前　　言
冷冻真空干燥也叫干燥。升华干燥或简称冻干。它是干燥方法之一，目的是为了贮存物品。
物品之所以会损坏、腐烂、变质，主要是由于外因和内因二个因素引起，外因者，空气、水、温度、生物等的作用；内因者，主要是生物物质自身的新陈代谢作用。如果能使外因和内因的作用减小到最低程度，则能达到物品在一定时间内保持不变的目的。
干燥法就是驱除物品内部所含的水份，因为水份是一切生物生长的必要条件之一。生物体水份减少到一定程度，则生物不易或不能生长繁殖。因而能较长时间的贮藏保存；另外，当有水份存在时，一些酸碱溶解其内还会发生一些化学作用而使物品变质。
干燥的方法很多，如晒干、烘干、煮干、晾干、喷雾干燥、真空干燥、冷冻干燥等。其中唯有冷冻干燥法是保存有生命生物物质的最理想方法。
冷冻干燥之后的产品，进行真空或氮气封口，以隔绝空气特别是氧气，再在低温下存放，则水份、空气、温度三个因素被控制，使产品能在较长的时间内得到有效的保存。
冷冻干燥技术是在第2次世界大战期间，因大量需要血浆和青霉素而发展起来的。现在已广泛应用于化学、制药工业、食品工业和科学研究等方面，特别是应用于含有生物活性物质的生物药品方面最为普遍。
我国在解放前就已使用冷冻干燥法制造疫苗，但数量极少，仅应用于人医，解放后我国的冷冻干燥事业得到迅速发展。1952年起开始在兽医界应用，并在国内制造了一批大、中型的冷冻干燥机，现在全国所有的省、市自治区均有各种不同型号的冷冻干燥机。
在兽医方面，主要用于各种兽用微生物的贮存，各种兽医生物药品的制造，一切用于猪、牛、马、鸡、鸭、鹅、兔、狗的各种预防疾病的药品均离不开冷冻干燥机。
冷冻干燥属于边缘科学，它涉及到物理、化学、生物学等知识，包括制冷、真空、电工、仪表等技术。因此也是一门综合性的专业科学技术。
第一章　　基础知识
第一节　　物态的变化
我们生活在物质世界之中，在我们周围的一切，如空气、水、铁等都是物质，一切物质均在不断地发生变化。一种最常见的物质存在形态有三种：即气态、液态和固态。即使同一种物质也有三种形态。例如水，在摄氏零度时结成冰变成固态，而在摄氏一百度时则变成蒸汽而成气态，在0～100℃之间则是液态，可见在一定的条件下，物质的形态能够互相发生转化。
物质是由分子组成的，在物质的三种形态变化中，物质的本质并没有发生变化。物质的气态、液态和固态三者的主要区别在于物质分子间的距离和作用力的大小不同，这些仅是程度上的差别，本质上是相同的。气态物质分子间的距离较大。分子间的相互作用力较小，以致气态物质不能单独地维持自己的形态和体结，总是充满在容纳它的物体之中，液态物质分子间的距离较气态小，作用力较大。因此液态物质只能单独地保持其体积而不能保持起形状。固态物质分子间的距离小，作用力大，因此固态物质能保持自己的独立形状和体积。
物质在发生形态的变化时，伴随着热量的变化。如冰熔化要加热，水变成汽也要加热，说明它们吸收热量；相反，水结成冰要移去热量，汽变成水也要移去热量，说明它们放出热量。一般地说，从固态变成液态，液态变成气态，固态直接变成气态的过程是从分子排列密，相互作用力大的状态，变为分子排列疏，作用力小的状态；这一过程要从外界吸取热量，而相反的过程则向外界传递热量。如图一所示。
由固体变成液体的过程叫做熔化。将固体加热，当升高到一定的温度时固体即变成液体。固体物质熔化时的这个温度称为熔点，固体熔化时内能增加，因此需要从外界吸收热量，一些物质的熔点见表一。
表一 一些物质的熔点(℃)
物质	熔点	物质	熔点		冰	0	玻璃	460~800		氨	-77.7	铜	1083		F-12	-155	铝	658		F-22	-160	钢铁	1300-1400		水银	-39	锡	232		酒精	-114	钨	3410		单位质量的物质，由固体变为同温度的液体所需要吸收的热量叫做该物质的熔化热。物质的熔点和熔化热随压强的变化而变化。一些物质的熔化热见表二。单位为卡/克。
表二　一些物质的熔化热(卡/克)
物质	熔化热	物质	熔化热		冰	79.4	锡	14.5		水银	2.8	铝	92.4		氯化钠	123.5	铜	51		由液体变为固体的过程叫做凝固。它是熔化的逆过程。物体由液体变为固体时要放出热量，放出的热量与该物质的熔化热相等。凝固是在与熔化相同的温度下进行的，所以同一物质的熔点和凝固点是一样的。
物质由液态变成气态或固态直接变气态的过程都称为汽化过程，它可分为蒸发、沸腾和升华三种情况。
蒸发是指在任何温度下(只要低于临界温度)液体表面的汽化过程。在制冷技术中。“蒸发”通常代表液体的沸腾过程。
将液体加热到一定的温度，液体逐渐变成蒸汽；当蒸汽的形成不仅来自液体表面，而且来自液体内部，形成许多小汽泡上升至液面上方空间时称为沸腾。也就是温度升高到液体的蒸汽压力与周围的空间压力相等时，液体即开始沸腾。液体开始沸腾时的温度叫做沸点。沸腾也是同时发生在液体内部和表面的汽化现象。一些物质的沸点见表三。
表三  一些物质的沸点(℃)
物质	沸点	物质	沸点		铁	2840	氮	-196		铅	1755	氧	-183		水银	357	氨	-33.4		水	100	F-12	-29.8		酒精	78	F-22	-40.8		某固体不经过液态而直接变成汽化现象叫做升华。升华是固体的直接汽化过程。容易升华到固体叫挥发性固体。物质在汽化时要吸收热量，单位质量的液体变成同温度的汽体所吸收的热量叫做汽化热，因为也是蒸发时所吸收的热量，所以也可叫做蒸发热。熔化热和汽化热都叫做物体的潜热，一些物质的汽化热见表四，单位为卡/克。
将蒸汽冷却或与压缩空气同时进行，使蒸汽转变为液体的过称叫做液化。（温度和压力都要在小于临界值的条件下）。单位重量的蒸汽变成同温度的液体所移去的热量称为冷凝热。冷凝时的温度叫做冷凝温度，冷凝温度在冷凝过程中保持不变。它与冷凝蒸汽的压力有关。
表四　一些物质的汽化热(卡/克)
物质	汽化热	物质	汽化热		水	536.5	氨	327.3		酒精	216.4	F-12	40		水银	68.7	F-22	56		
当蒸汽遇到比该蒸汽物质的凝固温度低的物体时，则蒸汽不经过液体而能直接凝固成固体而附在低温物体的表面，叫做凝华。例如水蒸汽遇到比水的冰点低的物体时，它就在低温物体的表面结成冰霜，它实际上是升华的逆过程，这一过程显然是要放出热量的。这一现象在制冷和冷冻干燥中是经常遇到的。
第二节　　热和温度
热是物质运动的形式之一。任何物质都是有许许多多的分子所组成，而这些分子都在不停地作无规则的运动，我们称之热运动，而这些无规则运动的分子所具有的能就叫做热能。
热能的大小用温度来表示。温度越高，分子运动越剧烈。物体的热能也就越多；温度低，分子运动缓慢，物体的热能就少。温度就是表示物体热和冷的程度，热和冷是相对的。它们都是表示物体所含热能的多少或温度的高低。增加物体的热能叫做加热；移去物体的热能叫做制冷。
温度常用摄氏和华氏二种温标来表示。
摄氏温标：在标准大气压下，以水的冰点为0，水的沸点为100，在0和100之间分成100等分。每一等分叫1度。这种温标就叫做摄氏温标，用符号℃表示。
华氏温标：在大气压下，以水的冰点为32，水的沸点为212
冷冻干燥原理.doc