冷凍乾燥機 FREEZE DRYER
何謂冷凍乾燥 (freeze drying / lyophilization)？
- 定義：在不改變生物體本身的生化結構及活性下，去除其中之水份而乾燥之。
- 比較：一般乾燥法會導致物質的分子結構變形、細胞破損,蛋白質失去活性。
- 方法：利用溶劑昇華的方式，將生物體中的水分由結冰狀態直接氣化而乾燥，
- 對其物化性將不會改變。
- 優點：低溫下一切反應停止，乾燥過程中水分子直接昇華，樣品結構保持完整。
樣品為何需要乾燥？
- 乾燥(dehydration)在樣品製備，生物製品、藥品與食物的保存上是一項重要的製程。
- 與各種不同的乾燥方法(加熱乾燥、噴霧乾燥等)相比，冷凍乾燥法極適在用熱敏感的物質。
- 非破壞性的製程可由冷凍乾燥後的病毒與微生物仍保有繁殖能力及生物活性而獲得證明。
為什麼需要冷凍乾燥 ?
- 製備各種顯微鏡觀察用的樣本
- 製備用來進行化學或生化上需要分析的樣本
- 可長期安定的保存食物，微生物細胞，分析用酵素，血液等
- 冷凍乾燥可容易的從混合物中回收乾燥的產品
冷凍乾燥法可做生物體或物質長時間的穩定保存，
在化學分析上具有濃縮作用,可提高分析的靈敏度。
產品類型：
1. 甚麼是冷凍乾燥？
當水在高真空環境下，低於三相點(約0℃、4.58Torr)時， 水在任何溫度只能以固體和氣體的狀態存在，因此我們利用這種特性，先將樣品冷凍，在高真空下將樣品升溫， 此時樣品中的水分會直接昇華成氣體，並被凍結在冷凝器上，而達到乾燥的目的。
2. 為甚麼要使用冷凍乾燥？
當要乾燥一個物品，惟一能夠不加熱而達到乾燥目的，就只有冷凍乾燥。而冷凍乾燥是所有乾燥法中最貴也是最好的，因為樣品是在冷凍的狀態乾燥，所以不僅能保有其營養成分，有能保持其外型，之後如需要將乾燥的粉體回溶，也比加熱乾燥的方式更快。故現在除了藥品外， 也有越來越多食品開始應用此一方法乾燥，達到保存的目的。
3. 冷凝器溫度要選擇-50℃或-80℃？
欲乾燥的樣品只有水時，選擇-50℃就可以了；但當樣品內有含溶劑、酸鹼或鹽類時，強烈建議選擇-80℃的機型，因為在抽真空時，可以減緩進入幫浦的機會，減少真空幫浦損壞的機會。
現在的壓縮機因為禁用含氟冷媒的關係，單段壓縮機正常的最低溫約是-46.5度，尤其是當樣品水氣大量抽出時， 冷凝器溫度不夠低常會造成惡性循環，冷凝器溫度升高後真空度也變差，樣品開始融冰，-80℃的機型較不易造成此問題。
4. 選擇棚板或歧管的？
歧管式的樣品是先放在玻璃瓶內，再放入-80冰箱內冷凍，之後再接在歧管上開始凍乾，但因為從冰箱拿出到抽真空這一段時間樣品表面會融冰，且樣品溫度與是溫相差太大，樣品會有突沸或熱縮的情形；棚板式樣品可在腔體內冷凍，且乾燥過程中真空度及溫度都採可程式控制，通常可在體積不變的情形下完成”海綿狀”的乾燥，且乾燥程度也較好，但通常價格約是歧管的三倍或更高。
5. 甚麼是急速冷凍(Fast-Freezing)?為什麼我需要這個功能？
UNISS凍乾機可全自動控制最佳冷凍效率，可在十分鐘內快速降溫至-80(-50)℃或以下，確保樣品瞬間釋出大量水氣時，也可急速凍結，真空度維持在三相點以下，不會因失溫而產生融冰。
6. 真空度警報的重要性？
歧管式從起動到開始抽真空至少要10~30分鐘，棚板式更要2~3小時，通常操作者早已離開，有時常會因門沒關好或排水閥忘了關，導致真空幫浦因空抽過久而故障，而樣品也會因融冰而被抽到幫浦內。傳統的凍乾機無警示功能，或雖有警示但使用者已離開或下班，無法避免此一問題，UNISS凍乾機均有真空度警報的功能，真空度異常超過10分鐘會關閉真空幫浦，避免 儀器及樣品的損壞。
7. 溫度警報的重要性？
冷凍乾燥的過程中， 壓縮機散熱條件良好是很重要的， 當環境溫度過高時仍繼續操作，常會造成壓縮機損壞。
8. 為什麼要有記錄功能？
冷凍乾燥一個通常要2~3天或以上，常常遇到第二天上班的時候，才發現樣品有突沸或機器停機的情形，找不到為什麼會失敗的原因，找廠商也只會得到機器正常所以跟他們無關的 推辭；UNISS全系列的凍乾機均有記錄功能，可判斷是溫度或真空度原因造成實驗失敗，從而去避免下一次再發生同樣的情形。
藥廠GMP最大的精神也在於實驗的可回溯性， 只有記錄功能，才能確保操作過程中是否有異常情形發生，並保證樣品的可重複性。
9. 甚麼是斜筒式設計？
斜筒式設計是由UNISS於2010年首先提出，一般傳統的凍乾機均採垂直或水平的設計，當冷凝器融冰的時候，均會有殘水無法排乾淨的困擾，UNISS歧管式凍乾機採20°傾斜角設計，融冰時水可順利排出，避免下次操作時殘水噴出，且不需人工擦拭不易汙染。
10. 冷凍乾燥機要如何保養？
冷凍乾燥機本身如果有完善的保護設計的話，基本上只要注意散熱良好即可，凍乾機操作時環境溫度不應超過35℃，並定期清理散熱器。
真空幫浦定時換油是很重要的，可維持幫浦真空度及延長其壽命，依樣品不同換油時間也應調整，通常只有水時建議800~1000小時，含溶劑時約300小時，含酸鹼時則最好100~200小時就更換。
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