起源于19世纪20年代的真空冷冻干燥技术经历了几十年的起伏和徘徊后，在最后的20年中取得了长足进展。进入21世纪，真空冻干技术凭借其它干燥方法无法比拟的优点，越来越受到人们的青睐，除了在医药、生物制品、食品、血液制品、活性物质领域得到广泛应用外，其应用规模和领域还在不断扩大中。为此，真空冷冻干燥必将成为21世纪的重要应用技术。
冷冻干燥的基本原理是基于水的三态变化。水有固态、液态和气态，三种相态既可以相互转换又可以共存。 当水在三相点（温度为0.01℃，水蒸气压为610.5Pa）时，水、冰、水蒸气三者可共存且相互平衡。在高真空状态下，利用升华原理，使预先冻结的物料中的水分，不经过冰的融化，直接以冰态升华为水蒸汽被除去，从而达到冷冻干燥的目的。冻干制品成海绵状、无干缩、复水性极好、含水分极少，相应包装后可在常温下长时间保存和运输。 由于真空冷冻干燥具有其它干燥方法无可比拟的优点，因此该技术问世以来越来越 受到人们的青睐，在医药、生物制品和食品方面的应用已日益广泛。血清、菌种、中西医药等生物制品多为一些生物活性物质，真空冷冻干燥技术也为保存生物活性提供了良好的解决途径。
优势所在
干燥的方法多种多样，如晒干、煮干、烘干、喷雾干燥和真空干燥等,但普通干燥方法通常都在0℃以上或更高的温度下进行。干燥所得的产品一般都存在体积缩小、质地变硬的问题，易挥发的成分大部分会损失掉，一些热敏性的物质发生变性、失活，有些物质甚至发生了氧化。因此，干燥后的产品与干燥前相比，在性状上有很大的差别。
冻干法则基本上在0℃以下进行，即在产品冻结的状态下进行，只在后期降低产品的残余水份含量时，才让产品升至0℃以上的温度，但一般不超过40℃。在真空条件下，当水蒸汽直接升华出来后，药物剩留在冻结时的冰架中，形成类似海绵状疏松多孔架构，因此它干燥后体积大小几乎不变。再次使用前，只要加入注射用水，又会立即溶解。
相对常规方法，冻干法具有如下优点：
* 许多热敏性的物质不会发生变性或失活。
* 在低温下干燥时，物质中的一些挥发性成分损失很小。
* 在冻干过程中，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。
* 由于物料中水分在预冻以后以冰晶的形态存在，原来溶于水中的无机盐类溶解物质被均匀地分配在物料之中。升华时，溶于水中的溶解物质就析出，避免了一般干燥方法中因物料内部水分向表面迁移所携带的无机盐在表面析出而造成表面硬化的现象。
* 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。
* 干燥能排除95％～99%以上的水分，使干燥后产品能长期保存而不致变质。
* 因物料处于冻结状态，温度很低，所以供热的热源温度要求不高，采用常温或温度不高 的加热器即可满足要求。如果冷冻室和干燥室分开时，干燥室不需绝热，不会有很多的热损失，故热能的利用很经济。
正所谓没有完美的技术，真空冷冻干燥技术的主要缺点是成本高。由于它需要真空和低温条件，所以真空冷冻干燥机要配置一套真空系统和低温系统，因而投资费用和运转费用都比较高。
应用
真空冷冻干燥技术在生物工程、医药工业、食品工业、材料科学和农副产品深加工等领域有着广泛的应用。
药品冷冻干燥包括西药和中药两部分。西药冷冻干燥在国内已经得到了一定的发展，很多较大型的制药厂都有冷冻干燥设备。在针剂方面，冷冻干燥工艺采用的比较多，提高了药品质量和贮存期限，给医患双方都带来了利益。但目前冻干药品的品种不多，产品价格高，干燥工艺不先进。在中药方面，目前还只局限在人参、鹿茸、山药、冬虫夏草等少量中药材的冻干，大量的中成药还没有采用冻干工艺，与国外差距较大。日本几年前就开展了“汉药西制”，改变了中药的熬制方法，解决了中药不能制成针剂或片剂的传统，也解决了中药不治急病的难题，因此我国中药冻干工艺及产品的研究很有潜力可挖。
在生物技术产品领域，冻干技术主要用于血清、血浆、疫苗、酶、抗生素、激素等药品的生产；生物化学的检查药品、免疫学及细菌学的检查药品；血液、细菌、动脉、骨骼、皮肤、角膜、神经组织及各种器官长期保存等。
设备的现状与发展
冻干技术的应用和设备是分不开的，到目前为止，冻干设备的形式主要分为间歇式和连续式两大类，设备的规模从不到一平方米到几十平方米都有。
间歇式冻干设备
间歇式冻干设备适合多品种小批量生产，特别是在食品领域适用于季节性强的食品生产。采用单机操作，如果一台设备发生故障，不会影响其它设备的正常运行。间歇式冻干设备便于控制物料干燥时不同阶段的加热温度和真空度的要求。设备的加工制造和维修保养易于进行。但由于装料、卸料、起动等操作占用时间较多，因此设备利用率低，生产效率也不高。
连续式冻干设备
近年来，国内外开始探索和使用连续式真空冷冻干燥设备。连续式设备的特点是适于品种单一而产量庞大、原料充足的产品生产，特别适合浆状和颗粒状制品的生产。连续式设备容易实现自动化控制，简化了人工操作和管理，其主要缺点是成本高。
随着GMP认证的结束，国产的优秀医药用冻干设备全面进入了现代化阶段，功能齐全、工作可靠、性能稳定，可实现在线清洗（CIP）或蒸汽消毒灭菌（SIP），各项技术指标都能满足生物制品和药品冻干生产的需要。相比之下，国外冻干设备的品种规格比国内多，配套设备齐全，节能型结构比较精致，连续式冻干设备生产量大。为保证冻干产品的质量和节能，常采用冻干设备与其它干燥设备组合在一起的组合冻干设备，例如喷雾冻干设备。
在未来，如何在保证产品质量的前提下，提高冷冻干燥效率，缩短干燥时间，节约能源将是广大冻干行业工作者的目标。
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近些年来，冻干粉针技术凭借水针剂无法比拟的优势成为市场的宠儿。冻干粉针特别适用于附加值高的生物药品，和普通水针剂相比，冻干粉针的主要优点如下：
* 精确的灌装体积；
* 产品稳定性好；
* 冻干产品溶解速度快；
* 生产过程无菌。
可进行冻干的常用注射用药包括激素和维生素、抑制细胞生长素、抗生素和抗毒素、药物及其活性成份、荷尔蒙和血液制品以及疫苗和抗毒疫苗。冻干粉针剂是未来注射剂的发展趋势，随着制药现代化的推进和对药品质量的更高要求，传统水针剂必将被冻干粉针剂所取代。
厂商一览
德国芬纳夸
美国史特雷斯集团德国芬纳夸公司（原莱宝冻干分部）是制药和生物工程冻干技术的专业厂家。在开发、设计和制造冻干机方面积累了数十年的经验，拥有多项专利技术，并且许多已经成为冻干机行业的行业标准。德国芬纳夸公司的设计符合FDA标准，在满足GLP，cGMP，cGAMP要求下，已生产出了面向未来的新一代冻干机，并且获得了ISO9001质量认证。芬纳夸的设备的外置冷凝器与干燥箱之间用蘑菇阀相连接，可进行全自动的压力升测量（PRM），准确认定冻干终点。各环节有严密的真空密封、检漏，达到理想的空箱泄漏率及系统真空度。其热动力冻干控制工艺（TLC）可测量产品中的残留水分。自动液压门销系统能够提高冻干机可靠性。采用PLC/PC控制系统，软件经权威机构认证。设备配有CIP/SIP 蒸汽消毒或VHP消毒供选择。
更多信息，欢迎访问：http://www.steris.com
BOC爱德华制药
BOC爱德华制药系统公司在真空技术领域有超过100年的设计、制造经验，在冻干技术领域有超过50年的经验。爱德华天利制药系统有限公司是北京天利和英国BOC集团的爱德华公司共同成立的合资公司，主要业务是为全球生物及制药工业提供优质的技术及设备，主要产品有Minifast和Lyofast系列冻干机。除了冻干机，BOC爱德华制药系统还提供灌装机（液体灌装、粉末分装、大输液灌装）、半压塞/压塞机、洗瓶机、轧铝盖机、灭菌&除热原隧道、无损称重检测系统、自动进料/出料系统等。
更多信息，欢迎访问：www. tl-pharmatech.com, www.bocedwards.com
泰事达公司
泰事达公司成立于1963年。是专业从事真空及医药用冷冻干燥设备生产厂家。其设备结构紧凑，所有部件易于维修，而且可安装在洁净区和技术区之间。采用长方形箱体，通过不锈钢箱门和螺栓锁紧系统。产品层板规格多样，并配有防辐射板。进气过滤器可进行蒸汽在位消毒，及完态性测试。其特殊设计在于可以提供不带蒸汽在位消毒的设备和基于液氮低温制冷系统的设备；可外接隔离罩的设计，主要部件双配置设计；提供螺杆式压缩机、干式真空泵等特别零部件。
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德国B+S公司
德国B＋S公司成立于1967年，专业从事制药行业灌封生产线的研究与开发，能够为安瓿瓶、西林瓶、一次性注射器等提供灌封生产线。1996年，B+S获得ISO EN9001生产质量证书。B+S的西林瓶灌封线包括洗瓶、消毒、螺杆式灌粉、加塞、轧盖以及贴标。
更多信息，欢迎访问： www.bausch-stroebel.com
德国HH公司
德国HH公司是世界知名的特殊包装设备生产商，可以为广大药厂提供各种全自动特殊注射器装配线、全自动粉末吸入器装备线、微克及微升级剂量的精确灌装技术、高速全自动膏药生产线、全自动钱夹型泡罩包装设备等。
更多信息，欢迎访问：www.hoefliger.com.cn
5/19/2005
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