改革開放以來，特別是近十五年來，醫用真空冷凍干燥機烘干機（以下簡稱凍干機）的研發，在我國已取得長足的進展，面貌為之一新。國內生產的凍干機大致經歷了以下三個階段，㈢、二十世紀八十年代前基本依靠進口，㈡、二十世紀九十年代是大部分進口小部分出口，c、二十世紀末到二十一世紀初（大約是1996年一2010年共15年左右時間）國內產品已成功替代進口，并開始批量出口。 近年來，國內凍干機生產廠商的生產的凍干機已經批量出口至俄羅斯、烏克蘭、越南、印度、阿根廷等國，少量出口至日本等發達國家。
國內生產的凍干機在配置性能，質量水平上和歐美生產的凍干機已相差不遠，因其價格相對低廉，所以有較強的競爭力，本文先回顧一下近15年來國產凍干機進展情況。
近15年來國產凍干機進展有如下特點：1、小步走，2、不停步．3、進步顯著。
以上3個特點具體表現在如下幾步：第一步1 996年起，國產凍干機在配置上有一個質的提高。
由于改革開放，國內凍干機生產廠商可以采用國際采購的方法獲得質量較優的各種名牌部件。如制冷壓縮機采用德國、意大利著名品牌的單機雙級壓縮機；真空泵采用日本著名品牌的雙級真空泵：換熱器采用瑞典著名品牌的板式熱交換器：節流裝置采用丹麥著名品牌的熱力膨脹閥：控制系統采用日本著名品牌的人機界面控制裝置等等，部件品質得以大幅提升，凍干機可靠性等有了一個很大的提高，故障概率也大大降低了。第二步提高產品的性能參數
這一步主要分為幾個大的改進：
第一個改進，2000年前對凍干機最主要關鍵器件之一的干燥箱擱板的制冷進行優化。
真空冷凍干燥機烘干機的擱板是一個重要的部件，它負責對制品的預冷、升溫、干燥。制品的品質在很大程度與擱板的制冷溫度、加熱溫度、干燥時的真空度三個主要參數密切相關。
以上三個參數中，后二個參數比較容易控制。原因是：擱板加熱溫度一般由電加熱裝置提供熱量，硅油作為傳熱介質，電加熱裝置功率穩定且可控，所以較易實現加熱量大小的改變，亦即較易實現擱板加熱溫度的控制。干燥時的真空度控制可以通過PLC電腦控制外界氣體滲入量或改變干燥箱與捕水器之間碟閥的開啟度大小。從而控制它的真空度。雖說在控制上較為復雜，但還是能做到較精確的控制。
比較難以理想控制的是第一個參數：制冷溫度。它分為三個內容：①擱板最低溫度，②擱板降溫速率，③擱板控溫精度。它們直接關系到凍干制品質量的優劣。
這里我們逐一作簡單介紹：①擱板最低溫度
以前，國內生產的冷凍干燥機烘干機擱板最低溫度一般在-55℃左右．這一溫度已能滿足大部分制品凍結溫度（共晶點溫度）的需要。但是，有一些特殊的制品（含有溶劑）它們需要的擱板溫度在一60℃~-65℃之間。原國產凍干機已不能滿足這一特殊低溫需要。
上海遠東制藥機械有限公司（以下簡稱“遠東”）在這方面下了很大的功夫1998年前便已做到了這一點，擱板溫度最低能達到-65℃。“遠東”主要在制冷量、換熱器、換熱介質、換熱循環泵組、擱板結構這幾方面采取了改進措施。
制冷量：要使制冷機組獲得最高的效率，必須設法使冷卻系統、機組狀態、調節等方面都處于優化狀態。
換熱器：選擇國際上最佳性能的換熱器。這種換熱器結構獨待，傳熱系數k值比一般換熱器大，能使冷量最大限度地傳遞給換熱介質。
換熱介質：選擇合適的性能良好的換熱介質。使介質的凝固點、黏度、閃點等參數在擱板工作溫度區域（一般在-65—+70℃之間）符合要求，傳熱傳冷比較充分。
換熱循環泵組：主要是使換熱介質壓力流量達到最佳狀態，確保熱量（冷量）充分傳遞給擱扳。
擱板結構：隔板結構設計要確保換熱介質流動阻力小、內泄漏少，保證換熱介質在管道內的流動處于紊流狀態，以強化換熱效果。
通過以上努力，“遠東”真空冷凍干燥機烘干機擱板最低溫度已能達到-65℃，在國內處于領先水平，也優于國際上某些著名真空冷凍干燥機烘干機的擱板溫度指標。②擱板降溫速率
擱板降溫速率這一參數也是凍干制品需要的重要參數之一，一般要求擱板降溫速率不低于1～2℃/min。
眾所周知，冷凍會對細胞和生命體產生一定的破環作用，而其機理卻是非常復雜的，目前尚無統一的理淪，一般認為主要是由機械效應和溶質效應引起。
生物物質的冷凍過程首先是從純水結冰開始，冰晶的生長逐步造成電解質的濃縮。隨后是低共熔混合物凝固。最后全部變為固體。
機械效應是由細胞內外冰晶生長而產生的機械力引起的，對有細胞膜的生命體影響較大。一般冰晶越大，細胞膜越易破裂，從而造成細胞死亡；冰晶越小，對細胞膜的機械損傷也小。緩慢冷凍產生的冰晶較大，快速冷凍產生的冰晶較小。 溶質效應是由于水的凍結使間隙液體濃縮、電解質濃度增加引起的。電解質濃度增加引起的蛋白質的變性，使細胞死亡：另外電解質濃度的增加也會導致細胞脫水而死亡．間隙液體濃度越高，上述原因引起的破壞也越大。溶質效應在某一溫度范圍最為明顯。這個溫度范圍是在水的冰點和該液體全部固化溫度之間。若能以較高的速度越過這一溫度范圍，溶質效應對細胞的破壞作用就會大大減弱。
另外冷凍時所形成的晶體大小在很大程度上也影響干燥速率和干燥后產品的溶解速度。大的冰晶容易升華。小的冰晶不利于升華：但大的冰晶溶解慢，小的冰晶溶解快：冰晶越小，干燥后越能反映產品的原來結構。
由此可見，需要有一個最優的冷卻速率，以獲得最高的細胞存活率、最好的產品物理性狀和溶解速度。
提高存活率還與在產品中加入抗低溫劑（保護劑之一）有很大的關系。例如甘油、二甲亞砜、糖類等，這些抗低溫物質能幫助產品擴大最優冷卻速率范圍，能讓更多的細胞存活下來．但這僅僅是措施的一個方面。從凍干機性能角度考慮，關鍵是要盡可能提高擱板的降溫速率。就凍干生物制品而言，擱板降溫速率應達到2℃/min或更高的要求。為了使凍干機同時也能滿足其他需要降溫速度較慢制品的要求，擱板降溫速率應當可控。“遠東”在這二方面已作出了很大努力：通過制冷機組的優化，擱板降溫速率已達到2℃/min以上；在擱板制冷系統中安裝電加熱器，由電腦控制其加熱量，用以抵消一部分或大部分制冷量，這不僅使擱板降溫速度可控，而且擱板溫度還可以在某一溫度段停留一段時間，從而使制品結晶狀態更理想。
另外，擱板的控溫精度對制品品質的同一性也有較大的影響。我國制藥機械行業標準(JB20032-2004)規定：擱板及各板層溫差應不大子±1℃。±l℃的溫差是對全國各真空冷凍干燥機烘干機制造廠商的一個最低要求，±I℃的溫差也會導致制品品質一定的差異。
為此，“遠東”在這一方面也作出了很大努力，主要從換熱介質通道暢通均勻、消除流動死角、消除內泄漏等幾方面下功夫，現控溫精度已達到≤0.5℃，大大超過了標準的規定。制品品質得以大幅提升。
第二個改進，2000年左右，在凍干機上成功地開發了在線蒸汽滅菌技術，使凍干機符合藥品GMP要求。
根據有關規定：在凍干結束，藥品出箱后需對凍干機干燥箱及捕水器進行滅菌處理，滅菌處理一般有二種方法，一是物理方法，二是化學方法，物理方法簡單但是勞動強度大，且不徹底，化學方法有污染并較麻煩，最有效的滅菌方法是蒸汽滅菌法，即在凍干結束后，在凍干機干燥箱和捕水器內（與藥品間接接觸），通入121℃，壓力O.11MPa的蒸汽。這樣半小時即可殺滅所有細菌，且蒸汽冷凝后變成水，可將細菌尸體，灰塵等一并沖下排至機外，故蒸汽滅菌效果在各種滅菌方法中為最優。
遠東公司經過幾年努力，期間克服了一個一個難關，終于研制出真正意義上的全自動、可靠的系列蒸汽滅菌凍干機，滿足了國內外用戶的要求。
第三個改進，2005年左右以先進的嵌入式控制系統替代PLC觸摸屏控制。
新的控制系統放棄了以前的觸摸屏（相當于鍵盤）控制為主，pc機為輔由單機控制模式，采用先進的嵌入式系統加上上位機（pc機）進行權限控制，并可通過遠程計算機進行監控及設備的維護升級，達到了令人滿意的效果。
它具有以下幾個突出優點：
1． 強大的嵌入式優勢，相當于控制系統嵌入計算機中，合二為一，技術上領先。
2． 人性化的上位服務，用戶和制造商之間可以無障礙交流。
3． 獨立的控制回路和極高的穩定性。
4． 特殊的專業功能，極大的提高了動感產品的成功率。
5． 詳盡的歷史事件記錄，以便于維護和維修。
第四個改進是一些局部的改進，如采用真空密封程度更好的二重真空密封條，替代原來的真空密封條：采用干燥箱內液壓柱活動密封套，以保證液壓柱上的殘存液壓油不致污染制品：采用水和空氣組合式冷凝器替代原風冷凝器，不但節水且更適應環境溫度變化；研制真空度可控裝置，控制干燥機烘干機真空度等等，在整機外形上也做了改進，使其布置更合理，方便使用，便于維護，外觀顏色更富有現代感等等。這一些均在很大程度上提高了凍干機技術水平，改進了凍干機的性能。第三步使凍干機制冷工質符合環保要求
凍干機采用的制冷方式一般有二種方式，中大型凍干機（生產型凍干機）一般均采用雙級壓縮機制冷方式，最低蒸發溫度為-80℃左右，原制冷工質采用R22制冷劑，小型凍干機（實驗型凍干機）一般均采用復疊式壓縮制冷方式，最低蒸發溫度為-80～90℃左右。原采用工質為R22（高溫級）、R13（低溫級）制冷劑。
R22、R13這二種工質對大氣層均有破壞作用，R22屬過渡工質，R13屬淘汰工質，均不符合環保要求，見表一
采用替代工質成功替代淘汰工質、過渡工質，使凍干機性能水平又上了一個新臺階。
通過以上三步走，不停步，使凍干機水平得以大幅提高，還能替代進口產品，現已批量出口。
二、展望
下一個五年或十年國產凍干機發展的重點方向，大致為二個，（一）是節能，（二）是與制藥西林瓶聯動機（該機功能：清洗、滅菌、灌裝）實現GMP聯線，達到新版GMP（人物隔離）要求。
㈢節能
大量統計資料顯示，雖然我國近年來采取了各種節能措施，但是截止到2008年底，我國單位GDP能耗依然是日本的7倍左右，是美國的3.5倍左右。去年以來，全國上下加強了節能減排的工作，國務院還制定了一系列促進節能減排的政策措施，我國的節能工作仍是任重而道遠。
在真空冷凍干燥領域中，能耗是一個長期存在的問題，醫用真空冷凍干燥設備一個運行周期至少要十幾個小時，多的長達一星期以上，能耗較大。如小型的實驗型凍干機( 0.5m2左右)，配置功率一般在5KW左右，中型生產型凍于機(1～10 m2)配置功率一般在7.5~50KW之間。大型生產型凍干機(15~50 m2)配置功率一般在75—220KW之間，因此，目前如何在保證凍干效果的前提下對凍干設備進行節能改進越來越成為凍干設備生產和使用廠家關注的熱點問題。
我們設想凍干機下一步可進行三大方面的節能減排工作：
1、是提高凍干機各運動、換熱部件（如制冷壓縮機、換熱器、泵和風機、節流閥等）
的運行效率。
2、盡量減少凍干機的各種冷量和熱量的損耗。
3、對凍干機各項工作參數作進一步精確設定，如在符合使用要求前提下盡可能減少冷
凝溫度，提高蒸發溫度，以達到節能減排的目的。
這一方面詳細設想我們將在下一步完成。
㈢與制藥西林瓶聯動線實現GMP聯線
至目前為止，我國尚無一家凍干機制造商制造出符合GMP要求的人機隔離的凍干機上料裝置。（即實現西林瓶聯動線與凍干機聯動線）這個符合GMP要求的上料裝置需具有二個關鍵動作。
1、將制品瓶在與人隔離情況下，有序放入凍干機干燥箱中。
2、將制品溫度探頭在與人隔離情況下，放入若干制品瓶中，以便于在凍干過程中測溫并進行凍干控制。
我們設想以上二個關鍵動作，既可以是自動的又可以是半自動的。
上海遠東制藥機械有限公司設備準備第一步先做到半自動（有人輔助，但人物隔離的）進料，第二步做到全動（無人輔助）進料，這二步將是我們公司重點努力的方向之一。
可以預見，在不久的將來，國產凍干機能得到進一步的發展，既節能又能真正符合新版GMP要求，從而與國際最先進凍干機差距進一步縮小甚至處于同一水平上，這既是我們的愿望也是我們的重點努力方向。
