I. 凍結乾燥機の利点
乾燥方法には、天日乾燥、煮沸乾燥、焼成乾燥、噴霧乾燥、真空乾燥など様々な方法がありますが、一般的な乾燥方法は通常、0℃以上の温度で行われます。その結果得られる製品は、一般的に体積が減少し、硬化し、揮発性成分のほとんどが失われ、熱に弱い物質は変性または不活性化し、中には酸化されるものもあります。そのため、乾燥後の製品の特性は、乾燥前のものとは大きく異なります。
凍結乾燥は一般的に0℃以下、すなわち凍結状態で行われます。残留水分量を減らす後期段階でのみ、製品は0℃以上の温度まで加熱されますが、通常は40℃を超えません。真空条件下では、水蒸気が直接昇華するため、薬剤は凍結中に形成された氷の骨格内に留まり、スポンジ状の多孔質構造を形成します。そのため、乾燥後も体積はほとんど変化しません。再使用前には、注射用水を加えるとすぐに溶解します。
従来の方法と比較して、凍結乾燥には以下の利点があります。
1. 多くの熱に弱い物質は変性したり不活性化したりしません。
2. 低温乾燥のため、物質中の揮発性成分の損失は最小限に抑えられます。
3. 凍結乾燥中は微生物の増殖や酵素活性が抑制されるため、本来の性質が維持されます。
4. 凍結状態で乾燥が行われるため、体積はほとんど変化せず、元の構造が維持され、濃縮が防止されます。
5. 材料中の水分は予備凍結後、氷結晶として存在するため、もともと水に溶解していた無機塩類は材料全体に均一に分布します。昇華の過程で、水に溶解していた物質が析出するため、従来の乾燥方法で発生する、材料内部から表面へ移動する水分によって運ばれる無機塩類による表面硬化を防ぐことができます。
6. 乾燥後の材料は、多孔質でスポンジ状であり、水を加えると速やかに完全に溶解し、ほぼ瞬時に元の特性を回復します。
7. 乾燥は酸素の非常に少ない真空下で行われるため、酸化しやすい物質の一部が保護されます。
8. 乾燥により95%～99%以上の水分を除去できるため、乾燥製品は腐敗することなく長期間保存できます。
9. 材料は極低温で凍結状態にあるため、必要な熱源温度は高くなく、室温または低温のヒーターで十分です。凍結室と乾燥室が分離されている場合、乾燥室は断熱材を必要としないため、熱損失が最小限に抑えられ、熱エネルギーを効率的に利用できます。
II. 凍結乾燥機の欠点
真空凍結乾燥技術の主な欠点は、コストが高いことです。真空と低温の条件が必要なため、真空凍結乾燥機には真空システムと低温システムを設置する必要があり、結果として設備投資と運転コストが比較的高くなります。