生物干燥技术范文

生物干燥技术范文第1篇

【中图分类号】R352【文献标识码】B【文章编号】1005-0515(2011)03-0351-01

真空冷冻干燥简称冻干，就是把含有大量水分的物质预先进行降温东结成固体，然后一定真空条件下使水蒸气直接从固体中升华出来，而物质本身留在冻结时的冰架中。它是一种现代化的干燥技术。是真空技术、制冷技术和干燥技术的结合。又是一门跨越多个学科领域的交叉科学。涉及传热传质、流体力学、自动控制、食品营养、生物工程材料等专业知识。由于在低温及真空状态下完成对制品的脱水干燥，而成为医学生物制品中首选的干燥保存方法。该技术最早于1813年由英国华莱斯顿发明，1909年沙克尔用真空升华干燥法对抗菌素、菌种、狂太病毒及其他生物制品进行冻干保存，取得较好效果。

冷冻干燥是用来干燥热敏性物质和需要保持生物活性的物质的一种有效方法。该技术最大程度上防止了生物制品、药品在水和热的作用下很容易产生的性变和分解，对生物组织和细胞体损伤较少，能减少活菌体及病毒的死亡。低温干燥，物质中挥发性成分损失很小，微生物的生长和酶的作用无法进行，能保持原来性状。由于干燥在真空下进行，氧气较少，因此易氧化的物质的到了保护。干燥能排除95%~99%以上水分、使干燥后产品能长期保存而不致变质。例如，人血浆在液体状态只保存几个月，而冻干后可保存5~10年。麻疹弱毒活疫苗在液态的有效期为三个月，冻干后可延长一年。真空冷冻干燥的缺点是投资大、维护费用高、因而产品成本高。现在国内许多制药企业都用冷冻干燥法加工药物，如各种抗生素、生物提取物、疫苗、酶制品等。

1 冻干机性能选择

药用冻干技术必须符合《GMP》规范，一台较完善的冻干设备除了容纳最新的冻干技术外，其性能还必须具备安全性、可靠性、适应性和经济性四个方面的综合能力。

冻干机的容量、规格，包括隔板面积、冷凝器补水量、隔板尺寸、隔板间距等，都应与生产量大小相匹配。

隔板正反面都要相当平整，板温均匀，板与板之间、板的每个点温差应控制在正负1°C内，才能保证整批产品质量均一。

冷凝器的温度应能在1~2小时内降至所需温度，一般为-45°C以下。

箱体的真空度，空箱测定应在30min内达到2.66Pa，冻干箱体、板层和水汽凝结器、蒸汽冷凝管均属受内外压部件，它们在真空下的泄漏对药品可能造成污染，因此冻干设备中内外压部件都必须进行严格的泄露测量，使之符合安全性指标。

箱体应采用优质不锈钢材质、设计合格、方便清洗、高度耐腐蚀。凡是直接和间接接触药品的冻干箱体、板层、软管、活塞杆和水汽凝结器、蒸汽冷凝管以及各类真空阀门，管道件等选用抗腐蚀性佳的进口低碳不锈钢材质sus304(L)或sus316(L)。为了便于人工清洁和CIP自动在线清洗冻干箱体、板层和水汽凝结器，这些部件内部构造尽可能简单，以最少的零件达到同样的功能。清洗水必须是50~60°C不得重复使用的超滤水，零件容易拆装、维修方便、不允许有死角等不易清洁的结构。冻干箱体采用大圆角结构，所用的焊接结构经氩弧焊焊后修磨成圆弧角或45度角。板层连接软管sus304（L）不带网体整体螺旋管，箱内管道和箱底设计略有坡度，为了达到在高真空下最小的材质放气量和清洁的目的，冻干箱体和板层表面必须进行镜面抛光处理。

2 冻干机附属装置

2.1 液压装置，由于冻干后在箱内整箱轧塞，板层能上下自由移动，有利于箱内清洗，容易接近箱内各个部位。

2.2 有限量泄漏装置，用于控制箱内真空度，有控制的掺入氮气或无菌空气，它将有利于二次干燥阶段制品的升温，可缩短冻干周期2~3小时。

2.3 控制系统，主要控制隔板温度，可通过记录仪保存产品温度，、隔板温度、冷凝器温度、箱体真空度等，并设有连锁报警，提高操作的可靠性，避免产品在操作或配套设施出错时蒙受损失。

企业应根据自己的需求选择进口冻干机或国产冻干机，并考虑价格、安装调试、维护保养、零件供应、售后服务等问题。

21世纪是以生物、材料、电子、信息科学等领域的重大发展为标志，真空冷冻干燥技术在次会发挥重要作用。

在一些发达国家，冻干食品占方便食品的比例越来越大，被认为是高档的脱水食品，并广泛应用到食品各个领域，如方便食品、即时汤料、粉末蔬菜、颗粒蔬菜、速溶饮品等，国际上的冻干食品总是供不应求。

在医学方面，冻干技术也为医学的发展提供依托，离体生物组织冻干保持活性的研究，从简单的细胞组织到复杂的人角膜细胞结构，正处于深入的发展研究阶段。

在纳料材料领域，冻干作为低温化学制粉过程，其产品品质和性能的优势，而且由于尖端领域或宇航、军事等特殊领域，因此具有良好的开发应用前景。

真空冷冻干燥技术在功能食品和纳米材料、生物、医学等方面的大规模应用，为冻干技术开辟了广阔的前景。

随着冻干技术应用领域的深入和扩展，冻干设备也需要不断发展，生物制品和药用冻干机应提高自动化程度及运转的可靠性，进一部加强清洗消毒灭菌功能。食品用冻干机应提高产量，设备改进的目的是降低设备及产品成本，提高质量。

参考文献

[1] 曾军冷冻干燥的设备性能选择以及配方研究，冻干工艺经验，海峡药学。2001年. 第13卷.第一期99

[2] 徐成海王德喜关奎之张世伟真空冷冻干燥技术 在若干高新柯及领域中的应用于发展. 真空科学与技术.2002年第22卷增刊. 31~32

生物干燥技术范文第2篇

关键词：真空冷冻干燥；食品工业；医药工业；生物材料；新材料

中图分类号：TB79文献标识码：A文章编号：1672-979X(2007)08-0057-04

真空冷冻干燥技术是将真空、冷冻和干燥相结合的综合性技术，涉及多学科领域，如真空、传热传质、流体力学、制冷、自动控制、生物工程等。真空冷冻干燥是干燥领域中设备最复杂，能耗最大，干燥成本最高的一种方法，与传统热风干燥后的物料相比技术特点如下[1，2] ：（1）由于物料是在低于水的三相点压力（610.5 Pa）以下干燥，相应的相平衡温度低，且处于高度缺氧状态。因此适用于干燥极为热敏和极易氧化的物料，可保留新鲜物料中的大部分营养物质和有效成分；（2）物料在冻结时形成稳定的固体骨架，水分升华后固体骨架基本保持原有形状，且多孔结构的制品具有极好的速溶性、复水性和复水率；（3）真空冷冻干燥可以除去物料中95%以上的水分，使产品能在室温或较高的温度下长期保存，且质量轻、易运输。

真空冷冻干燥的方法自20世纪创立以来现已有了很大的完善和发展，其应用范围逐渐扩大，从最初仅用于医药和食品行业，发展到宇航、石油、海洋及新材料的研制等领域。

1在医药工业中的应用

药品冷冻干燥包括西药和中药两部分。西药冷冻干燥技术已日趋成熟并实现了大规模工业化生产，中药冷冻干燥目前则还局限于人参、鹿茸、山药、冬虫夏草等少量药材，尚未实现规模化生产。药品冷冻干燥的目的是药品不变质且尽量减少有效成分的损失，适于长期贮存、准确定量、复水再生以及大批量无菌化生产。

1.1生物制药

生物药品主要包括蛋白质类、多肽类、酶类、多糖类等药品以及血清、疫苗、抗毒素等生物制品。冷冻干燥技术在生物药品领域的应用很重要。文献报道，约14%的抗生素类药品，92%的大分子生物药品，52%的其他生物制剂需要冻干。李保国等[3]探讨了生物药品冷冻干燥过程中存在的问题，关键工艺参数的控制以及冻干保护剂对生物药品冷冻干燥的影响，分析了蛋白质类药品冻干过程的变性与预防措施，认为药品中蛋白质的变性程度与预冻过程中形成的冰晶与蛋白质分子接触的总面积有关。接触面积越大，冻干过程中的活性损失就越大。因此，在冻干过程和干燥状态下，能取代水分子并能与蛋白质分子形成氢键的糖类（保护剂）可较好地保护蛋白质活性。

1.2中药

传统中药在晾晒、风干以及饮片炮制加工过程中，植物蛋白、微生物、挥发油、多糖类物质等有效成分会受到破坏。魔芋甘露聚糖是从魔芋精粉中提取的高附加值多糖，有减肥、降血脂、抗肿瘤及增强人体免疫力等活性。王照利等[4]实验确定了魔芋甘露聚糖湿品的三相点温度为－20℃，并根据能耗和生产成本确定最小真空度为80 Pa。根据魔芋甘露聚糖湿品所能承受的共熔点温度极限确定搁板温度为－21℃。采用此工艺参数，冻干产品色泽洁白、疏松多孔，经检验含水率为10.50%，魔芋甘露聚糖纯度为96.408%（以纯干基计），为大批量真空冷冻干燥魔芋甘露聚糖提供了参考依据。用药效高于干品数倍的真空冷冻干燥中药逐渐取代传统中药已显现出广阔的应用前景。

2 在食品工业中的应用

20 世纪50 年代，食品冷冻干燥已从实验研究应用到小规模生产，随着技术的不断突破，又向规模工业化发展。近年人们越来越注重加工食品的方便、营养保健和高品质，因此对冻干食品的需求不断增加。

2.1果蔬加工

我国是农业大国，有丰富的水果和蔬菜资源。长期以来我国农产品一直徘徊在技术含量较低的出口原料或初级加工阶段。冻干食品是普通干燥食品价格的5～10倍，且有巨大的市场需求。开发冻干食品可提高我国出口食品的档次，获得较高的附加值和经济效益。果蔬的结构形态和成分决定其冷冻干燥加工的难易度。一般是，物料尺寸越小、结构越均一，处理越容易。因为这样的物料表面积大，受热和冷却均匀，冷冻干燥时间短且易控制。果蔬冷冻干燥加工工艺过程基本相同：清洗―预处理―漂烫―冷冻干燥―充气包装。随着食品科研工作者的不断努力，相继确定了一些果蔬的冻干工艺参数。例如段江莲等[5]测定梨枣的共晶点为－3℃；搁板温度每提高10℃，冻干时间缩短2.0 h；厚度每增加2.0 mm, 冻干时间延长2.3 h；用0.2% 的维生素C护色，搁板温度为70℃，以枣片厚度3.0 mm 的工艺条件生产冻干梨枣, 能最大限度地保持原果的风味、形态、色泽，且冻干时间短，生产成本低, 为梨枣冻干加工的工业化生产提供了依据。

2.2水产品加工

水产品加工是提高水产品综合效益和附加值的重要途径。深加工可提高优质水产品的品位，增加低质水产品的营养源、综合利用率和附加值。云霞等[6]实验比较了冷冻温度－25 ℃，冷阱温度－29 ℃～－31 ℃，真空度10～20 Pa，冻干最终温度60 ℃的条件下，冻干海参与盐泽海参的感官指标、理化指标，结果表明无显著差异。

2.3 食用菌加工

食用菌是无公害的天然绿色食品，有很高的食用价值和保健价值，被誉为21世纪的健康食品。陈合等[7]用电阻测量装置测定香菇和金针菇的共晶点分别为－29 ℃和－32 ℃，共熔点均为－18 ℃；分析了切片厚度、压力、干燥温度及冻结速度对干燥速率的影响。结果表明，未经漂烫的香菇切片厚度6 mm，－35 ℃冻结90 min，冻结速度－1.0 ℃/min，－18 ℃升华7 h，40 ℃解析6 h，解析升温速度0.5 ℃/min；经漂烫的金针菇－39 ℃冻结90 min，冻结速度－1.0 ℃/min，－20 ℃升华10 h，45 ℃解析6 h，解析升温速度0.5 ℃/min，在此优化条件下冷冻干燥，能较好地保持食用菌的营养且复水性好。

3在生物材料制备方面的应用

3.1生物工程材料制备

角膜是眼球最外层的透明薄膜，厚度仅0. 58～0. 64 mm ，其结构分为5层，主要成分是水、蛋白聚糖、氨基酸等, 含水量为72%～82%。徐成海等[8]分析真空冷冻干燥过程对角膜活性的影响。结果表明，冻干过程中可能对角膜细胞造成损伤的是预冻和干燥两个阶段，通过调整工艺参数，成功冻干出合格的人眼角膜。冻干后的角膜易长期保存，经生理盐水复水后结构与新鲜角膜类似。

胶原蛋白-羟基磷灰石复合物是用于修补骨缺损的理想生物医用材料。在烧结成型前，通常真空冷冻干燥制得含有大量微孔的粉末，可为引导骨组织生长提供合适的理化微环境，提高生物相容性。史宏灿等[9]用聚丙烯单丝、聚乙丙交酯纤维编织成直管状网管，内壁涂以聚氨酯薄膜和胶原蛋白，外壁用胶原蛋白-羟基磷灰石多孔状海绵覆盖，设计出新型的人工气管假体。真空冷冻干燥胶原蛋白-羟基磷灰石海绵特有的三维多孔结构，孔径控制在100～200μm，空隙间共通，为细胞的黏附、爬行和组织生长提供了足够的空间。

3.2生物大分子功能材料制备

茶多糖（tea-polysaccharide）是茶叶中与蛋白质相结合的酸性多糖或糖蛋白，具有降血糖、消炎、抗凝、抗血栓等药理作用。周志等[10]将茶叶粉碎，微波联合水浴浸提，离心、浓缩、醇析，再经真空冷冻干燥得灰色粉状粗茶多糖，用Sevag法脱蛋白质，将体积比4∶1 的氯仿/正丁醇混合液加入样品，离心除去混合液与残留蛋白质形成的凝胶，最后真空冷冻干燥得到灰白色茶多糖。此工艺复杂，但茶多糖纯度较高且较好地保持了生物活性，真空冷冻干燥是关键。

4在新材料制备方面的应用

4.1金属超微粉体材料制备

席晓丽[11，12] 等采用“液液掺杂-冷冻干燥-两段还原法”制备了一系列纳米稀土钨粉末（W-La2O3，W-Y2O3，W-CeO2）。粉末颗粒在20～30 nm之间。粉末经SPS 烧结后得到性能优异的纳米稀土-钨热电子发射材料。“液液掺杂-冷冻干燥”技术从本质上改变了稀土氧化物在钨基体中掺杂的均匀性。在液-液混合条件下，第二相的尺寸极小，而体积分数增大，即第二相增强。因此，液-液掺杂实质上是利用晶界和气孔第二相来控制钨晶粒的生长，使得钨晶尺寸稳定在某一范围。因此，纳米稀土钨材料掺杂均匀，沿晶界分布的稀土氧化物密度较高，分布均匀。

4.2特殊结构材料制备

Moon等[13]用冷冻干燥技术制备了具有放射状孔道结构的NiO-YSZ管状材料。将NiO-YSZ浆液倒入用冰乙醇（－30 ℃）冷却的特制管状容器，冷冻时冰沿径向定向生长，浆液完全冷冻之后再真空中干燥，使冰完全升华后1 000 ℃烧结2 h，形成孔道呈放射状排列的特殊结构材料。这种多孔材料可用作固体氧化物燃料电池（SOFC）阳极，其电化学反应活性高，且可避免浓差极化现象。

Fukasawa等[14]将氧化铝粉末、分散剂和水煮成的悬浊液倒入高热传导性的金属制容器，仅将容器底部浸入低温乙醇，促使冰由底部向上生长，单方向冷冻生成多孔陶瓷。这种陶瓷具有整齐排列、约10μm的孔道结构，且孔道内壁上又有约0. 1μm 的小孔。

4.3高分子聚合材料制备

超声造影剂能增强血液与组织的灰阶显像，增强彩色多普勒血流信号，提高病灶及多普勒血流信号的检出率，用于疾病的超声诊断与鉴别诊断。冉海涛等 [15]用可在人体内生物降解的新型人工合成高分子聚合物乳酸/羟基乙酸共聚物（PLGA）作为体外显影的成膜材料。首先用双乳化法制备包裹水滴的PLGA 微球，再通过真空冷冻干燥使微球内的水分升华，形成空隙，然后在冷冻干燥室内缓慢冲入氟烷气体至常压并平衡一段时间，成功制备了内含氟烷气体的PLGA 微泡超声造影剂高聚显。

5真空冷冻干燥技术的应用现状及发展趋势

真空冷冻干燥因设备投资大，运转费用、能耗高，限制了广泛应用。降低生产成本能耗是21世纪真空冷冻干燥技术的重点研究课题。Donsi等[16]应用热干燥和冷冻联合干燥苹果、土豆、胡萝卜和一种密生西葫芦，比较联合干燥和冷冻干燥的产品，表明联合干燥是一种很有潜力的脱水干燥技术。

由于真空冷冻干燥技术应用于不同行业，缩短干燥时间以及不同类型产品的最佳工艺仍是今后需要继续研究的课题。Phanindra等[17]应用冷冻干燥和热风联合干燥切成块状的胡萝卜和南瓜，比较干燥速率、总能量消耗和物化特性和质量，结果表明，冷冻和热风联合干燥的产品在外观和复水比方面优于热风干燥的产品，质量接近于完全冷冻干燥的产品。联合干燥的时间和总能量较完全冷冻干燥缩短50 %，与热风干燥类似，表明联合干燥在提高脱水蔬菜的质量，节省能量消耗和时间上是有效的。

生物工程领域对真空冷冻干燥的设备要求高，且冻干工艺发展缓慢。真空冷冻干燥是制备粉状和颗粒状生物材料的关键工序，为确保生物产品特别是医药生物产品的安全，真空冻干机必须高度无尘无菌。美国食品药品管理局（FDA）要求药品的真空冷冻干燥采用蒸汽灭菌系统以便于控制灭菌操作的温度、压力和时间，保证灭菌彻底、无死角。生物活性材料的真空冻干要保持材料特有的功能和活性，又要绝对安全，对人畜无毒。这使得确定药品、血液制品和生物制品冻干工艺参数比较困难。应规范冻干过程中所用的保护剂，提高冻干制品质量。

6结束语

真空冷冻干燥技术现已在许多领域被成功地应用。但与其他干燥方法相比，设备投资较大，能耗及产品成本较高，限制了此技术的进一步发展。因此，在确保产品质量的同时降低能耗和成本，改进生产工艺，是真空冷冻干燥技术研究的新方向。目前科研工作者正着手研究能否提高经过冷凝的制冷剂温度，利用冷凝器作为加热系统的热源达到节省能源的目的，以及更好的利用微波加热来提高产品质量。

参考文献

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生物干燥技术范文第3篇

关键词：干燥 真空冷冻 红外热辐射 微波 喷雾 流化床

中图分类号：TQ91 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）02（a）-0120-01

含水量是许多产品的主要质量指标之一，为达到所需含水量，大部分产品在出厂之前需要一定程度的干燥。在食品、化工、医药等产品生产过程中，干燥工艺的好坏直接影响产品的性能、形态、质量及成本等。随着新能源的开发与利用，新型的干燥技术的出现，干燥正应用于更广泛的领域。

1 真空冷冻干燥

冻干技术是利用水的升华原理，在低温（-25°C～50°C）下把物料冻结，然后抽真空，同时升温至10°C～80°C，使冰不经液化而直接挥发，从而达到去水干燥的目的。

冻干技术已广泛应用于食品、医药、化工及高新科技等领域中。目前，冻干技术是保藏菌种最理想方法之一；冻干皮肤和骨骼，复水后再植已经获得成功；除此之外，针对农产品的冷冻干燥研究也取得一些进展，苹果、花菇、小麦种子、中药、血茸等物质的冷冻干燥研究取得了良好的应用效果。

和常规干燥工艺比较，真空冷冻干燥在保持物料的物理化学特性和生物活性及营养成分方面具有非常明显的优势，同时冻干工艺对生物细胞和组织破坏极小，在一定条件下容易吸水还原为原来的鲜活态。但冻干工艺能耗高、干燥时间长，设备控制难度大，操作成本也比其它干燥方法高出5～7倍，因此，冻干技术的广泛应用受到很大限制，目前主要在高新生物科技领域有所应用。

2 红外干燥技术

红外干燥是利用电磁光波共振原理使物料温度上升，水分散失，从而达到使物料干燥的目的。

自1936年美国福特汽车公司首先把红外线用于汽车涂膜的干燥开始，红外线干燥技术得到不断改进和发展。目前，新型的红外线辐射干燥技术已广泛应用于车体、木工制品、合成树脂，纤维、食品等领域；日本研制的最新一代燃油远红外干燥机采用远红外辐射与燃油烟气对流加热技术，具有高效、热均匀与节能环保的特点，该工艺应用于水稻种子的干燥，去水率达1.2%。

红外线干燥具有能效高、加热均匀、不需中间介质，热量直接可透入物体内部，而且工艺简单，控制自动化，成本较低。目前，在印刷业、涂料等方面已广泛开始采用红外干燥技术。

3 微波干燥

微波是波长在1～1m（频率300 GHz～300 MHz）区域内的电磁波，家用微波炉一般采用12.2 cm作为固定波长。微波的致热效应，是依靠介质的偶极子转向极化和界面极化在微波场中的介电损耗而引起的体内发热，物料被加热，水分散失。

微波干燥技术自20世纪40年代开始应用以来，其干燥优点得到人们普遍承认，新型的微波干燥技术已在食品、药品与生物制品等领域应用；一些中草药加工及植物标本制作中微波都有所应用。

微波加热时物料的升温和蒸发是在整个物体中同时进行的，在物体表面由于蒸发冷却的缘故，使物料表面温度略低于里层温度，同时由于物料内部产生热量以至于内部蒸汽迅速产生，形成压力梯度，促使水分流向表面，使微波干燥具有由内向外的干燥特点。对物料整体而言，物料内部首先干燥，克服了常规干燥中因物料外层首先干燥而形成硬壳板结而阻碍内部水分继续外移的缺点；另外微波干燥具有速度快，时间短，加热选择性强的优点。但微波干燥设备有投入资金大，运转费用高及能源利用率低的缺点。

4 喷雾干燥

喷雾干燥是通过喷雾器将泥浆状物料（或料液）喷成雾滴，分散在热气流中，使水气迅速汽化而达到干燥目的。喷雾过程中，热气流和物料以并流、逆流或混合流方式相互接触，喷雾方式常采用离心式、压力式和气流式。

喷雾干燥技术现今主要应用于农产品加工、中药制剂和产品制粒等方面。国内许多化肥厂均采用喷雾干燥进行化肥造粒；我国西北地区的亚麻胶干燥已采用喷雾干燥法；工业上用喷雾干燥法制头孢菌素C钠盐；微胶囊化食品也采用喷雾干燥法制备。

喷雾干燥具有工艺流程简单，易干实现机械化和自动化，操作也比较灵活；其产品颗粒均匀，有较好的流动性，易于达到各种质量指标。

5 干燥技术的发展趋势和前景

随着生物技术的发展，干燥技术不仅应用于一些传统的工业领域，新能源的发现与利用为基因工程、纳米技术等新领域的研究与产品开发提供了新的途径。而各种干燥技术的混合应用更提高了干燥效率，改善了干燥质量，如先用热风处理洋葱使水分含量降到10%，而后用微波干燥至5%，整个过程比单纯使用热风干燥节能30%，还可杀死约90%的细菌。

可以预见，随着干燥技术的发展，不同干燥工艺的结合可使化工、生物工程、药品、合成材料等领域的干燥费用大幅降低，产品质量有所提高。新干燥技术的发明与应用将对诸多产品的质量提高起到一定的帮助作用。

参考文献

[1] 刘心雄.粮食干燥新技术研究.包装与食品机械，2012（2）：57-61.

[2] 郭树国，李成华，王丽艳.人参真空冷冻干燥工艺参数优化.中国农机化.2012（2）：172-174.

生物干燥技术范文第4篇

关键词：微生物酵母粉干燥系统；烘干设备；工作原理；生产工艺；食品业；发酵业 文献标识码：A

中图分类号：TS201 文章编号：1009-2374（2016）33-0029-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.33.015

1 概述

啤酒发酵过程中，会有大量废酵母泥产生，以前啤酒厂把生产过程中产生的大量的酵母废液直接排放掉，活性极强的单细胞酵母在排放以后对环境造成了极大的污染。微生物酵母泥是一种泥浆状混合物，营养丰富，可以以此作为原料制作各类饲料或生物肥料所必须的添加剂，因此其具有很高的经济价值。但由于微生物酵母泥含水率太高（一般大于90%），且要求回收后的微生物酵母粉的生物活性不低于98%，干燥过程中，酵母泥的物料温度不得超过80℃、干燥时间不得超过1分钟等诸多苛刻技术，普通工艺及设备很难保证。

2 酵母烘干机工作原理

本项目系统的干燥原理是物料以薄膜状态覆盖在回转烘缸的表面，在回转烘缸内部通入蒸汽，加热烘缸工作面，一般加热至90℃左右，使热量传导至料膜，并按“索莱效应”，引起料膜内湿分向外转移，当料膜外表面的蒸汽压力超过环境空气中蒸汽分压时，则产生蒸汽和扩散作用，达到干燥目的。干燥系统中的圆柱状烘缸是一种内加热传导型转动干燥设备，其旋转的烘缸（滚筒）是一外表面经过加工、表面光洁度极高的金属空心圆筒，在传动装置（大小齿轮传动）的驱动下，烘缸绕轴向转动。浆料在预热槽内进行预热，预热到50℃左右，通过给料控制系统输入烘缸下部浸料槽内，烘缸浸入60～80mm，旋转的烘缸外表面便沾涂上一层浆料（即薄膜厚度），物料随烘缸一起转动，当转到限位装置时，通过限料管使黏附的物料层厚度均匀，保证物料最终的干燥状态均匀。烘缸内通入蒸汽压力为0.25～0.3MPa，在转动过程中，料浆在烘缸外壁被加热，水分汽化后由引风机排出。烘缸转动一周，物料完成烘干，结片物料在烘缸外壁由刮刀完成卸料，落到出料口收集。

3 酵母烘干机主要结构和性能

各主要部件性能：预热原料仓分内外两层，从烘缸内部被排出来的90℃～100℃的液化水通过夹层内部，加热夹层外部的原料，被预热后温度到50℃左右的酵母液通过连接管进入浸料装置进行烘干，这样既利用了蒸汽液化水的余热，节省了能源，又能大大提高烘干的效率。烘缸采用的材料为HT200，由缸体和两端的缸盖组成，在制造质量上要求不许有穿透和过大的砂眼，必须经过耐压测试且达到相关压力要求，烘缸外表面需经过磨光和内表面镟光，使整个烘缸壁保持厚薄一致，以保证整个烘缸的安全、平衡和各处传热均匀。本机的限料装置，限位采用无缝钢管，两端用轴承支撑，通过调节顶丝的松紧程度来调整好钢管和烘缸壁的间隙即可达到限制料层厚度的效果，简单实用。本机的刮削装置采用重型刀架和分段式刀片组成，避免因局部磨损或缺损儿更换整个刀片，有利于调整及更换，刀片采用耐磨锰钢材料，使用寿命长，并省去磨刀程序及系统。整个装置采用全液压控制，由手动油泵对刮削装置的刮削压紧力度进行调整，极其方便快捷，可根据生产现场实际情况随时调整压紧力度。本机浸料装置采用倾斜结构，便于进料和清理内部余料，不至于因设备结构性问题积料，而导致储存箱体内残余物料的变质、腐烂。本机设计有轴流风机和不锈钢材料排风罩，以加快圆柱形烘缸表面的气流速度，快速干燥物料的同时，使用寿命长，不易腐蚀。因物料在被刮削装置刮下时呈大片状，不利于物料的输送及粉碎进料，系统出料部分采用打散输送装置，使烘干后的物料在输送过程中被切割成小块，利于粉碎。

4 酵母烘干机的特点

（1）本机与物料接触部件的烘缸采用高标号经磨削加工的铸铁制造，具有防腐蚀、无污染、热效率高、耗能少等特点；（2）本机采用蒸汽加热，热量由筒内壁传到筒外壁，再穿过料膜，无烘干介质带走的热损失，因而热利用率高、耗能少，一般能达到70%以上；（3）本机设计有预热原料仓，利用了蒸汽液化水的余热，节省了能源，又能将烘干的效率提高20%左右；（4）本机采用低温、快速干燥工艺和设备，干燥时间不超过15s，以保证微生物酵母泥燥成为微生物酵母粉后，微生物酵母菌的生物活性大于98.8%；（5）本机可根据物料特性迅速调整物料的干燥温度及干燥时间，以保证系统的干燥强度能达到50kg H2O/（h・m?）以上；（6）干燥后物料的含水率由90%降至9%以下，方便运输和储存；（7）本机具有结构紧凑、占地少、操作简单、维修简便等特点。

5 酵母烘干机的技术参数

酵母烘干机的技术参数如表1所示。

6 本项目研发过程中所获荣誉

第一，本项目系统被河南省科学技术厅鉴定为河南省科学技术成果，成果编号为9412010Y1745。

第二，本项目成果被河南省科学技术厅列为河南省成果转化计划项目，项目编号为122201310001。

第三，本项目系统研发和改进中申请并获得授权多达14项国家实用新型专利，如下：（1）啤酒酵母干燥机，专利号ZL 200920090842.5；（2）一种酵母烘干机落料收集装置，ZL 201320247514.1；（3）酵母干燥机用预热原料仓，ZL 201320798376.2；（4）一种冷凝水控制旁通酵母干燥机，ZL 201320798385.1；（5）酵母烘干机用排气净化装置，ZL 201320798474.6；（6）酵母干燥机用湿式除尘器，ZL 201320798517.0；（7）一种带有泠凝水控制系统的酵母干燥机，ZL 201320798573.4；（8）一种酵母干燥机冷凝水回水装置，ZL 201320766976.0；（9）一种酵母干燥机冷凝水回水自动清理装置，ZL 201320767102.7；（10）带有布料装置的酵母烘干机，ZL 201320767237.3；（11）酵母干燥机给料控制系统，ZL 201320767271.0；（12）适用于酵母干燥机的原料仓装置，ZL 201520022671.8；（13）一种酵母干燥系统，ZL 201520660649.6；（14）一种适用于酵母干燥机的料液仓，ZL 201520686274.0。

7 部分工业应用实例

第一，济南正青饲料有限公司是一家主营啤酒糟、酵母的公司，该公司于2015年2月采购了我公司一套JHD2030型酵母烘干系统，实际安装地点为陕西宝鸡，经过调试，实际产能达到110～120kg/h，完全满足了客户的要求，给客户创造了可观的经济效益。

第二，广东东洋洛克公司于2013年9月采购了我公司两套高配置全不锈钢的JHD2030型酵母烘干系统，然后出口到柬埔寨，经过调试，实际产能达到110～120kg/h，至今仍然正常生产，客户非常满意。

近几年来，我公司的酵母烘干系统已经抢占全国各地的市场，并且已出口到越南、马达加斯加、菲律宾等国家和地区。具体的设备现场照片以及生产视频已经上传到我公司网站，欢迎广大读者及客商垂询。

参考文献

[1] 潘永康，等.现代干燥技术[M].北京：化学工业出 版社，2006.

[2] 胡忆沩，等.化工设备与机器[M].北京：化学工业 出版社，2009.

生物干燥技术范文第5篇

【关键词】喷雾干燥技术;西药;中药

【中图分类号】R587.5【文献标识码】B【文章编号】1005-0515(2010)009-0124-01

喷雾干燥技术的研究始于19世纪初期,距今已有100多年的历史。它是利用雾化器将液态物料分散成雾滴,雾滴表面湿分的水蒸气比相同条件下平面液态湿分的蒸汽压要大,热空气(或其它气体)与雾滴直接接触的方式而获得粉粒状产品的一种干燥过程[1]。该技术具有雾滴群表面积大、对流传热传质速度快、干燥时间短且对有效成分破坏少等优点。经过几十年的发展,喷雾干燥在制药领域应用越来越广泛,在中药制药行业中主要用以干燥中药提取液或浸膏,得到药粒产品。在西药行业主要是制作微囊、微球的药物以提高药物疗效,减少副作用。本文就喷雾干燥技术及其在药剂学上的应用做一简单综述。

1喷雾干燥技术的原理及特点

1.1喷雾干燥技术的原理:喷雾干燥器属于热风直接式干燥设备。它是干燥领域发展最快,应用范围最广的一种形式,干燥产品可根据工艺要求制成粉状、颗粒状、团粒状甚至空心球状。工作时,空气通过加热器转化为热空气进入装置,并呈螺旋状转动,同时使液态物料经过喷嘴雾化成微细的雾状液滴,并将其抛洒于温度为120～300℃ 的热气流中,利用雾滴运动时与热气流的速度差,使物料在几秒至十几秒内迅速干燥,转变为符合生产要求的粉状、颗粒状、空心球或圆粒状产品。可概括为三个基本阶段:一是料液雾化成雾滴;二是雾滴和干燥介质接触、混合及流动,即进行干燥;三是干燥产品与空气分离[2]。进料可以是溶液、悬浮物、糊状物,雾化可以通过旋转式雾化器,压力式雾化喷嘴和气流式雾化喷嘴实现,操作条件和干燥设备的设计可根据干燥所需的干燥特性和粉粒的规格选择。

1.2喷雾干燥技术的特点:喷雾干燥工艺只要能保持干燥条件保持恒定,干燥产品特性就保持恒定,生产过程简化、系统可以是全自动控制操作,可调节产品的粒径、松密度、水分含量。喷雾干燥的操作是连续的,能适应工业化大规模生产的要求。干燥迅速,不会产生过热现象,物料有效损失少。喷雾干燥系统适用于热敏性和非热敏性物料的干燥,适用于水溶液和有机溶剂物料的干燥,干燥产品具有良好的分散性、流动性和溶解性,由于密闭操作,还可以防止环境污染。喷雾干燥操作具有非常大的灵活性,喷雾能力可达每小时几千克至200吨。且原料液可以是乳浊液、溶液、泥浆、糊状物或熔融物,甚至是滤饼等均可处理。

2 喷雾技术在药剂学上的应用

2.1在中药方面的应用:喷雾技术在中药方面的应用很广泛。中药浸膏的传统干燥法多为烘箱干燥,时间长,得到的是块状浸膏,粉碎后浸膏粉流动性差,并且很容易吸潮,部分中药还会因此而变质。喷雾干燥可将中药稀药液直接喷雾干燥制成干颗粒,适宜加入辅料,可大大提高浸膏粉的流动性及稳定性,并将中药加工中药液的浓缩、多效浓缩、造粒、干燥4步合为l步,大大简化并缩短了中药提取液到半成品或成品的工艺和时间,提高了生产效率和产品质量[3]。如使中药活性成分的微囊化,用以提高中药的生物利用度、质量的稳定性及降低刺激性和毒副作用。喷雾干燥技术现已被用于中药润膏(黄芪多糖浸膏,石淋通片,复方丹参片浸膏等)、中药颗粒(三味正气康颗粒、热咳停颗粒、益智宁神颗粒等)及中药胶囊(养阴生津胶囊、化瘀通脉胶囊、清淤胶囊等)的使用。

2.2西药方面的应用:微囊化技术在西药中主要用以制备缓释微囊,微球的药物以提高药物疗效,减少副作用。如应用于阿莫西林、盐酸氨溴索、乙酰氨基酚、乙酰唑胺、阿霉素、硝苯地平、西咪替丁、阿米妥等。利用喷雾干燥法制备对乙酰氨基酚缓释微球,所制微球粒度分布均匀,外观为圆整球形,具有明显的缓释效果。此外,以喷雾干燥法制备药物树脂缓释微球,以可生物降解聚合物包载化疗药物,如对脑肿瘤最有效的化疗剂-卡莫司汀,通过喷雾干燥,可提高药物的稳定性,最大限度地降低药物的毒副作用,提高药物的生物利用度。

2.3蛋白多肽类药物:蛋白、多肽类药物,如:胰岛素、物伐普肽,该类药物普遍生物利用度低、体内生物半衰期短且稳定性差,这些缺点使它们在治疗某些疾病上受到限制。而通过喷雾干燥技术,可提高该类药物的稳定性,减少了药物的使用量。

3结语

喷雾干燥是制药工业中较为常用的先进技术之一,特别是我国中药产业发展迅速,在众多的中药制药企业中,喷雾干燥技术应用极其广泛。该技术优点众多,但喷雾干燥过程中常常出现粘壁、黏结、粉末吸湿结块等现象,使喷雾干燥操作中断,严重影响生产效率,解决好这些问题,有助于发挥喷雾干燥技术的的社会经济价值。

参考文献

[1] 黄立新,王宗濂,唐金鑫.我国喷雾干燥技术研究及进展[J].化学工程,2001,(2):51-55

[2] 耿熠,陶建生,喷雾干燥技术及其在中药制药中的应用[J].中成药,2004,26(1):66-68

生物干燥技术范文第6篇

[关键词]组织工程血管;脱细胞组织工程血管支架;冷冻干燥

[中图分类号]Q813.1[文献标识码]A[文章编号]1008-6455(2010)02-0218-04

Conservation of the tissue-engineered acellular vascular scaffold with freezing and drying technique

LIU Bin1, ZHANG Man-jing2, XIA Wei1, LU Kai-hua1,GUO Shu-zhong1

(Department of Plastic Surgery, Xijing Hospital,the Fourth Military Medical University,Xi′an 710032, Shaanxi,China 2.Department of Platic Surgery,the Second Affiliated Hospital of Kunming Medical College)

Abstract: ObjectiveTo investigate the feasibility of a freeze-drying technique preservation protocol on the acellular vascular scaffold.MethodsAcellular vascular scaffolds were treated by freezing and drying technique at -70℃(6.67×10-4kPa) for 6h,then appraised the scaffolds by histological and ultrastructural observation and evaluated its biocompatibility and biomechanics.ResultsIt was shown that the main performance indexes of the freeze-drying treated acellular scaffolds changed unremarkably in compared with the untreated ones.ConclusionFreeze-drying technique can be a good preservation protocol for tissue-engineered acellular vascular scaffold.

Key words: tissue engineering blood vessels; tissue engineered acellular vascular scaffold; freeze drying

随着科学技术的发展,组织工程学的兴起为从根本上解决血管移植物替代这一问题带来了新的曙光。组织工程血管是组织工程学领域的产物之一,是一种新的有望彻底解决小口径人工血管移植问题的方法。脱细胞血管基质因其具有取材方便、低免疫源性、机械性能良好等优良特性,在血管组织工程研究领域中得到了越来越广泛的应用[1-2], 成为该领域支架材料研究方面的一个热点。通过前期的系列试验研究,我们初步摸索出一种脱细胞血管支架快速制备、消毒及结构疏松化的方法。然而脱细胞血管材料制备后如何长期保存又是一个需要面临和解决的问题,因此我们希望找到一种简单可行的储存技术来长期保存制备的脱细胞血管支架以达到临床和科研上 “随用随取”的目的。

在本实验研究中我们使用冷冻干燥技术处理制备的脱细胞血管支架,通过对处理后的支架材料进行组织,超微结构观察、生物力学评估、细胞毒性测定以及动物体内的组织相容性检测,研究冷冻干燥处理对脱细胞血管支架材料生物相容性和生物力学特性的影响,从而进一步评估冷冻干燥技术作为该材料长期储存方法的可行性。

1材料和方法

1.1血管材料准备及脱细胞血管支架的制备:选取8～12月,体重在2～2.5kg的健康雄性大耳白兔20只,在麻醉、相对无菌条件下,取出兔股动脉,置于4℃含青霉素和链霉素各180mg/L的无菌PBS液中,热缺血时间不超过15min。无菌PBS液冲洗数次去除血液杂质,锐性去除附属结缔组织和脂肪成分以及大部分血管外膜。截取长度为5cm、无明显分支、内径约3mm的动脉40根作为实验材料。将所取得的30根血管材料反复冻融加超高压处理后,置人含有15μg/ml RNase A,150μg/ml DNase I (Sigma)溶液中,冲洗48h(37℃,5%CO2环境内搅拌),然后用PBS洗涤1天。

1.2脱细胞血管支架的冻干处理:取20根制备好的脱细胞血管支架材料,根据血管材料口径和长度套入相应的玻璃棒上,于普通冰箱冷冻室内-4℃预冷24～48 h,然后在-80℃低温冰箱中速冻24h,再置入-70℃、6.67×10-4 kPa的干燥冷冻机(LGJ-10C,上海)内6h作冷冻干燥处理。用包装袋封装后,置常温下保存待用,并注明冻干日期、血管种类、长度及口径,保存8周以上后使用。使用时,将血管材料由包装袋中取出,浸泡于生理盐水中复温约10min,血管变软后由玻璃棒上轻轻取下,以0.1%过氧乙酸溶液消毒。

1.3组织学观察

1.3.1 光学显微镜:4%多聚甲醛分别固定经冻干-复水处理及经未冻干处理的脱细胞血管支架标本,常规石蜡包埋切片,行苏木精伊红(HE)染色后在光学显微镜下观察。

1.3.2 扫描电镜:3%戊二醛分别预固定经冻干-复水处理及经未冻干处理的脱细胞血管支架标本,4℃储存送检。标本在S-3400N型扫描电镜下观察。

1.4 兔血管内皮细胞的分离培养:无菌条件下取出兔胸主动脉。去除附壁血细胞,剪除外膜多余脂肪和筋膜。分别注入0.125%、0.25%胰酶和0.1%胶原酶消化液,使管腔充盈,37℃作用15、12、17min,松开一端,收集消化液; 注入含10%胎牛血清 M199培养液再次冲洗管腔;将消化液和冲洗液并800r/min,5min离心,弃上清;加M199培养液,吹打均匀制成细胞悬液,以2×105/瓶浓度,传入25cm2培养瓶;37℃、5%CO2培养箱,每24h半定量换液;当原代培养至融合形成致密的单层细胞时即可传代,实验采用的细胞为第3～7代细胞。

1.5 接触细胞毒性测定:实验组将约3mm2 的无菌医用粘合膜粘贴于一次性细胞培养皿中央,无菌条件下取5mm×5mm大小冻干处理后脱细胞血管基质,黏附于细胞培养皿中。作为阳性对照组,将一滴氰基丙烯酸酯滴加至另一培养皿中央的脱细胞血管基质上;阴性对照组,培养皿中央医用粘合膜粘贴未经冻干处理的脱细胞血管基质。将准备的内皮细胞悬液依次接种于上述培养皿中,CO2培养箱中(37℃,5%CO2)孵育48h后倒置荧光显微镜下观察细胞与培养皿中央材料毗邻部位的形态。

1.6羟脯氨酸含量测定:利用羟脯氨酸检测试剂盒(南京建成)及多功能光度计分别测定分别测定新鲜血管及冻干处理前后脱细胞血管支架材料羟脯氨酸含量的变化。

1.7 处理前后材料的机械力学特性的测定:将新鲜血管及冻干处理前后脱细胞血管支架材料在INSTRUIN 1122生物力学测试系统(Instron Uo.USA)下行单轴拉伸试验,测定最终抗张强度和缝合强度。

1.8 血管支架材料冻干-复水处理后体内生物相容性的初步研究:大耳白兔以戊巴比妥钠(30～40mg/kg,iv)麻醉,取仰卧位固定于手术台上,腹部两侧去毛,碘伏消毒,铺巾。在腹部两侧各做2个切口,长约1cm,切开皮肤全层后以眼科剪仔细分离皮下形成一腔隙。把脱细胞血管基质及经冻干-复水处理的脱细胞血管基质分别植入皮下腔隙中,每侧植入2块材料,铺平,缝合切口,再次以碘伏消毒切口。无压力包扎,饲养。观察兔全身及材料种植局部反应,并分别于术后7天、14天、21天及28天取出标本,4%多聚甲醛分别固定血管支架标本,常规石蜡包埋切片,行苏木精伊红 (HE)染色后在光学显微镜下观察。

1.9 统计学分析:数据采用SPSS13.0软件处理,结果以均数x±s表示, 数据以均数±标准差表示,采用方差分析比较, P

2结果

2.1形态学观察

2.1.1 大体形态:脱细胞处理组管壁变软塌陷,但弹性良好(图1);经过冷冻干燥保存处理后的脱细胞血管支架形成特有的海绵状多孔性结构(图2);复水后脱细胞血管支架形态及大体结构完全复原(图3)。

2.1.2 经冻干处理脱细胞血管基质的组织学观察:经过冷冻干燥处理后的脱细胞血管支架,其管壁胶原纤维波浪状结构均保存基本完好,同未经冷冻干燥处理的脱细胞血管支架相比,结构无明显差异(图4、5)。

2.1.3 超微结构观察:经过冷冻干燥处理后的脱细胞血管支架结构较未处理前略疏松,但整体结构保持完好(图6、7)。

2.2 接触性材料细胞毒性:冻干处理前后的脱细胞血管材料均无细胞毒性,在材料的周围未发现内皮细胞的接触或者生长抑制,测试样本周围的内皮细胞形态正常,共培养的血管内皮细胞增殖旺盛(图8、9)。

2.3 正常血管与冻干处理后脱细胞血管基质的胶原含量的测定:血管材料的羟脯氨酸含量各组两两相比无统计学意义(P>0.05),即血管材料在上述各处理条件组中,其羟脯氨酸含量(胶原含量)与冻干处理前相比无明显变化,见表1。

2.4 材料的机械力学特征:血管材料的最终抗张强度与缝线保留强度各组两两相比无统计学意义(P>0.05),即血管材料在上述各处理条件组中基本力学特征在经冻干处理前后无明显变化,见表2。

2.5经过冻干处理后血管支架材料体内生物相容性

2.5.1 术区情况及植入材料大体外观:家兔腹部皮下埋植冻干处理脱细胞血管支架后,精神、食欲均良好。手术区术后第2天或第3天出现轻微红肿,术后第4天到第5天消退,埋植处高出周围皮面。切口均愈合良好,术后7天拆线。未发现明显红肿,无脓性分泌物等情况。手术后埋植脱细胞血管支架而隆起的高度随时间的推移逐渐降低,到术后3周时已基本与周围皮肤一致。

大体观察:1周组材料体外可触及、轮廓清晰、质地中、血管浸润明显、纤维包膜可与材料分离(图10)。3周组材料外周包膜变薄,与支架材料结合紧密,材料表面有降解吸收现象,失去网状状结构。4周组材料几乎完全被吸收,材料周围组织无明显坏死及感染。

2.5.2 植入材料组织学检查:2周组未经冻干处理的脱细胞血管基质及经冻干处理的脱细胞血管基质材料HE染色镜下仅见少量中性粒细胞浸润(图11、12)。3周后炎细胞数明显下降,与其下组织分界不清,包膜和材料中有中性粒细胞、淋巴细胞和浆细胞为主的炎性细胞浸润并伴增生的成纤维细胞。4周组材料进一步吸收变薄,呈稀疏的线条状,浸润炎性细胞数量明显减少。两组材料体内反应过程基本相同,各组均未见组织坏死。植入材料大体外观及组织学检测结果表明,脱细胞血管基质在冻干处理前后具有良好的体内生物相容性。

3讨论

传统生物材料的保存方法主要有深低温冻存和冷冻干燥保存两种。对于冻干保存生物材料的生物学特性的研究国内外已不少见,但多集中在眼角膜、骨骼及皮肤等片状材料方面。对于脱细胞血管基质支架此类管状生物材料的生物力学和化学特性影响的研究,国内外尚无文献报道。因此在我们的研究中将冷冻干燥技术应用到脱细胞血管支架此类管状生物材料的保存处理中, 以评估冻干技术作为脱细胞血管支架材料长期保存方法的可行性。

真空冷冻干燥技术是将真空技术、冷冻技术和干燥技术结合起来的一种综合性技术。其最先应用于血浆、血清、酶制剂、生物细胞、人体组织等生物制品和材料的冻干保存。早期的研究发现,部分蛋白制品通过冷冻干燥技术处理后的真空包装可以达到在室温下保存两年甚至更长时间而不发生变质的良好效果[4],从最早应用于处理生物学材料[5],后历经应用氟利昂-12改良处理法[6],直到今天使用冻干同种异体骨成功修复牙周骨缺损[7], 利用冻干技术制备多孔的组织工程支架材料[8]。冻干技术在组织保存及材料制备方面的研究走过了近六十年的发展历程。

冷冻干燥处理对于脱细胞血管材料的生物学特性的影响是本试验中主要的考察指标。主要包括材料的细胞毒性、生物力学以及生物相容性等。在我们的研究中,对经冷冻干燥保存处理的脱细胞血管基质材料的上述指标进行了体外和体内的测试。通过体外试验,我们利用兔的血管内皮细胞对经冷冻干燥处理并保存后的脱细胞血管支架的接触细胞毒性进行检测。结果发现:经过冻干保存处理的脱细胞血管基质其材料毒性并未增加,材料周围未内皮细胞形态正常且未发现内皮细胞的接触或者生长抑制。由此我们可以得出:经过冷冻干燥处理并保存的脱细胞血管基质在体外具有良好的细胞生物相容性。另外在体内试验中,我们在兔腹部皮下埋植脱细胞血管支架,通过对不同时间段取材的组织及形态学分析,初步证实了冷冻干燥处理前后,脱细胞血管支架材料都具有良好的体内生物相容性。

脱细胞血管基质的主要成分为胶原纤维,而胶原纤维的主要分解产物为羟脯胺酸。因此我们的实验中通过测定冻干保存处理前后材料羟脯胺酸的含量,来判断上述处理是否会破坏支架材料的胶原结构。结果发现经冻干保存处理前后的脱细胞血管支架其羟脯胺酸含量基本一致,从而证明冻干保存处理对于脱细胞血管支架的胶原结构无明显影响。

足够的初始强度和弹性对于组织工程血管支架的材料来说是非常重要和必需的。因此,我们在试验中测试了冻干保存处理前后血管组织的强度和弹性,以判断冻干处理对于脱细胞血管基质材料的主要生物力学指标的影响。体外测试的结果证实经过冻干保存的脱细胞血管支架其强度和弹性虽然出现了轻度的降低,但是这种改变不具有明显的统计学意义。

本研究通过对冻干保存处理前后脱细胞血管支架材料生物化学与生物力学特性的检测分析,初步证明:经过冻干保存处理的脱细胞血管材料,其细胞毒性、生物力学特征以及胶原结构与未经处理前相比没有明显的差异,冻干保存后的材料依然具有良好的生物相容性。因此我们认为:冷冻干燥处理作为组织工程脱细胞血管支架此类管状生物材料的长期储存方法是可行的。

[参考文献]

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[2]Cho SW,Park HJ, Ryu JH,et al. Vascular patches tissue-engineered with autologous bone marrow-derived cells and decellularized tissue matrices[J]. Biomaterials,2005,26(14):1915-1921.

[3]Sewell WH, Koth DR, Pate JW, et al. Review of some experiments with freeze -dried grafts[J]. Am J Surg,1956,91(3):358-361.

[4]Smith AU. Freezing and drying biological materials[J].Nature,1958,181 (4625):1694-1696.

[5]Briggs A. A new freeze-drying technique for processing biological materials [J]. Dev Biol Stand,1976,36:251-260.

[6]Hanes PJ. Bone replacement grafts for the treatment of periodontal intrabony defects [J]. Oral Maxillofac Surg Clin North Am,2007,19 (4):499-512.

[7]Shinichi Ha,Akira Ta. Fabrication of highly porous keratin sponges by freeze-drying in the presence of calcium alginate beads[J]. Materials Science and Engineering,2008,1250-1254.

生物干燥技术范文第7篇

[关键词]湿法冶金；发展；应用

中图分类号：TM713.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）11-0376-01

1 前言

湿法冶金技术已经在有色金属中有着。在近十几年的时间内，日益进步的科技手段以及所有的工业机构针对有色金属产品的种类、品质与数目的要求逐渐增强，环境维护与资源的充分运用需求高涨；然而矿产资源的数量却日益减低，矿石有价组分贫化与繁琐化，在此背景下湿法冶金因其具备较强的优势而有着大量的发展。

2 湿法冶金概述

湿法冶金所指的是金属矿物材料在碱性介质又或是酸性介质的水溶液里面实施化学处理又或是机溶剂萃取、杂质分离、获取金属以及有关化合物的环节。湿法冶金是一种较为独立的技术手段在二战之后获得大量的发展，在获取铀等部分矿物质之时无法运用传统形式的火法冶金，仅仅可以运用化学溶剂将其完全分离出，此提取金属的方式便是湿法冶金。

3 湿法冶金技术发展与运用

3.1 生物技术在湿法冶金中的运用

生物冶金是将微生物和湿法冶金技术相互融合的冶金工艺。在1983年的时候，生物冶金便在细菌浸出国际会议中被人们所提及。按照生物冶金在金属回收环节所具备的功能，能够将此技术划分成以下3种：生物吸附、生物浸出以及生物累积。在1947年的时候，人们第一次发掘了氧化亚铁硫杆菌可以将铁离子氧化。然而直至1958年的时候，美国国内的肯尼柯铜矿才在此层面获得了较大的突破，从而将生物技术引入至冶金领域之中。截止当前，生物冶金已经被大量运用至各类金属矿的冶炼环节，同时获得了人们的高度重视。其一，因为运用此技术有助于对低品位的矿产实施开采与回收。其二，运用此技术针对金属矿实施提炼，对于环境所造成的影响相对较小，同时具备投资费用较低以及能源消耗低等优势。当前，微生物湿法冶金工艺同样在我们国家较多区域的冶金公司中获得运用。因此，生物冶金工艺的运用，已在国内外获得了较大的发展。

3.2 微波辅助技术在湿法冶金中的运用

在运用微波针对硫化铅锌矿与钒钛磁铁矿进行处理的时候，矿石所具备的可磨性在微波辐射作用下有所增强，其表明微波辐射转变了矿石所具备的可磨性，使得矿石便于粉碎。辐射的时间越久，温度便会更高，增强的幅度也就越大。然而针对硫化矿而言，温度偏高便会挥发出二氧化硫，转变矿物所具备的特性。微波在针对矿石进行处理的环节之中，不但能够增强磨矿产品里面细级别的生产效率，同时并不会导致破碎问题。换而言之，矿石的可选性与解离度均有所增强，为后期的湿法浸出奠定了较好的基础，同时节省了非常多的磨矿费用。

当前，国内与国外所具有的难处理金矿石的预处理方式大致有热压氧化、氧化焙烧、化学氧化以及生物氧化等等。微波氧化法依然处在试验时期。四川省某金矿石运用微波辅助技术进行处理，涵盖斜方砷铁矿、黄铁矿、毒砂、非晶质碳以及石墨等其它对金的浸出造成影响的矿物质。金有着微细的嵌布粒度，包裹金占据的比例为23%。针对矿石直接实施氰化浸出，金的浸出率接近于零。针对此矿样实施多个环境下的微波预处理试验，成效相对较好，氰化浸出率有所增强。直接微波预处理的方式由SO2与A s2O3毒气行程，将精矿和固化剂Ca（OH）2混匀之后实施微波预处理，不但可以节省能源，同时还能够固化硫、砷并且增强金的浸出率。

3.3 电位-PH图在湿法冶金中的运用

氧化还原电位与溶液pH值等是湿法冶金技术中两个最为重要的要素。在正常状况下，在具体的湿法冶金环节，化学反应的方向与限制均能够由pH、电位、反应物以及产物的活度所构成的热力学方程式来预测。然而如此的方程式便能够运用电位-pH图简单的展示出，因此电位-pH图对于湿法冶金具有极为重要的指导性作用。

3.4 真空技术在湿法冶金中的运用

（1）真空干燥与真空冷冻干燥

干燥是运用加热蒸发的形式消除水分，传统形式的干燥手段主要有煮、晒、烘干以及喷雾干燥等等，然而伴随真空干燥技术的逐渐发展，在真空背景下调控温度针对样品实施干燥备受人们的关注。与传统形式的干燥法对比而言，真空干燥具湟韵录父鲇诺悖耗芄辉擞糜谌让粜缘奈镏剩荒芄缓侠淼募跎俑稍锼需的时间；针对各类组成繁琐的机械元件通过清洁之后运用真空干燥的方式，不会留下任何的多余物质；免除了氧化物高温爆炸，运用更加的安全。所以，真空干燥能够处理各类湿法环节所得到的滤饼，还能够运用于干燥各类在传统干燥之时极易发生氧化的化工产品。

（2）真空过滤湿

湿法冶金所具备的特征便是有着较多的液固分离步骤，然而过滤工作品质的好坏对于冶金制造环节与产品品质有着非常大的影响，特别是对于持续性加工的平稳性产生较大的影响。其对干燥对比而言，过滤是经济性能比较好的脱水形式，能够减少运输成本、降低所产生的环境污染等，具备非常强的经济发展潜力。真空过滤所代表的是在压强差距的作用之下，全面运用物料所具有的重力与真空吸力，使得物料经过过滤介质的时候，颗粒被截停在介质外表产生滤饼，然而液体便会经过过滤介质外流，进而实现固液相互分离的目标。

（3）真空蒸发结晶

蒸发结晶主要是经过加温蒸发浓缩的形式使得溶液里面被结晶的物质趋于饱和而结晶析出的方式。真空蒸发结晶便会经过逐渐的抽出所蒸发出的蒸汽使得蒸发环节能够持续不断的实施同时使得溶液快速饱和。

4 结语

冶金领域归属原料工业，然而法冶金的主体大都是资源的充分运用，尤其是针对品位较低、繁琐难选矿的分离获取具备较强的优越性。融合我们国家矿产资源的特征，特别是在有色金属以及稀有金属层面所具备的优点，全面拓展湿法冶金技术的额研发和运用，将资源优势转变为行业优势，不但能够达到我们国家经济发展的需求，同时对于推动出口创汇的发展有着非常重要的作用。所以，增强我们国家湿法冶金全新技术、全新工艺的运用以及进行基础性的研究具备极为重要的意义。

参考文献

[1] 王成彦，邱定蕃，江培海.国内锑冶金技术现状及进展.有色金属（冶炼部分），2002（5）：6～9.

[2] 杨显万，郭玉霞.生物湿法冶金的回顾与展望.云南冶金，2002，31（3）：85～87.

[3] 杨显万，邱定蕃.湿法冶金.北京：冶金工业出版社，1998.

作者简介

生物干燥技术范文第8篇

关键词：冷冻技术；制药工艺；应用

1 冻干技术的发展史及特点

1.1 冻干措施的前进

冻干措施的全名是冷冻干燥措施，也就是把药剂放入低温度环境中进行冷冻迟滞，再放入真空环境中进行升华去除水分，升华之后使用干燥技术除掉所含的结合水分。由于它是在低温以及真空环境中开展的，所以在制药方面得到了普遍的使用。冻干措施牵扯到热传质、主动掌控、流体力学、食品营养、材料学以及生物工程等学识。这种措施是在一八一三年研究的，是华莱斯顿英国人研究的；之后在一八九零年埃特曼使用这种方法查看组织以及细胞切片，研究出了生物产品的冷冻干燥措施；一九零九年沙克尔为了使物品能够存放更久的时间同时防止蛋白因为高温发生改变，对抗霉素、狂犬病毒以及菌种和别的生物产品使用冷冻干燥措施；一九三五年，冷冻干燥措施有了很大的进步，第一次进行冷冻干燥时并且随之进行加热，提升冷冻干燥的速度；一九四零年，这种措施在军队中运用，推动了冻干的前进。第二次世界大战之火，冷冻干燥措施在商业范围内第一次被使用，例如冷冻干燥菌类、培养基、维生素、药品、荷尔蒙、人血浆等等，这时这项措施正式的进入到医药界中，一九五零年之后，有关的冻干设施产生，代表着这项措施正慢慢的成熟。

1.2 冷冻干燥措施的特征

（1）冷冻干燥措施要在低温的条件下开展，例如蛋白质、微生物措施等这些对热比较敏感的材料性质不会发生改变，就不会改变其生物性质；冷冻干燥时没有牵扯到物理、化学以及酶的改变，确保化学组织的完整；并且冷冻干燥药剂分装要在药剂冰冻之前进行的，能够掌控好药剂的分量；冷冻干燥措施确保药剂冷冻的状态、颜色以及大小都不会出现变化；冷冻干燥容积是使用无菌水进行调制的，并且要进行过滤、灌装，确保所含杂质量最少；冷冻干燥措施所生产的物质多孔、松散、具有脆性、易溶于水、能够快速整体的溶解，在临床上很方便运用。不过也具有一些不足：程序过于繁琐、时间久、设施成本昂贵、使用能源多、技术要求高等。不过整体来说，其带来的利益还是要多于缺陷的。

（2）冻干措施的道理与程序。冷冻干燥措施能够经过升华的形式除去生物中所含的水分以及别的液体，水在固体、液体、气体中处于一个均衡的状态，水在变化时，压力较低，能够从固体直接升华为气体，这个步骤就是冷冻干燥原理中运用的物理学。一般在真空程度在适宜的温度下的饱和状态蒸汽压的二分之一到四分之一时进行冷冻干燥。能够划分为三个部分：预冷冻阶段、升华干燥阶段以及解析干燥阶段。

2.1 要进行制造产品的预冻阶段

主要是进行稳固，方便干燥物品，是十分重要的环节，假如没有处置恰当，就会导致很多商品形状方面抑或品质方面的毛病，所以，要严格掌控预冻时间、真空以及温度状况，不过在真实的制造中，一般对真空度要求不严。先讲述一下预冻使用的温度，大多使用的温度是在冻结点五摄氏度以下，也能够是共晶温度十到十五摄氏度，这种状态下的温度最适宜。严格掌控预冻时的温度，由于温度太高或者太低对预冻效果都有着直接的影响。太高的温度其冻结会不完整，在抽空时可能会出现干缩、浓度加强、喷瓶、起泡等变化，对商品外表产生不良影响，还有可能会导致预冻的失败，温度太低会浪费能源，对商品形状的形成产生影响。真空度，降温时，板层温度以及商品自身温度存在差异，商品及时不在真空环境中也能够进行生化，同时出现干燥结构，妨碍之后的生化，导致商品脱皮、收缩、分层，还有可能导致预冻的失败。不过处理的方式也很简便，在冷冻干燥箱内加入适宜的惰性气体。预冻的时间，为了确保商品整体的进行冷冻，在进入冷冻环境中时，要先进行保温。预冻时间可以是十二分钟到一百二十分钟内完成，这样按照商品量、板层体积、传热媒介的性能来制定。

2.2 产品的升华干燥。它是冻干的主要过程，主要是为了将物料中的冰升华，但是要保证冰不溶化，并且物料冻结点的饱和蒸汽压高于冰周围的水蒸气。这就要求快速地移走产生的水蒸气以及不断补充升华所需要的热量，温度和压强成为这个过程中的主要影响因素。首先是升华干燥时的温度，此温度应该设定在共熔点以下，共熔点附近升华速度最快。那些性质稳定、容易成型或加甘露醇等辅料比例较大的产品温度可以一次性升至最大值，升温时间可以较长一点，这样可以方便操作及缩短生产周期。对那些产品性状不稳定、较难生产或正在工艺摸索中的产品冻干，温度可以设定在共熔点以下二到五摄氏度进行升华，升温干燥方式为阶梯式，这样更安全，更有益于观察各温度段产品的变化。然后是升华干燥时的真空度，压强低有利于升华，但实际上，真空中益于升华，这是因为适宜的真空度能促进热量的传递和水分子的扩散，在较低的真空度下会降低升华速率，在较高的真空度下会阻碍热对流，同样会降低冻干速率。真空度一般控制在15～30Pa范围内，有利于缩短生产周期并且保证产品的质量。

2.3 产品的解析干燥

物料中所有的冰晶升华干燥后会留下许多的空穴，但仍然会留有10%左右的未冻结水分，解析干燥就是把这部分水分降低，使其维持在2%左右，起到干燥物料的作用。应该根据产品性质及成品要求的含水量来确定这一阶段的最高温度，但是可以适当地提高温度以降低含水量。在再干燥阶段需要适当提高压强，使热量得到传导。为了加快干燥速度及缩短时间，可以当制品温度完全达到导热媒设定的温度时再恢复高真空。

3 冻干设备的简介

冻干机由四个部分组成：致冷系统、真空系统、加热系统和控制系统，主要设备有冻干箱、冷凝器、冷冻机、真空泵等。致冷系统是对冻干箱和冷凝器进行致冷，由冷冻机与冻干箱、冷凝器内部的管道组成。真空系统是对制品进行升华干燥所需的真空，主要包括冻干箱、冷凝器、真空泵、真空管道和阀门等。加热系统是对制品加热来升华其中的水分，冻干机的加热方法有直接电加热法和循环的中间介质加热法。控制系统是通过手动或自动控制的方式来实现对冻干机的控制，以保证生产合格产品。主要由各种控制开关、指示调节仪表及自动装置组成。冻干箱是保证在低温低压下升华水分以达到干燥目的，其温度可控制在-40℃～+50℃，箱内有放制品的金属板层。冷凝器是一种真空密闭容器，其作用是把水蒸气冻结吸附在其内部金属表面上，能维持稳定的低温，可以达到-40℃以下。

4 结束语

目前，冷冻干燥措施被普遍使用，具有许多好处，如冷冻干燥措施能够使药品在性质不变、性能不变的情况下完成。冷冻干燥措施对工作环境的清洁度有较高的需求，这就对生产厂间的制冷空调有了更高的需求。药品以及生物制品使用冷冻干燥设备要提升主动性的牢靠性，更一步提升消毒灭菌的性能。冷冻干燥措施能够有用的确保生物性能，所以，这项措施肯定能够有更加广阔的发展前景。

参考文献

[1]范碧亭.中药药剂学[M].上海：上海科学技术出版社，1998.

生物干燥技术范文第9篇

关键词：畜禽粪便；堆肥技术；生产工艺；发展前景

中图分类号：S816．69文献标识码：B文章编号：1007－273X（2011）02-0012-02

畜禽粪便主要包括猪、牛、羊、马等家畜粪便和鸡、鸭等家禽粪便。根据不同粪便的排放方式、粪便量、养分含量等特点，选择不同的处理方法。其中，家禽的粪便中有机质和氮、磷、钾养分含量都较高，并含有较多的钙等其他中量和微量元素，家禽粪便容易腐熟并且腐熟温度较高，属于热性肥料；猪粪质地较细，含有较多的有机质和氮、磷、钾养分，含有大量的腐殖质，对提高土壤肥力有很好的作用；牛粪属于冷性肥料，其中的有机质部分较难分解，腐熟较慢，发酵温度较低；羊粪质地较细，含水量少，羊尿中氮和钾含量较高，其氮素形态主要是尿素态氮，易被分解利用；马粪尿中有机质含量较高，还含有大量的纤维分解菌，在堆肥时能产生高温，属于热性肥料［1］。

我国每年产生畜禽粪便26亿t，是世界上农业废弃物产出量最大的国家。以1995年为例，全年畜禽粪便的氮、磷量分别为1 597万t和363万t，同期我国化肥施用量折纯量分别为2 021．9万t和631．2万t，畜禽粪便中的氮、磷含量相当于我国同期施用化肥量的78．9％和57．5％，可见畜禽粪便是我国农业生产中的宝贵肥力资源［2］。

1畜禽粪便的处理

集约化养殖场畜禽粪便的特点是含水量高、污染物质多样、恶臭，处理过程中氮态易挥发。针对这些特点，畜禽粪的处理主要包括干燥处理、除臭处理等几个方面。

1．1干燥处理

干燥处理法是利用燃料、太阳能、风能等，除去家畜粪便中的水分，使含水率降低到可以进行堆积发酵的程度（55％）。不同畜禽粪便的处理方法不同，鸡粪干燥处理技术有鸡舍内干燥、发酵干燥、太阳能干燥、高温快速干燥、高频电流干燥等。依据干燥处理所采用的方法分类，有物理方法、化学方法和生物方法。物理方法的主要手段为沉淀、离心、过滤或过筛、冷冻、直接烘干与焚烧等；化学方法主要是絮凝法；生物干燥法具有成本低、粪便处理过程养分损失少且可以将除臭与干燥相结合等优点，其原理是利用堆肥过程中微生物分解有机物所产生的能量促进粪便中水分的散发，起到干燥粪便、降低水分的目的［3］。

1．2除臭技术

畜禽粪尿堆肥处理过程中产生大量的臭气，并且臭气成分复杂，主要含有氨、含硫化合物、胺类和一些低级脂肪酸类等19种化学物质。其中来自畜禽养殖或粪尿处理场的臭气中最主要的成分是NH3和H2S［3］。世界各国对于粪便除臭的研究工作主要集中在两个方向。①在饲料中添加除臭的添加剂，降低动物排泄后粪便的臭味。②畜禽养殖场或粪尿处理场所采用的除臭方法很多，例如可以使用遮蔽剂、中和剂、吸附剂等，也可用空气稀释及臭氧氧化。但是目前最为经济有效和最常用的方法是生物除臭法［1］。生物除臭法是利用微生物来分解、转化臭气成分以达到除臭目的，因此也叫微生物除臭法。生物除臭法中有土壤除臭法、珍珠岩棉除臭法、堆肥除臭法、活性污泥除臭法、泥炭土除臭法和锯末除臭法等［3］。

2畜禽粪便堆肥技术

2．1条垛式系统

条垛式堆肥是将原料堆积成窄长垛，垛的断面为梯形或三角形，采用机械或人工进行定期翻堆，实现堆体中的有氧状态。具体堆制方法是：①先将畜禽粪便与微生物发酵菌剂（也可以不加微生物菌剂）、发酵用的各种辅料混合，将C／N调节为25∶1左右，含水量在55％左右；②将禽畜粪便堆成长条状，高不超过1．5～2．0m，宽为1．5～3．0m，长度视场地规模和禽畜粪便数量的多少而定［2］。

2．2静态通风垛系统

与条垛式堆肥不同，静态通风垛系统在堆肥过程中不进行翻堆，而是通过鼓风机和埋在地下的通风管道向堆体内通风，保证堆体内的有氧状态。通风系统既决定静态通风垛能否正常运行，也是温度控制的主要手段。通风不仅为微生物分解有机物提供氧，同时也排除堆体内的CO2和NH3等气体，并蒸发水分使堆体散热，保证了适宜的发酵温度［4］。

2．3棚式发酵堆肥系统

将鸡粪倒入发酵大棚，堆肥厚度为40cm左右，拌入微生物发酵菌剂（也可以不加微生物菌剂）和各种发酵辅料，每天翻抛一次，使其发酵、脱臭，鲜禽畜粪便从发酵车间一端进入，到另一端输出时即成为发酵完毕的有机肥料，直接进入干燥设备脱水。

2．4搅动固定床式堆肥系统

搅动固定床式反应器的结构通常由多层平面构成。进料口在反应器的上部，新鲜的禽畜粪便接种微生物发酵菌剂和发酵所需的各种辅料，搅拌均匀后经传动输送带或料斗设备提升到塔式发酵仓内，从第一层逐层向下推移，物料在各层之间可以停留不同的时间，在塔反应器内经过翻板的翻动逐层下落和通风，快速发酵除臭、脱水、干燥。整个过程中进料和出料是连续的，通气管位于反应器下部，由许多支管组成，外接风机，在反应器上部设废气出口，产生的废气收集处理后排放［4］。

2．5旋转仓式堆肥系统

旋转仓系统根据物料在反应器内的移动方式又分为推流式和分隔式。推流式发酵仓系统中，物料从仓体的进料口进入，沿仓体移动到反应器末端的出料口。分隔式发酵仓系统中，沿物料的移动方向，反应器被分为很多小室，在堆腐的不同阶段，物料从一个室移入另一个室。仓体旋转的过程中，物料不断地被掀起跌落，与空气充分接触，所以利于通风干燥。搅动固定床式和旋转仓式堆肥系统的优点是充分利用了发酵产生的生物热，发酵速度快，有利于水分蒸发，机械化程度高，发酵条件容易控制，占地面积小，能够对臭气进行收集统一处理，防止二次污染，缺点是投资大［5］。

2．6圆筒发酵堆肥系统

新鲜禽畜粪便加入作物秸秆和微生物发酵菌剂，混合搅拌，含水量调节到55％左右，吊料斗输送装入一台横放的大圆筒，筒为搅拌釜式结构，并充入40～45℃热蒸气或热空气，物料在筒内经8～10h发酵后，再加温到80℃，持续1h以上，以杀灭细菌和虫卵［6］。该方法的优点是占地面积少，机械化程度高，发酵与干燥一体化；缺点是需要一定的设备投资，发酵不充分，发酵干燥成本高［2］。

3畜禽粪便无害化处理与有机肥料生产工艺

将畜禽粪便与配料按规定的比例送入混合搅拌料机，进行搅拌使其混合均匀，通过螺旋输送机进一步搅拌并送入主机――加压混炼机，通过加压混炼机的加压摩擦，使该机体内的混合物温度自行升高，杀死病虫卵和有害菌，然后提供适当的空气和水分，为高温菌发酵创造适宜的条件，完成快速发酵，再通过粉碎机粉碎松散，最后送入堆置场发酵8～10d即成为有机肥（图1）。

4畜禽粪便生产生物有机肥的发展前景

随着生物有机肥在全国生态农业的大力推广，农民已对其有了一定的了解与认可，我国农业市场对生物有机肥的需求量会不断增加［7］。首先，用畜禽粪便（特别集约化养殖的畜禽粪便）、秸秆、农副产品和食品加工的固态废物、有机垃圾经过有益微生物发酵、加工而成的有机肥，具有投资少、原料易得、成本低等优点，其生态效益是不容忽视的［8］。其次，应用有机肥料生产农产品其营养价值和经济价值都是非常高的。再者，用畜禽粪便生产有机肥可以减少化学药品对环境的污染。所以，生物有机肥具有更加广阔的发展前景［9］。

参考文献：

［1］刘丽丽．微生物肥料的生物学及生产技术［M］．北京：科学出版社，2005．

［2］徐风花，孙冬梅，宋金柱．微生物制品技术及应用［M］．北京：化学工业出版社，2007．

［3］孔健．农业微生物技术［M］．北京：化学工业出版社，2005．

［4］葛诚，沈德龙，李俊．微生物肥料生产应用基础［M］．哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，2000．

［5］葛诚．微生物肥料的生产及应用技术［M］．北京：中国农业科学出版社，2000．

［6］崔占利，张鸿雁，王彦杰．农业微生物制剂生产和应用［M］．长春：吉林大学出版社，2005．

［7］NY 227－94 微生物肥料［S］．北京：中国标准出版社，2000．

［8］殷文，顾祥武． 生物复合肥肥效实验［J］． 上海农业科技，1996（6）：63－64．

生物干燥技术范文第10篇

【摘要】随着科技的飞速发展和人们对健康需求的不断提高，冷冻干燥技术因其加工后的药品具有一定的稳定性和生物活性，被广泛应用于药品制作中。但因药品冷冻干燥技术涉及到制冷与真空技术等多个门类的科技知识，受到多种因素的影响，还有待进一步优化和改进。

【关键词】冷冻干燥技术；制药工艺；应用

冷冻干燥技术是一项对食品、药品护色、保鲜、保质的高新加工技术，被认为是目前最优良、最为先进的干燥技术之一，简称冻干技术。随着科技的发展和社会的进步，人民群众对健康保障的需求不断提高，各种先进的科学技术被应用于药品的制作中，冷冻干燥技术因其加工后的药品具有较高的稳定性和生物活性，受到了药品制作企业的青睐，但因这项技术受到多种因素影响，还有待于进一步优化和改进。

1 冷冻干燥技术的工作原理及特点

药品冷冻干燥过程主要由药品准备、预冻、升华干燥和解吸干燥、密封保存等五个环节组成，其工作原理是在低温下将药品溶液冻结，进而在真空条件下进行升华干燥，同时除去在这一环节中所产生的冰晶，再通过解吸干燥除去药品中的部分结合水，最终得到干制品。经过冷冻干燥技术加工后的药品剂量准确，药物成分损失小，结构稳定、容易储存，复水性好并容易恢复活性，药效显著。因此被广泛应用于制备药物包埋剂脂质体、口服速溶药物及固体蛋白质药物等药品的制作中。药品冷冻干燥技术涉及到生物学、药学、制冷、真空和控制等领域，在具体的药品生产过程中受到药品性质、真空、温度、时间、速率、能耗等方面因素的影响，其工艺流程也有很大的改进空间。

2 影响药品冷冻干燥技术的因素及优化

从药品冷冻干燥的流程着手进行分析，影响药品冷冻干燥效果的因素初步有以下几方面：

2.1 药品准备环节：药品的成份都将会影响到冷冻干燥的效果。药液的生物活性度、药液共熔点以及药液中的液体和固体的比例都是进行药品冻干加工的重要参考指标。为保证新产品的冻干能顺利进行，制药企业应重视药品冻干加工研究，通过热分析法测定药品共熔点，还可以通过冻干实验记录下不同成份的药液对冻干过程中各项指标的不同要求，积极进行冻干效果对比，寻求最佳解决方案。

2.2 药液预冻环节：预冻是冷冻干燥技术中重要环节，预冻的目的是要固化自由水和物化结合水，并保证产品的主要性能稳定、物质结构合理。若药液预冻没有做好，产品冻结不实，会影响所产生的冰晶的形态和大小，并进一步影响药品制作后期的干燥速率及质量。目前，药液预冻方式主要有全域过冷结晶和定向结晶两种，全域过冷结晶和定向结晶的区别在是将全部药液还是将部分药液放置在相同或接近的过冷环境中进行冻结。根据冷冻速率的不同，全域过冷结晶根据又可分为慢速冻结和快速冻结。采用快速冻结法所形成的冰晶小、无浓缩，但有不完全冻结现象；慢速冷法所形成的冰晶大，有浓缩现象。相关实验证明，采用定向结晶方式的冻结药品的干燥速率比全域过冷结晶的快，但操作技术难度相对高一些。另外，在这一环节中还有其他一些影响药品质量的因素，如温度控制、退火措施以及水结冰过程中可能会产生的机械效应和溶质效应等。制药企业在生产过程中要重视对温度的控制，要确保药品溶液必须部分或全部实现玻璃化冻结，或采取速冻法和加入产品保护剂等措施，以保证冻干药品的质量。

2.3 升华干燥环节：药品冷冻干燥的干燥过程可以分为两个阶段，升华干燥和解吸干燥，在升华干燥阶段脱去全部冻结的自由水，在解吸干燥阶段除去部分结合水。在升华干燥阶段，将经过预冻的药料装人冻干箱后之后，启动真空泵，使干燥箱、捕水器获得冷冻干燥所需要的真空度，并给加热板升温，为药料提供冰晶升华需要的热量。因此，在这一环节中影响冻干药品质量的因素有真空度、温度等，真空度低于10Pa或高于30Pa都将会妨碍热量传导；而温度是否适宜，也会影响升华速率。通常情况下，冻干的捕水器温度应蕊≤40℃，搁板温度则应在10℃～10℃之间。与此同时，还应当充分考虑药品的共融点、物料分装厚度、搁板提供的热量及冻干机的性能等。制药企业要严格控制上述指标，为药料升华干燥建立良好的环境，避免因某个因素影响而导致整个干燥环节的失败。