实验型冻干机主要用于制药、化学和生物技术领域中的研发阶段，尤其是在新药研发、疫苗生产、蛋白质分离、细胞存储等方面。与工业级冻干机相比，它具有小型化、灵活性强、适合小批量生产和试验的特点。其工作原理和技术要求直接影响实验结果的准确性和重现性，因此需要对其工作原理和技术特点有深入的了解。
一、工作原理
实验型冻干机的工作原理可以分为三个基本步骤：冷冻、升华和干燥。
1、冷冻过程
冻干的第一步是将待处理的样品冷冻。在这一过程中，冻干机内的样品首先被冷冻至低温。这一步骤的主要目的是通过低温将样品中的水分转化为固态（冰），并保护样品中的活性成分不受到高温的破坏。冷冻过程的速率对于样品的质量至关重要，过快或过慢的冷冻都会影响冻干后样品的结构和性质。
2、升华过程
升华是冻干的关键步骤。在这个阶段，冷冻后的水分需要通过升华从固态转变为气态。为了实现这一过程，冻干机内部会被抽成真空，降低气压至很低的水平。真空状态使得水的冰点大幅下降，从而促使冰直接升华成水蒸气而不经过液态。这一过程通常需要较长时间，并且要求在稳定的低温下进行，以确保样品的稳定性。
3、干燥过程
在升华过程完成后，继续通过温度和压力的调整，去除样品中残留的水分。这一步骤一般分为二次干燥，主要目的是去除样品中极微量的水分，确保冻干产品具有长期稳定性。经过二次干燥后的样品通常是干燥的粉末或块状物。
二、关键技术
1、冷冻系统
实验型冻干机需要精确控制冷冻过程中的温度。冷冻系统通常采用液氮或制冷剂来快速冷却样品，并通过调节冷却速率来避免样品内部形成大冰晶，这样可以减少冻干后样品结构的损害。不同的实验需求可能要求不同的冷冻速率和温度，因此，精确的温控系统是保证实验结果稳定和可靠的关键。
2、真空系统
真空系统在冻干机中扮演着至关重要的角色，它负责提供升华所需的低压环境。一般会配备高效的真空泵系统，用以实现深度真空，并保持在整个冻干过程中稳定。真空系统不仅影响升华的效率，还直接影响样品的干燥速度和最终产品的质量。
3、温度控制
温度控制系统用于精确调节样品在冻干过程中的温度。需要具备多通道温控功能，可以分别控制冷冻、升华和干燥阶段的温度，以确保每个阶段都处于最佳的条件下。对于不同的药品、蛋白质、疫苗等，温度控制的精确性对其活性和效果有重要影响。
4、智能化控制系统
大多配备有自动化的控制系统。通过触摸屏或者PC端的控制软件，操作人员可以实时监控温度、压力和时间等关键参数，并进行调整。这种自动化系统不仅提高了冻干过程的效率，还可以通过数据记录和分析，帮助研究人员获得更准确的实验结果。此外，自动化控制系统还能简化操作，减少人为因素的干扰。
实验型冻干机作为药物开发和生物制品生产中的重要设备，在实验阶段具有重要意义。其通过精确的冷冻、升华和干燥过程，不仅能够高效地去除样品中的水分，还能有效保持药物和生物制品的活性。
