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目录 1

第1章 基本理论和工艺过程 1

1.1 冷冻 2

1.1.1 热量、热导率、传热和冷却速度 2

1.1.2 冰的结构，溶液和扩散 13

1.1.3 赋形剂的影响 20

1.1.4 细胞和细菌的冷冻 29

1.1.5 结构分析方法 30

1.1.5.1 电阻测量法（ER） 30

1.1.5.2 差热分析法（DTA） 41

1.1.5.3 低温显微镜 46

1.1.5.4 差示扫描量热法（DSC） 56

1.1.5.5 核磁共振 63

1.1.5.6 热力学分析（TMA） 69

1.1.5.7 介电分析法（DEA） 71

1.1.5.8 X射线衍射学-拉曼光谱学 72

1.1.6 产品在冷冻过程或冷冻后结构的变化 72

1.2 干燥 74

1.2.1 主干燥（升华干燥） 75

1.2.2 第二阶段干燥（解吸干燥） 94

1.2.3 温度和压力的测量 103

1.2.4 干燥过程水蒸气的传输 124

1.2.5 崩塌和再结晶 131

1.2.6 非真空条件下的干燥 136

1.3 储藏 137

1.3.1.2 Karl Fischer（KF）法 138

1.3.1 残余水分（RM）的测量 138

1.3.1.1 重量分析法 138

1.3.1.3 热重分析法（TG，TG/MS） 139

1.3.1.4 红外光谱学 142

1.3.2 瓶塞对残余水分的影响 146

1.3.3 干燥物料的质量及其变化 148

参考文献 151

第2章 安装与设备技术 161

2.1 冷冻设备 161

2.1.1 液体的冷却：滚动冷冻与旋转冷冻 161

2.1.2 冷却的表面 163

2.1.3 在冷空气流中的产品、萃取物和果肉的泡沫化与冷冻 163

2.1.4 低温液体中的小滴冷冻 166

2.1.5 用产品水分蒸发来冷冻 168

2.2 冷冻干燥设备的组成 168

2.2.1 烧瓶和歧管所使用的装置 168

2.2.2 干燥箱和托盘的形状 169

2.2.3 搁板及其冷却与加热 175

2.2.4 水汽凝结器（捕水器） 176

2.2.5 制冷系统和制冷剂 183

2.2.6 真空泵 196

2.2.7 入口通风过滤器 203

2.2.8 真空测量系统 205

2.2.9 检测漏率 210

2.2.10 过程控制系统 213

2.2.11 问题、故障和偏差 217

2.3 能处理10kg冰容量的装置 219

2.3.1 通用实验设备 219

2.3.2 试验设备 221

2.3.3 机械手和小瓶的加塞系统 227

2.3.4 清洗装置，用蒸汽和过氧化氢（VHP？）消毒 230

2.4 生产设备 242

2.5 食品生产设备 251

2.5.1 间歇操作设备 251

2.5.2 带托盘传送的连续操作设备 252

2.5.3 利用振动或滑动传送产品的连续操作设备 255

2.6 过程自动化 257

2.6.1 过程及相关设备自动化的先决条件 257

2.6.2 在工艺过程中，用测得的热动力学数据控制工艺过程和相关设备数据：热动力学冻干控制（TLC） 259

2.6.2.1 产品中没有温度传感器的过程控制 260

2.6.2.2 冰升华界面的温度测量和作为过程指南的解吸速率 260

2.6.2.3 在工艺过程中残留水分（RM）的测量 271

2.6.2.4 冻干过程从试验到生产设备的转变 274

2.6.2.5 自动热动力冻干控制的前提、限制及建议的摘要 277

参考文献 278

第3章 药品、生物和医学上用的产品 281

3.1 蛋白质和荷尔蒙 281

3.2 病毒、疫苗、细菌和酵母菌 299

3.3 抗生素，抑制细胞生长类药物，布洛芬（抗炎镇痛药） 312

3.4 脂质体和纳米颗粒 313

3.5 移植体，胶原质 321

参考文献 328

第4章 食品和奢华食品 333

4.1 蔬菜、土豆、水果和果汁 336

4.2 咖啡 339

4.3 鸡蛋、米饭 342

参考文献 343

第5章 金属氧化物和陶瓷粉体 345

参考文献 350

第6章 故障排除和规章发布 352

6.1 故障排除 352

6.1.1 抽空时间拖长 352

6.1.2 升华界面温度太高 352

6.1.5 瓶塞弹出或滑入瓶内 353

6.1.4 主干燥期间干燥箱内压力缓慢升高 353

6.1.3 升华界面温度不规则 353

6.1.6 微量高挥发性溶剂的存在（丙酮，乙醇） 354

6.1.7 在搁板的中部和边缘处干燥产品有不同的结构 355

6.2 加工过程和装置的质量评定与鉴定 355

6.2.1 产品的质量 360

6.2.2 产品加工过程描述 361

6.2.3 生产装置及其操作的说明 363

6.2.4 设备性能测试 364

6.2.5 确保安装质量，记录设备操作过程（在6.2.2节中已描述）的性能 365

6.2.6 产品质量的文件编制（对照6.2.1节） 367

参考文献 367

附录1 缩写，符号和度量单位 368

附录2 压力单位换算 372