實驗型凍干機主要用于制藥、化學和生物技術領域中的研發階段，尤其是在新藥研發、疫苗生產、蛋白質分離、細胞存儲等方面。與工業級凍干機相比，它具有小型化、靈活性強、適合小批量生產和試驗的特點。其工作原理和技術要求直接影響實驗結果的準確性和重現性，因此需要對其工作原理和技術特點有深入的了解。
一、工作原理
實驗型凍干機的工作原理可以分為三個基本步驟：冷凍、升華和干燥。
1、冷凍過程
凍干的第一步是將待處理的樣品冷凍。在這一過程中，凍干機內的樣品首先被冷凍至低溫。這一步驟的主要目的是通過低溫將樣品中的水分轉化為固態（冰），并保護樣品中的活性成分不受到高溫的破壞。冷凍過程的速率對于樣品的質量至關重要，過快或過慢的冷凍都會影響凍干后樣品的結構和性質。
2、升華過程
升華是凍干的關鍵步驟。在這個階段，冷凍后的水分需要通過升華從固態轉變為氣態。為了實現這一過程，凍干機內部會被抽成真空，降低氣壓至很低的水平。真空狀態使得水的冰點大幅下降，從而促使冰直接升華成水蒸氣而不經過液態。這一過程通常需要較長時間，并且要求在穩定的低溫下進行，以確保樣品的穩定性。
3、干燥過程
在升華過程完成后，繼續通過溫度和壓力的調整，去除樣品中殘留的水分。這一步驟一般分為二次干燥，主要目的是去除樣品中極微量的水分，確保凍干產品具有長期穩定性。經過二次干燥后的樣品通常是干燥的粉末或塊狀物。
二、關鍵技術
1、冷凍系統
實驗型凍干機需要精確控制冷凍過程中的溫度。冷凍系統通常采用液氮或制冷劑來快速冷卻樣品，并通過調節冷卻速率來避免樣品內部形成大冰晶，這樣可以減少凍干后樣品結構的損害。不同的實驗需求可能要求不同的冷凍速率和溫度，因此，精確的溫控系統是保證實驗結果穩定和可靠的關鍵。
2、真空系統
真空系統在凍干機中扮演著至關重要的角色，它負責提供升華所需的低壓環境。一般會配備高效的真空泵系統，用以實現深度真空，并保持在整個凍干過程中穩定。真空系統不僅影響升華的效率，還直接影響樣品的干燥速度和最終產品的質量。
3、溫度控制
溫度控制系統用于精確調節樣品在凍干過程中的溫度。需要具備多通道溫控功能，可以分別控制冷凍、升華和干燥階段的溫度，以確保每個階段都處于最佳的條件下。對于不同的藥品、蛋白質、疫苗等，溫度控制的精確性對其活性和效果有重要影響。
4、智能化控制系統
大多配備有自動化的控制系統。通過觸摸屏或者PC端的控制軟件，操作人員可以實時監控溫度、壓力和時間等關鍵參數，并進行調整。這種自動化系統不僅提高了凍干過程的效率，還可以通過數據記錄和分析，幫助研究人員獲得更準確的實驗結果。此外，自動化控制系統還能簡化操作，減少人為因素的干擾。
實驗型凍干機作為藥物開發和生物制品生產中的重要設備，在實驗階段具有重要意義。其通過精確的冷凍、升華和干燥過程，不僅能夠高效地去除樣品中的水分，還能有效保持藥物和生物制品的活性。
