燥后體積大小幾乎不變。再次使用前，只要加入注射用水，又會(huì )立即溶解。

相對常規方法，凍干法具有如下優(yōu)點(diǎn)：
* 許多熱敏性的物質(zhì)不會(huì )發(fā)生變性或失活。
* 在低溫下干燥時(shí)，物質(zhì)中的一些揮發(fā)性成分損失很小。
* 在凍干過(guò)程中，微生物的生長(cháng)和酶的作用無(wú)法進(jìn)行，因此能保持原來(lái)的性狀。
* 由于在凍結的狀態(tài)下進(jìn)行干燥，因此體積幾乎不變，保持了原來(lái)的結構，不會(huì )發(fā)生濃縮現象。

* 由于物料中水分在預凍以后以冰晶的形態(tài)存在，原來(lái)溶于水中的無(wú)機鹽類(lèi)溶解物質(zhì)被均勻地分配在物料之中。升華時(shí)，溶于水中的溶解物質(zhì)就析出，避免了一般干燥方法中因物料內部水分向表面遷移所攜帶的無(wú)機鹽在表面析出而造成表面硬化的現象。
* 干燥后的物質(zhì)疏松多孔，呈海綿狀，加水后溶解迅速而完全，幾乎立即恢復原來(lái)的性狀。

* 由于干燥在真空下進(jìn)行，氧氣極少，因此一些易氧化的物質(zhì)得到了保護。
* 干燥能排除95％～99%以上的水分，使干燥后產(chǎn)品能長(cháng)期保存而不致變質(zhì)。
* 因物料處于凍結狀態(tài)，溫度很低，所以供熱的熱源溫度要求不高，采用常溫或溫度不高  的加熱器即可滿(mǎn)足要求。如果冷凍室和干燥室分開(kāi)時(shí)，干燥室不需絕熱，不會(huì )有很多的熱損失，故熱能的利用很經(jīng)濟。

  正所謂沒(méi)有^的技術(shù)，真空冷凍干燥技術(shù)的主要缺點(diǎn)是成本高。由于它需要真空和低溫條件，所以真空冷凍干燥機要配置一套真空系統和低溫系統，因而投資費用和運轉費用都比較高。

應用

  真空冷凍干燥技術(shù)在生物工程、醫藥工業(yè)、食品工業(yè)、材料科學(xué)和農副產(chǎn)品深加工等領(lǐng)域有著(zhù)廣泛的應用。

  藥品冷凍干燥包括西藥和中藥兩部分。西藥冷凍干燥在國內已經(jīng)得到了一定的發(fā)展，很多較大型的制藥廠(chǎng)都有冷凍干燥設備。在針劑方面，冷凍干燥工藝采用的比較多，提高了藥品質(zhì)量和貯存期限，給醫患雙方都帶來(lái)了利益。但目前凍干藥品的品種不多，產(chǎn)品價(jià)格高，干燥工藝不先進(jìn)。在中藥方面，目前還只局限在人參、鹿茸、山藥、冬蟲(chóng)夏草等少量中藥材的凍干，大量的中成藥還沒(méi)有采用凍干工藝，與國外差距較大。日本幾年前就開(kāi)展了“漢藥西制”，改變了中藥的熬制方法，解決了中藥不能制成針劑或片劑的傳統，也解決了中藥不治急病的難題，因此我國中藥凍干工藝及產(chǎn)品的研究很有潛力可挖。 
在生物技術(shù)產(chǎn)品領(lǐng)域，凍干技術(shù)主要用于血清、血漿、疫苗、酶、抗生素、激素等藥品的生產(chǎn)；生物化學(xué)的檢查藥品、免疫學(xué)及細菌學(xué)的檢查藥品；血液、細菌、動(dòng)脈、骨骼、皮膚、角膜、神經(jīng)組織及各種器官長(cháng)期保存等。

設備的現狀與發(fā)展

  凍干技術(shù)的應用和設備是分不開(kāi)的，到目前為止，凍干設備的形式主要分為間歇式和連續式兩大類(lèi)，設備的規模從不到一平方米到幾十平方米都有。

間歇式凍干設備

  間歇式凍干設備適合多品種小批量生產(chǎn)，特別是在食品領(lǐng)域適用于季節性強的食品生產(chǎn)。采用單機操作，如果一臺設備發(fā)生故障，不會(huì )影響其它設備的正常運行。間歇式凍干設備便于控制物料干燥時(shí)不同階段的加熱溫度和真空度的要求。設備的加工制造和維修保養易于進(jìn)行。但由于裝料、卸料、起動(dòng)等操作占用時(shí)間較多，因此設備利用率低，生產(chǎn)效率也不高。

連續式凍干設備

  近年來(lái)，國內外開(kāi)始探索和使用連續式真空冷凍干燥設備。連續式設備的特點(diǎn)是適于品種單一而產(chǎn)量龐大、原料充足的產(chǎn)品生產(chǎn)，特別適合漿狀和顆粒狀制品的生產(chǎn)。連續式設備容易實(shí)現自動(dòng)化控制，簡(jiǎn)化了人工操作和管理，其主要缺點(diǎn)是成本高。

  隨著(zhù)GMP^的結束，國產(chǎn)的^醫藥用凍干設備全面進(jìn)入了現代化階段，功能齊全、工作可靠、性能穩定，可實(shí)現在線(xiàn)清洗（CIP）或蒸汽消毒滅菌（SIP），各項技術(shù)指標都能滿(mǎn)足生物制品和藥品凍干生產(chǎn)的需要。相比之下，國外凍干設備的品種規格比國內多，配套設備齊全，節能型結構比較精致，連續式凍干設備生產(chǎn)量大。為保證凍干產(chǎn)品的質(zhì)量和節能，常采用凍干設備與其它干燥設備組合在一起的組合凍干設備，例如噴霧凍干設備。

  在未來(lái)，如何在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，提高冷凍干燥效率，縮短干燥時(shí)間，節約能源將是廣大凍干行業(yè)工作者的目標。