（1）冻干的基本原理

水有三相（即固态、液态和气态），根据热力学相关理论可知，降低压力可使水的沸点和冰点重合（如图所示）。再通过加热的方式，冰就可以不经液态而直接升华为气态。

冻干机冻干的基本原理就是利用低温低压下水的三态变化，先将需干燥的物料降温冻结，使物料中液态的水变成固态的冰，然后在真空条件下对物料进行加热，使冰直接升华成水蒸气而除去，从而获得低温脱水的干燥制品。一个典型的冷冻干燥工艺，其主要过程可分为恒压降温（图“a-b 阶段”）、恒温降压（图“b-c 阶段”）、恒压升温（图“c-d 阶段”）这三个典型热力过程。

如图：冻干机冷冻干燥原理图

（2）冻干机的基本结构

疫苗的冻干离不开冻干机。冻干机主要由干燥箱体、制冷系统、加热系统、真空系统、控制系统等组成，一个经典的冻干机结构如图所示。在保证制品质量的前提下，选用合适的冻干机，可以实现经济效益和实用效果的双赢。

如图：冻干机冷冻干燥组成原理图

冻干与通常的晒干、煮干、喷雾干燥及真空干燥相比有如下突出的优点。

①冻干是在低温下干燥的，不会使蛋白质产生变性，但可使微生物等失去生物活力。这对于那些热稳定性能差的生物活性制品、生物化学类制品、基因工程类制品和血液制品等的干燥保存特别适用。

②由于是低温干燥，使物质中的挥发性成分和受热变性的营养成分和芳香成分损失很小，因此是化学制品、药品和食品的优质干燥方法。

③在低温干燥过程中，微生物的生长和酶的作用几乎无法进行，从而能最好地保持物质原来的性状。

④干燥后体积、形状基本不变，物质呈海绵状，无干缩，复水时与水的接触面大，能迅速还成原来的形状。

⑤因一般是在真空下干燥，故氧气极少，使易氧化的物质得到了保护。

⑥能除去物质中95％～99.5％的水分，制品的保存期长。

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，目前已经广泛应用于医药、生物制品、食品、活性物质等各大领域，其应用规模还在不断快速扩大，真空冷冻干燥必将成为21世纪的重要应用技术。

（1）冻干技术在生物制品方面的应用：

①活菌菌苗。例如卡介苗、流脑菌苗、结核菌苗、口服痢疾活菌苗、沙门氏菌、链球菌等。

②火毒疫苗。例如麻疹疫苗、流感疫苗、狂犬疫苗、鸡瘟疫苗等。

③其它生物制品、生化药品。乙肝表面抗原诊断雪球、人白细胞干扰素、辅酶A（CoA）、三磷酸腺苷（ATP）、尿激酶等。

（2）冻干技术在西药生产中的应用

多为针剂，以抗生素药、循环器官用药、中枢神经用药、维生素类和肿瘤药物为多。例如氨苄青霉素、利菌沙(琥乙红霉素片)等。

（3）冻干技术在中药生产中的应用：

近几年开始用冻干法加工中成药，将配制好的中成药，经过浸渍、提取、过滤、浓缩、冻干后再制成粉剂、片或针剂。

（4）医疗方面的应用：

利用冻干技术可以长期保存血液、动脉、骨骼、皮肤、角膜和神经组织等各种器官。冻干时细胞未被破坏，复水后生物体又能复活。例如冻干骨骼可以储存在室温或冰箱内长达2年。

（5）食品的冻干，采用冻干加工的食品有：

①烹饪原料：肉、蛋、鱼、蔬菜等。

②食品工业用原料：奶粉、蛋粉、植物蛋白粉、茶叶、干果、肉粉、豆粉等。

③饮料类：咖啡、果珍等。

④补品类：花粉、蜂雏粉、鳖粉等。

（6）冻干技术其它应用：

①微生物和藻类方面：如各种细菌、酵母、酵素、原生动物、微细藻类等的长期保存。

②生物标本、生物组织方面：如制作各种动植物标本，干燥保存用于动物异种或同种移植的皮肤、骨骼、主动脉、心瓣膜等边缘组织。

③制作用于光学显微镜、电子扫描和透射显微镜的小组织片。

④食品的干燥方面：如咖啡、茶叶、肉鱼蛋类、海藻、水果、蔬菜、调料、豆腐、方便食品等。

⑤高级营养品及中草药方面：如蜂王浆、蜂蜜、花粉、中草药制剂等。

⑥超细微粉的制备方面：如制取Al2O3、ZrO2、TiO2、Ba2Cu3O7～8、Ba2Ti9O20等超细微粉。

⑦其他方面：如化工中的催化剂，冻干后可提高催化效率5～20倍；将植物叶子、土壤冻干保存，用以研究土壤、肥料、气候对植物生长的影响及因子的作用；潮湿的木制文物、淹坏的书籍稿件等用冻干法干燥。