簡言：博醫康一直致力于小試、中試、生產型真空冷凍干燥設備的研發、生產。在長期服務客戶的過程中，發現廣大凍干機使用客戶對凍干的機理不了解，對制品的凍干工藝應該如何摸索及優化不知如何進行。尤其對凍干過程中特別重要的幾個參數不清楚其科學原理及如何確定。針對以上情況，特將凍干過程中涉及的共晶點溫度、共熔點溫度、崩解點溫度及玻璃化轉化溫度進行詳細講訴。

凍干機影響干燥過程的主要因素是升華界面的溫度（或供熱量）和水蒸汽逸出制品的能力。前者主要由擱板的溫度和干燥箱的壓力（真空度）所決定，而后者主要由升華界面的溫度（對應的水蒸汽飽和壓力）和箱內的水蒸汽分壓所決定。因此，要使干燥過程具有“再現性”，擱板的溫度、干燥箱的壓力（真空度）和其水蒸汽分壓這三個參數進行“過程控制”，才能使批與批間的制品具有相同的凍干條件和同樣的質量。

下面從“過程再現”的角度分別介紹目前所采用的擱板溫度，干燥箱內壓力（真空度）和水蒸汽分壓的控制。

一、擱板溫度的控制

生物醫藥冷凍干燥機均用電加熱，利用控制電加熱的通斷，可以方便地控制加熱量和溫度。一般采用兩種方式。

• 階梯式升溫

即將升溫階段分成若干區段，在每區段開始時接通加熱器升溫。當擱板（介質）溫度達到該段值上*，切斷加熱器，保溫到該段時間結束，再轉入下區段的升溫。此種方式中每區段擱板的升溫速率不進行控制，但因制品升溫滯后于擱板的升溫，因此制品的升溫速率與預定的接近。

•  跟蹤式升溫

根據制品要求的升溫速率，制定出擱板升溫速率曲線，將實測的擱板升溫速率與對應時刻要求的升溫速率曲線相比較，確定加熱器的通斷時間比例，并不斷修正這個比例使實際升溫曲線跟蹤要求的升溫曲線，這種方式能較準確的進行過程控制。

二、箱內壓力（真空度）的控制

    過去人們調控箱內壓力的目的，主要在于提高箱內壓力，可以提高升華界面允許的zui高溫度和供熱量，從而可加快干燥的速度。引入“過程再現性”的觀點以后，人們還要用能否獲得“相同的凍干條件”來重新審視這些方法的優劣。箱內壓力調控的方法主要有：

1、 校下漏孔法

    這是目前多數生物、醫藥凍干機所采用的方法，它是基于提高干燥塔速率而提出來的。其方法是將無菌空氣（或氣體，下同）引入干燥箱和冷阱，在冷阱的冷凝表面上形成一層空氣膜，因而水蒸汽的凝結阻力增大，冷阱壓力提高，同時使干燥箱的壓力也相應提高。

                        圖2-7外部摻氣控制的模式圖

 這種方法提高了干燥箱的全壓，改善了傳熱條件和提高了升華界面的zui高允許溫度，而水蒸汽分壓稍低，有得水蒸汽的逸出，因此可以提高升華速率。

但是：

①熱傳導真空計的標度與氣體成份有關，空氣進入箱內后，其氣體成分不斷變化，特別是解吸干燥階段與升華階段箱內氣體成分差別較大，引起較大的測量誤差。

②此種方法是利用降低冷阱的冷凝效率來提高箱內壓力的，在開始升華階段有大量的水蒸汽需要捕捉，冷阱效率的降低無疑阻礙了升華速率的進一步提高，因此實際使用中多用于升華后期和解吸干燥初期。  

③此外這種方法在冷阱入口若氣流速度大，冷凝面上聚集的空氣膜不斷被沖走，因而水蒸汽容易被捕捉凝結：而在氣流后段空氣比例越來越多，凝結阻力越來越大，因而結冰較少。這種凝結表面結冰的不均勻，甚至可能造成冷阱入口處的氣道阻塞。

2.  調節真空泵能力法

它也是基于提高干燥速率而采用的。其辦法是降低真空泵的抽氣能力或關閉真空泵，使漏入的和從制品中揮發出來的不凝性氣體逐步聚集在冷阱中，以降低冷凝效率，從而提高了冷阱的壓力和干燥箱的壓力。這種方法提高了箱內全壓，改善了傳熱條件和升華界面的允許溫度，因而對提高升華速率是有效的，且停真空泵還可以降低運行費用。但熱功當量傳導真空計會出現較大測量誤差，僅控制全壓在一范圍內，造成全壓和水蒸汽分壓控制的不確定性。此外，冷阱結冰也不均勻，其進口處可能造成阻塞。

3． 節流調壓法

對于分離型冷凝器是可能的方式，限制干燥箱與冷凝器間的真空管道的開度，將干燥發生的水蒸氣在管道的流路中用閥門、擋板等進行節流，調節水蒸氣流路的阻力系數，用升華的水蒸汽在箱內的集存量來控制箱內壓力表，實現控制干燥箱真空度。在升華階段箱內全壓和水蒸汽分壓基本相等，因此，這種方法既控制了全壓也控制了水蒸汽分壓，加上擱板溫度的控制，可實現批與批間凍干條件的再現，冷阱的結冰也較均勻。在*階段干燥水蒸氣發生期可利用這一方法。

這一方法的優點是：*，僅由箱體發生的水蒸氣來控制，沒有重新從外部導入氣體，所以不需要外部氣體的過濾以及氣體無菌性的驗證。第二、由于在真空管道中將水蒸氣氣體排除掉，冷凝器健全地工作能夠充分發揮其作用。第三，由于在真空管道中將水蒸氣氣體節流來控制真空度，因此，有充分地真空儲蓄。所以即使在zui壞情況負荷時停電發生的情況下，與摻氣控制的情況不同不會立即發生干燥箱真空度的變化。在冷凝器室的真空壓力劣化到干燥箱真空壓的一半為止，干燥箱的真空度保持不變。

其主要問題是：① 由于箱內水蒸汽分壓不能過高，使其全壓也不能進一步提高，這對受傳熱限制階段（如升華前期）增強傳熱不利；②在解吸干燥階段，解吸了販水蒸汽量很少，節流操作困難。加之此時又希望箱內水蒸汽分壓小，以利于水蒸汽的解吸，所以此法只適合升華階段的調壓。

2-8 變節流真空控制（升華期）

4、 冷阱溫度調壓法

即用調控冷阱的溫度以控制冷阱的壓力表，從而控制了干燥箱的壓力。這種方法不是直接控制干燥箱的壓力，而是用冷阱的溫度間接控制箱內壓力表。在穩定的水蒸汽流時，箱內壓力與冷阱壓力和冷阱溫度之間均存在某種確定的依從關系，因而其控制是可行的。例如解吸干燥階段，新產生的水蒸汽量較少，冰層亦沒有顯著變化。但在升華階段，升華的水蒸汽流量在不斷變化，冰層厚度亦在不斷變化，這將引起冷阱溫度與冷阱壓力之間依從關系的變化，使其對箱內壓力控制帶來不確定性。

此外要實現冷阱溫度的控制，還需要采用載冷介質間接制冷循環，而這對要求-60^oC 左右低溫的冷阱來說，由于增加了一道傳熱溫差損失和增加了循環泵功的加熱，大大增加了所需制冷機的容量和運行能耗。日本共和真空技術采用三重熱交換器冷阱，利用冷熱抵消，較好的實現了冷阱溫度的控制。