真空泵帮助下的真空冷冻干燥在制药行业的应用

昊青气体装备技术（江苏）有限公司

2021-08-11

真空冷冻干燥工艺是将预先将物料冷冻至共晶点温度以下，借助真空泵设备，在特定的真空状态下通过升华过程，去除物料中含有的水分的一种干燥方法，该工艺现已广泛应用于中药材保健品、生物制药、生物制品、血液制品、医药及活性物质等领域，尤其是制药行业更是得到了普遍的应用。真空冷冻干燥机组主要包含有制冷、制热、抽真空三个操作系统。

作为脱水制品领域的一项高新技术，真空冷冻干燥机的整个冷冻干燥过程在低温且高真空度的条件下完成的，这样可以有效避免物料在加工过程中易氧化和热敏感成分的破坏和损失，加工材料中各种营养物质和药性物质得以很大限度的保留和富集，再现原物料自身的色、香、味、型，并且还具有质量轻、复水速度快、食用方便和保存期限长等特点。

真空冷冻干燥机先将含有水分的物料冷冻到0℃以下，使里面的水分转化为固态冰的形态，然后借助于真空泵实现较高的真空，使冰在较高的真空度下直接转化为水蒸气去除。物料可以先在冷冻装置中冷冻，然后再进行干燥；也可以通过利用真空泵对干燥室快速抽真空而实现冷冻。升华产生的水蒸气由冷凝器除去。升华过程所需的汽化热量，通常情况下由热辐射提供。这一系列工艺的主要优点有：

(1)干燥后的物料仍然能保持原有的化学成分和物理性质（如胶体性质、多孔结构等）；
(2)消耗的热量比其他干燥方式更少，主要用于蔬菜、水果、抗生素等的干燥。

对含水的生物样品进行冷冻固定，在低温高真空的条件下，将样品中的水分直接从冰升华到气态，从而达到干燥的目的。在干燥的过程中，样品不受表面张力的影响，所以不会不变形。

以真空冷冻干燥在中药材-铁皮石斛发的干燥过程中的应用为例：

在之前很长的一段时间里，我国石斛干制品一直停留在在出口原料或初加工阶段，令人不禁感觉整体技术含量偏低。很显而易见的是，在当今社会下，传统的手工艺已不能满足实际要求，如果要将石斛从传统中药产品上升为现代中药保健品，就需要进一步提升和优化石斛的加工工艺。

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传统干燥方法在铁皮石斛干制品生产中，暴露出了诸多的不足，为了解决这些问题，科研人员对真空冷冻干燥在石斛茎段、切片生产中的应用进行了研究和探讨。通过对石斛的水分含量、冻干速率、复水率、表面积收缩率、多糖含量、香气、外观和色泽等多个角度进行了计算试验和感官评价。

最终的试验结果表明，不同干燥方式对石斛总多糖含量的影响较大。通过真空冷冻干燥的石斛含水量更低，能很好地保存石斛的色、香、味、形及有效成分，且复水后更接近新鲜品，避免产品表面硬化、营养流失，并延长了石斛的保质期，明显优于传统的热干燥法，为石斛的工业生产和工艺提升提供了一定的参考依据。

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