在生物樣品保存與藥品製程中，冷凍乾燥（Freeze Drying）已成為不可或缺的關鍵技術。無論是酶、疫苗、細胞，還是高價值活性蛋白質，冷凍乾燥機的性能與設計將直接影響樣品的結構完整與活性保持。然而，市面上冷凍乾燥設備百百種，從實驗室規模到生產線需求，各有差異。本篇將從五大選購要點出發，協助你評估最合適的設備規格與功能
冷凍乾燥機的基本原理與分類
冷凍乾燥的基本原理
冷凍乾燥的技術核心在於將水分從結冰狀態直接昇華成氣體，過程中保持樣品的化學性質與生物活性。其工作流程可分為以下三個階段：
- 凍結階段
样品中的水分被迅速冷凍成穩定的冰晶結構。這一階段至關重要，樣品的凍結均勻性直接影響後續的乾燥效果。 - 主乾燥階段（Primary Drying）
在真空環境下，冰晶直接昇華為氣體。這一過程中，溫度與真空度的精確控制能避免樣品變形或損壞，保證其穩定性。 - 次乾燥階段（Secondary Drying）
移除殘留的吸附水分，進一步降低樣品含水量，確保乾燥完成後的穩定性和保存期限。
技術優勢：整個過程在低溫環境下進行，避免了傳統乾燥方式中高溫引起的蛋白質活性流失或分子結構變形，特別適合處理疫苗、血清和其他高價值的生物製品。
冷凍乾燥機的主要分類
1.棚板式冷凍乾燥機
- 特色：樣品放置於設備內的棚板上，並在內部完成整個乾燥過程。溫度與真空度由程式自動控制，適合精密樣品的大批量處理。
- 優勢：
- 溫度分布均勻，乾燥效果穩定。
- 支援大容量生產，適合工業級應用。
- 數據記錄完整，符合實驗室與產業需求。
- 適用場景：常用於疫苗、生物製劑與藥品的製造與研究，符合高精準度要求的應用場合。
2.歧管式冷凍乾燥機
- 特色：樣品需要先在玻璃瓶中預冷凍，再接到歧管進行乾燥。結構設計較簡單，適合小規模樣品處理。
- 優勢：
- 設備成本較低，適合中小型實驗室。
- 操作靈活，適用於多種小批量試驗。
- 限制：
- 乾燥均勻性較低，操作過程需要經驗。
- 冷凍和乾燥過程分離，可能導致樣品突沸或溫差損傷。
- 適用場景：多用於教學實驗或小批量研究項目。
選購冷凍乾燥機的5大要點
1. 操作便利性與控制系統
一台優秀的冷凍乾燥機需要具備智慧化的控制系統，以提供穩定的操作體驗。以 UNISS 冷凍乾燥機為例，其搭載的智慧型 PLC 控制系統具有以下功能：
- 直觀操作：觸控式螢幕顯示溫度、真空度和運行狀態，簡單易懂。
- 異常警報：溫度或真空度異常時即時提醒，保護樣品與設備安全。
- 數據追蹤：可記錄操作過程並下載數據，便於追蹤與管理。
2. 乾燥均勻性與結構設計
對於棚板式冷凍乾燥機來說，樣品與棚板的接觸是乾燥效果的關鍵。UNISS 採用高平整度棚板設計，確保各層樣品受熱均勻，避免溫度不均造成乾燥失敗。特別是液體樣品，其均勻性尤為重要。
3. 冷凍效率與快速降溫技術
高效的冷凍系統是確保乾燥過程穩定的關鍵。UNISS 冷凍乾燥機的 Single Compressor Cooling System 技術能快速將樣品降溫至 -80°C，並降低設備維修率。此外，急速冷凍設計有助於樣品快速穩定，避免融冰或突沸情況。
4. 清潔與符合規範
冷凍乾燥機需符合嚴格的清潔與設計規範。例如，UNISS 的內部採 SUS 304 材質製成，並進行內部拋光處理，防止樣品污染，同時符合 GMP 規範要求，適合用於高潔淨需求的藥廠或研究機構。
5. 數據管理與遠端監控功能
現代冷凍乾燥機應支援數據管理與監控功能。例如，UNISS 冷凍乾燥機可選配網路監控，讓使用者能即時查看設備運行情況，無論身處何地都能掌握乾燥進度。此外，操作數據能以圖表方式呈現，方便快速分析。
棚板式與歧管式冷凍乾燥機比較
| 特性 | 棚板式冷凍乾燥機 | 歧管式冷凍乾燥機 |
|---|---|---|
| 樣品容量 | 適合大批量處理 | 適合小批量樣品處理 |
| 乾燥均勻性 | 高溫度穩定性，乾燥效果均勻 | 操作影響較大，乾燥效果需技術控制 |
| 價格 | 成本較高 | 成本相對較低 |
| 適用場合 | 製藥、生物製劑、疫苗研究 | 教學實驗、小規模研究 |
| 控制系統 | 智慧化自動控制 | 操作相對靈活，功能較為基礎 |
