按凍干機的用途可以分成食品用凍干機、藥品用凍干機、實驗用凍干機等。
(1)食品用凍干機 圖3-11該系列冷凍干燥設(shè)備是集熱力、真空、制冷、壓力容器制造和自動控制技術(shù)等領(lǐng)域所積累的經(jīng)驗基礎(chǔ)上，消化吸收了國際上同類設(shè)備領(lǐng)先技術(shù)而研制的。它采用了內(nèi)置式交替工作的水汽捕集器、滿液式循環(huán)供冷系統(tǒng)、按加速升華理論設(shè)計的加熱和水汽捕集系統(tǒng)以及負壓蒸汽融冰等先進技術(shù)。
國產(chǎn)凍干設(shè)備中，只有ZDG160型凍干機給出了能耗指標：單位面積上最大熱負荷1.5kW/㎡；單位脫水能耗：制冷系統(tǒng)1.2kW/kg,真空系統(tǒng)0.3kW/kg。
圖3-12為大型凍干機的結(jié)構(gòu)。該設(shè)備采用水蒸氣噴射泵為真空抽氣系統(tǒng)，可以直接抽出水蒸氣。
1-物料盤；2-前級抽氣機組；3-液壓操作臺；4-水蒸氣噴射泵；5-門移動小車；6-門；7-加熱板；8-門預(yù)緊裝置；9-液壓系統(tǒng)；10-干燥室；11-物料車
(2)醫(yī)藥用凍干機 醫(yī)藥用冷凍真空干燥必須符合GMP(Good Manufacturing Practice)的有關(guān)要求，其目的是要保證藥品生產(chǎn)質(zhì)量整批均勻一致，凍干設(shè)備還必須達到可以在線清洗(Cleaning in place,CIP)、在線滅菌(Sterilizing in place,SIP)的要求，其目的是保證藥品清潔衛(wèi)生，不染雜菌。對直接接觸藥品的設(shè)備材質(zhì)和加工精度也有要求，一般要求采取304或316不銹鋼；進入干燥系統(tǒng)的熱空氣須精密過濾，1m3空氣中≥0.5μm的塵埃粒子不得超過3500個，活微生物數(shù)≤1；凍干箱內(nèi)表面及擱板表面粗糙度Ra<0.75μm，凍干箱所有內(nèi)角采用圓弧形，利于清洗，不準有死角積液，擱板表面平整度±1mm/m。藥品凍干需要經(jīng)過實驗研究、中試生產(chǎn)、批量生產(chǎn)和大量生產(chǎn)幾個過程。實驗研究采用實驗型凍干機，中試生產(chǎn)采用小型凍干機，批量生產(chǎn)從節(jié)能、省時等方面考慮，最好選用連續(xù)式生產(chǎn)的凍干機。凍干藥品離不開凍干機，合理選用凍干機，可以在保證藥品質(zhì)量的前提下，達到即經(jīng)濟又實用的效果。
中國制藥裝備行業(yè)協(xié)會曾在2004年發(fā)布《冷凍真空干燥機》醫(yī)藥行業(yè)標準，并在2012年進行了修改。標準中規(guī)定：
①產(chǎn)品形式 冷凝器有立式或臥式，板層制冷應(yīng)為間冷式，整機分手動和自動程序粒制，擱板分固定式或移動式，機內(nèi)可用蒸汽滅菌或無滅菌裝置，采用水冷冷卻。
②基本參數(shù) 凍干箱內(nèi)擱板總面積<12㎡，擱板間距<0.12m，擱板溫度在-50~60℃范圍內(nèi)；冷凝器捕水能力≥10kg/㎡，空載最低溫度≤-60℃。
③凍干機的工作條件 環(huán)境溫度5~35℃，冷卻水溫度不高于20℃，相對濕度不大于80%，供電電源380V士5%或220V士10%，頻率50Hz士2%，周圍空氣無導(dǎo)電塵埃及爆炸性氣體和腐蝕性氣體存在。
④滅菌系統(tǒng)工作條件 蒸汽表壓力0.11MPa，溫度121℃，保持20min。
⑤操作要求：a.空載運行時，擱板溫度從室溫降至一40℃時間不大于2h，冷凝器從室溫降至-50℃時間不大于1.5h；擱板從-50℃升溫至+60℃的時間不應(yīng)大于3h，板層溫差不超過士1.5℃；空載極限真空度高于5Pa；干燥箱內(nèi)達到5Pa后，保壓0.5h，靜態(tài)漏氣率不大于0.025Pa·m3/s。b.滿載運行時，制品升華全過程中冷凝器溫度≤一40℃，此時，干燥箱內(nèi)的壓力應(yīng)≤30Pa。
⑥凍干機的其他要求 自動控制程序正確無誤，準確執(zhí)行設(shè)定的凍干曲線；自動加塞功能正常，不合格率≤0.3%；凍干機的水電、溫度、真空度故障報警系統(tǒng)工作正常；凍干機安全可靠，絕緣電阻不小于1.0MΩ，電氣設(shè)備必須經(jīng)受頻率為50Hz，正弦交流電壓1500V，歷時1min的耐壓試驗。
新標準還增加了保溫材料的要求，無菌過濾器的要求，控制系統(tǒng)的權(quán)限設(shè)置，控制系統(tǒng)工藝參數(shù)的要求，在位清洗的要求，在位滅菌的要求和水汽捕集器的真空泄漏率。
生產(chǎn)型藥用凍干機都有清洗系統(tǒng)(CIP)、消毒滅菌系統(tǒng)(SIP)，其原理分別如圖3-13和圖3-14所示。
1-干燥室；2-冷凝器；3-干燥室與冷凝器間的閥門；4-液壓制動系統(tǒng)；5-硅油回路；6-冷卻系統(tǒng)；7-真空系統(tǒng)；8-冷卻水；9-廢水；10-排氣真空泵；11-CP液體進口；12-CIP液體容器
1-干燥箱；2-冷凝器；3-干燥箱冷凝器閥門；4-液力加塞系統(tǒng)；5-硅油回路；6-冷卻系統(tǒng)；7-真空系統(tǒng)；8-冷卻水；9-廢水；10-排氣；11-蒸汽進口
圖3-15中，表示一個帶有機玻璃門的圓柱形干燥箱和一個對藥瓶加塞的液壓系統(tǒng)。
按生產(chǎn)方式可以分成間歇式、周期式、連續(xù)式。
(1)間歇式凍干機 目前國內(nèi)還很少有連續(xù)式凍干設(shè)備，仍然以周期（間歇）式為主，圖3-16所示為丹麥生產(chǎn)的RAY系列間歇式凍干設(shè)備的布置情況，可作為間歇式凍干機整體設(shè)計時參考。
1-小車裝料；2-凍結(jié)隧道；3-凍料貯存；4-控制室；5-機房；6-小車卸料
(2)連續(xù)式凍干機 為提高凍干產(chǎn)品的產(chǎn)量，節(jié)約能源，國外發(fā)展連續(xù)式凍干設(shè)備的速度快，醫(yī)藥和食品凍干領(lǐng)域都有應(yīng)用。圖3-17為隧道式連續(xù)凍干機，其結(jié)構(gòu)簡單，運轉(zhuǎn)過程一目了然，難點是料車通過真空閘閥時容易產(chǎn)生振動，致使物料從料車上跌落，影響閘閥密封。
圖3-18所示為一種連續(xù)生產(chǎn)的醫(yī)藥用凍干機，其冷凝器、制冷系統(tǒng)、真空系統(tǒng)安裝在樓下機房內(nèi)，其上一層樓是無菌室，分裝料、進料和卸料室，凍干機內(nèi)能自動壓蓋，實現(xiàn)無菌化、自動化生產(chǎn)，保證產(chǎn)品質(zhì)量。
1-干燥室；2-觀察窗；3-自動小門通道；4-全開大門；5-加塞裝置；6-密封裝置；7-加強筋和滅菌后的冷卻水管；8-蝶閥；9-捕水器；10-加料裝置；11-卸料裝置；12-擱板
按捕水器安放的位置可以分為在凍干箱內(nèi)還是箱外兩種結(jié)構(gòu)。
(1)捕水器按放在箱外 捕水器放在箱外的典型結(jié)構(gòu)如圖3-19所示。為提高產(chǎn)量，有時將兩個凍干箱和兩個捕水器共用一套制冷和真空系統(tǒng)。為提高可靠性，有時凍干箱和捕水器分用兩套制冷系統(tǒng)和兩套真空系統(tǒng)，各有優(yōu)缺點。
1-無菌室墻壁；2-真空計；3-凍干箱；4-擱板；5-蝶閥；6-除霜水進口；7-電磁放氣閥；8-真空泵；9-排水口；10-水汽凝結(jié)器；11-制冷系統(tǒng)，12-加熱系統(tǒng)
(2)捕水器放在箱內(nèi) 圖3-20為一臺擁有20㎡凍干面積，液態(tài)氨冷凍的凍干機。其干燥箱和冷凝器在同一個真空室里，用閥板隔開，為水蒸氣流動提供了最短的路徑，冷凝器溫度可達-100℃，擱板溫度在-70～+50℃之間，用運輸車裝卸料。
1-運輸車；2-托盤中的產(chǎn)品；3-無菌室；4-GIP系統(tǒng)；5-水出口；6-液環(huán)泵；7-用液氨冷卻的鹽水熱交換器；8-用20℃水冷卻熱交換液體的熱交換器；9-電加熱熱交換液體的熱交換器；10-熱交換流體循環(huán)；11-液氨人口；12-氨氣出口；13-除霜用的水；14-羅茨真空泵；15-3個二機泵組；16-干燥箱；17-冷凝器；18-冷凝器的金屬板；19-干燥箱與冷凝器間的水力操作閥
