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品牌: A.H.C

產(chǎn)品名稱：A.H.C 冰點(diǎn)冷凍玻尿酸b5精華

規(guī)格類型: 正常規(guī)格

適合膚質(zhì): 任何膚質(zhì)

化妝品凈含量: 8ml*8支

面部精華單品: 冰點(diǎn)冷凍玻尿酸b5安瓶精華

上市時(shí)間: 2016年月份: 4

產(chǎn)地: 韓國

產(chǎn)品簡介：韓國AHC/A.H.C B5冰點(diǎn)舒緩玻尿酸精華，富含更多的冰點(diǎn)舒緩成分，產(chǎn)品分子也更易吵舉高吸收，強(qiáng)效1000倍補(bǔ)水，使干燥的肌膚充分得到補(bǔ)水，形成保護(hù)膜，降低皮膚溫度，并有曬后修復(fù)補(bǔ)水縮毛孔作用。

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求一篇關(guān)于冷凍干燥技術(shù)的綜述

真空冷凍干燥技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

1 引言

近幾年來, 真空冷凍干燥技術(shù)發(fā)展非常迅速, 國內(nèi)尤為突出。十年前, 國內(nèi)生產(chǎn)凍干設(shè)備的工廠只有3 家,現(xiàn)在已近30 家。凍干產(chǎn)品由生物制品到藥品,再發(fā)展到出口凍干食品。生產(chǎn)凍干食品的廠家從無到有,目前已有幾十家。凍干理論研究也活躍起來,有十幾所高等院校和科研機(jī)關(guān)在研究凍干過程的傳熱傳質(zhì),發(fā)表論文數(shù)十篇,出版了5 本專著?？梢钥隙ǖ卣f,凍干設(shè)備、工藝和理論研究已經(jīng)取得了可喜的成果,但也存在著不足。

2 凍干設(shè)備的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

醫(yī)藥用凍干機(jī)已經(jīng)基本成熟, 國內(nèi)也制定了相應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。有關(guān)廠家生產(chǎn)的醫(yī)藥用凍干機(jī),已能代替進(jìn)口設(shè)備。其壓蓋、清洗、消毒滅菌等功能齊全,產(chǎn)品質(zhì)量和自動化程度較高,只是水分在線測量儀和個(gè)別電器元件等尚需進(jìn)口。食品凍干機(jī)發(fā)展較快,生產(chǎn)廠家較多,質(zhì)量、性能、規(guī)格型號各不相同。前幾年多從國外引進(jìn),近幾年已經(jīng)基本國產(chǎn)化了。

目前,國產(chǎn)食品凍干機(jī)還都是非標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品。大部分生產(chǎn)廠家走的是仿斗判制道路。有的廠家在采用國外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí), 并且進(jìn)行了很大的改進(jìn)。如: 加熱板內(nèi)采用了特殊導(dǎo)流裝置, 使板內(nèi)流體的流量均勻, 保證了加熱的均勻和穩(wěn)定; 捕水器在工作中可實(shí)現(xiàn)交替捕水和融冰, 捕水器盤管內(nèi)氨液制冷方式由傳統(tǒng)的氨液相變制冷改為氨液無相變制冷, 使捕水器盤管內(nèi)溫度均勻, 結(jié)霜性能良好。除仿制之外, 國內(nèi)自己的研制能力也在提高, 有的單位已經(jīng)脫離了仿制國外機(jī)型, 抽氣系統(tǒng)采用低架式水蒸汽噴射泵抽水蒸氣, 省去了捕水器和制冷系統(tǒng), 使設(shè)備價(jià)格有所降低。設(shè)計(jì)采用地車式裝卸料, 地車采用萬向膠輪支撐運(yùn)輸裝卸料盤的料車進(jìn)出凍干箱。它與我國臺灣產(chǎn)地車運(yùn)送料盤不同,與丹麥ATLAS 公司等引進(jìn)的設(shè)備采用上吊車的結(jié)構(gòu)也有區(qū)別, 是兩者優(yōu)點(diǎn)的結(jié)合, 既省去了車間鋪吊軌、影響美觀、進(jìn)出凍干室需搬道叉的麻煩,又克服了地車送料盤裝卸料時(shí)間長、傳導(dǎo)加熱溫度不均勻等缺點(diǎn)。這種設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單,制造容易,使用方便。

食品凍干機(jī)還存在著許多不足, 無論是國產(chǎn)還是引進(jìn)設(shè)備其共同的缺點(diǎn)是價(jià)格貴, 耗能高,收回投資慢。因此,降低成本,減少能耗是食品凍干機(jī)今后的主攻方向。除此之外,國產(chǎn)凍干機(jī)還存在一些不足之處：

(1) 擱板溫度不均勻,造成凍干產(chǎn)品含水率不均勻,產(chǎn)品合格率受影響。造成溫度不均勻的原因各不相同。有的是擱板結(jié)構(gòu)和材料質(zhì)量不好;有的是加熱流體分流或流程有缺欠; 有的是捕水器在干燥箱內(nèi)絕熱不好。

(2) 干燥速率低, 干燥箱內(nèi)各點(diǎn)干燥快慢不一致,反映在產(chǎn)品上仍然是合格率受影響。其原因除擱板溫度不均勻外,還與真空系統(tǒng)配置得不合理有關(guān)空液改。主要體現(xiàn)在捕水器配置得不合理;水蒸汽噴射泵性能不穩(wěn)定;抽氣口位置不合理等。

(3) 無法判斷干燥何時(shí)結(jié)束,這是重要缺欠,因?yàn)樗赡茉斐僧a(chǎn)品含水率高而不合格,也可能造成干燥時(shí)間過長而浪費(fèi)能源。

(4) 捕水器效率低。主要體現(xiàn)在捕水器面積大而捕水量小,有部分無效面埋搜積,其根本原因是捕水器設(shè)計(jì)不合理。

(5) 真空度不穩(wěn)定。除操作原因外,可能是真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理。對于水蒸汽噴射泵而言,可能出現(xiàn)的問題是蒸汽鍋爐壓力不穩(wěn)定。

食品用凍干機(jī)的研究方向和發(fā)展趨勢應(yīng)該是:

(1) 改進(jìn)結(jié)構(gòu),優(yōu)化設(shè)計(jì),降低成本,減少能耗。國外有些凍干機(jī)不采用不銹鋼制造, 而采用低碳鋼涂覆食品用可烘干樹脂, 涂層厚度為0. 12～0. 20 mm ,在室溫下就會發(fā)出紅外線。擱板表面涂高性能遠(yuǎn)紅外發(fā)射材料,增強(qiáng)其輻射能力, 料盤表面處理, 增強(qiáng)其吸熱能力。料盤在兩塊輻射擱板之間有一最佳位置, 而不是取中間位置,因此應(yīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。捕水器的結(jié)構(gòu)、尺寸、結(jié)霜特性的優(yōu)化,更有實(shí)際意義,因?yàn)樗脑靸r(jià)目前幾乎相當(dāng)于凍干箱的造價(jià), 運(yùn)轉(zhuǎn)功耗較大。對于凍干機(jī)而言, 加熱系統(tǒng)只是補(bǔ)充升華熱,功率消耗本不應(yīng)太高,但現(xiàn)有設(shè)備并不盡如人意,應(yīng)該通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化,降低能耗。

(2) 保證質(zhì)量, 提高性能。有的廠家生產(chǎn)的凍干機(jī)從安裝好之后, 一直不能投入正常生產(chǎn); 有的凍干機(jī)雖然能生產(chǎn),但能耗太高,生產(chǎn)的產(chǎn)品越多,賠錢越多; 還有的元器件不斷出現(xiàn)故障,影響正常生產(chǎn)。因此,今后生產(chǎn)的凍干機(jī)質(zhì)量必須保證,可靠性要好。提高性能是指除加熱速率、抽氣速率、溫度均勻性、真空度穩(wěn)定性之外,增強(qiáng)設(shè)備新的功能。例如增加凍干結(jié)束的判斷功能,最簡單的辦法是稱重法。目前已經(jīng)有人試驗(yàn),但都不太成功。原因是沒有離開天平和地秤的模式,致使小設(shè)備安裝困難,大設(shè)備笨重而不穩(wěn)定。應(yīng)該發(fā)展重量傳感器,用很小的一次元件給出重量隨時(shí)間的變化。

(3) 開發(fā)連續(xù)式凍干設(shè)備, 當(dāng)前生產(chǎn)的凍干機(jī)都是間歇式產(chǎn)品, 隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,人民生活水平的提高,消費(fèi)量會增大,因此發(fā)展連續(xù)凍干設(shè)備,增加凍干產(chǎn)品的產(chǎn)量是必然趨勢。

3 凍干工藝的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

目前,研究凍干工藝的人員比研究凍干設(shè)備的人員要多,研究食品凍干工藝的人員比研究醫(yī)藥凍干工藝的人員要多。被研究的凍干食品品種也越來越多。僅就本校已研究過的凍干品種有:

(1) 中草藥類:人參、冬蟲夏草、山藥。

(2) 水果類:桃、梨、蘋果、香蕉、草莓。

(3) 蔬菜類:蔥、菠菜、洋蔥、胡蘿卜。

(4) 肉類:牛肉、牛肝、雞肝。

(5) 水產(chǎn)類:蝦、海帶、海參、扇貝。

(6)其它類:蜂蜜、幼竹鮮汁、紫草紅色素、“勿忘我”鮮花等。

本校研究的凍干工藝都沒有進(jìn)行優(yōu)化研究, 不能算是最佳工藝, 從實(shí)驗(yàn)室走入生產(chǎn)車間還應(yīng)該進(jìn)一步優(yōu)化, 使其適合于產(chǎn)業(yè)化、快速、節(jié)能的要求。有的單位對幾種食品的凍干工藝研究得比較出色,其中比較有代表性的食品是蘑菇、大蒜粉、蘆筍、速溶咖啡、速溶茶等,并給出了脫水大蒜和脫水洋蔥的技術(shù)要求,這是凍干食品走向成熟的標(biāo)志。

西藥、血液制品和生物制品的凍干工藝比較難,工藝成熟與否關(guān)系重大,產(chǎn)品質(zhì)量直接關(guān)系到人的生命安全。所以研究人員比較少,研究成果有一定時(shí)間的保密性。西藥凍干的關(guān)鍵問題是避免染菌,一但染菌就會造成重大事故。生物制品則要求更加嚴(yán)格,除避免染菌外還要防止菌種變異,保持活菌活毒的活性。在凍干過程中要加入添加劑和保護(hù)劑,這是技術(shù)水平很高的工作, 國內(nèi)外有不同的凍干保護(hù)劑, 我國六大生物制品研究所之間也各有妙方。

生物體的凍干工藝已經(jīng)提到了日程上,本校將灰鼠皮膚去毛凍干后在沈陽藥科大學(xué)做藥理實(shí)驗(yàn)證明了與新鮮皮膚的藥理作用相同, 復(fù)水后在生物顯微鏡下做組織觀察, 與鮮皮細(xì)胞組織基本相同?，F(xiàn)正在國家自然科學(xué)基金的資助下,與中國醫(yī)科大學(xué)合作開展家兔角膜的凍干實(shí)驗(yàn)研究。

4 凍干理論的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

真空冷凍干燥技術(shù)的理論研究可概括為低壓低溫傳熱傳質(zhì)的理論研究,非穩(wěn)態(tài)流場的理論研究和熱物性參數(shù)與其測量方法研究三大部分。其中低壓低溫傳熱傳質(zhì)的理論研究進(jìn)行得比較早,效果比較明顯,目前公認(rèn)的凍干模型可歸納成三種:

一種是1976 年Sandall 等提出的冰界面均勻后移的穩(wěn)態(tài)模型(URIF) ;

另一種是1968 年Dryer [6 ]等提出的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型;

第三種是1979 年Litchield 等提出的吸附- 升華模型。

這幾種模型都可以描述凍干過程,但又都存在著不足,描述傳熱過程比較準(zhǔn)確,描述傳質(zhì)過程誤差較大。主要問題是在傳質(zhì)過程中要發(fā)生固- 汽相變,水蒸氣在多孔的通道中傳遞,通道長度要隨時(shí)間不同而變化,是非穩(wěn)態(tài)過程。多孔通道的結(jié)構(gòu)尺寸還與預(yù)凍速度、被凍干物料的物質(zhì)結(jié)構(gòu)等有關(guān)。從近幾年的研究報(bào)道中還沒有見到有新的突破。凍干過程傳熱傳質(zhì)的理論研究重點(diǎn)是研究發(fā)生在被凍干物料內(nèi)部的過程。非穩(wěn)態(tài)流場的理論研究,重點(diǎn)是研究物料之外、凍干機(jī)之內(nèi)的低壓低溫空間環(huán)境。描述該空間環(huán)境的參數(shù)有溫度、壓力、濕度等,這些參數(shù)形成的溫度場、壓力場、濕度分布等都是隨時(shí)間變化的非穩(wěn)態(tài)流場,這些非穩(wěn)態(tài)流場的模擬方法至今還是個(gè)難題。凍干機(jī)捕水器中的非穩(wěn)態(tài)流場中又增加了一個(gè)汽- 固相變的問題,使研究更加復(fù)雜化。因此,近幾年雖然有人研究并發(fā)表了論文,但都沒有形成有效的理論,仍然是值得深入研究的課題之一。無論是傳熱傳質(zhì)理論研究還是非穩(wěn)態(tài)流場理論研究,都需要一些熱物性參數(shù),例如被凍干物料的密度、導(dǎo)熱系數(shù)、傳質(zhì)系數(shù)、水分含量等。由于被凍干物料是各種各樣的,無法查找這些數(shù)據(jù),需要自己測量。測量時(shí)采用什么方法、什么儀表、什么原理等都是研究的課題。還有一類熱物性參數(shù)測量更是比較困難,這就是在低溫低壓下濕空氣和霜層的特性參數(shù)。例如,在真空條件下霜層的密度、厚度、導(dǎo)熱系數(shù)等都隨時(shí)間、溫度、壓力而變化,研究工作相當(dāng)困難,進(jìn)展緩慢。

5 結(jié)束語

從上述分析可見,凍干技術(shù)發(fā)展很快,存在問題也不少。邁向21 世紀(jì)的凍干技術(shù),除了在設(shè)備、工藝和理論方面開展更新、更好、更深入地研究之外,還有待于開拓市場。目前凍干產(chǎn)品銷售情況不景氣, 除國際市場受東南亞經(jīng)濟(jì)危機(jī)的影響外, 也受凍干產(chǎn)品質(zhì)量和品種的制約。國內(nèi)市場受凍干產(chǎn)品的價(jià)格限制,也受新鮮果蔬生產(chǎn)和保鮮技術(shù)的沖擊。開拓市場的方向應(yīng)該是上品種、重質(zhì)量、降價(jià)格、面向國外。凍干技術(shù)還需開發(fā)新的應(yīng)用領(lǐng)域,生命科學(xué)、材料科學(xué)等都是凍干技術(shù)的交叉學(xué)科,是很有發(fā)展前途的領(lǐng)域,應(yīng)該作為開發(fā)應(yīng)用新領(lǐng)域的首選范圍。

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干燥是保持物質(zhì)不致腐敗變質(zhì)的方法之一。干燥的方法許多，如曬干、煮干、烘干、噴霧干燥和真空干燥等。但這些干燥方法都是在0℃以上或更高的溫度下進(jìn)行。干燥所得的產(chǎn)品，一般是體積縮小、質(zhì)地變硬，有些物質(zhì)發(fā)生了氧化，一些易揮發(fā)的成分大部分會損失掉，有些熱敏性的物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、維生素會發(fā)生變性。微生物會失去生物活力，干燥后的物質(zhì)不易在水中溶解等。因此干燥后的產(chǎn)品與干燥前相比在性狀上有很大的差別。

而冷凍干燥法不同于以上的干燥方法，產(chǎn)品的干燥基本上在0℃以下的溫度進(jìn)行，即在產(chǎn)品凍結(jié)的狀態(tài)下進(jìn)行，直到后期，為了進(jìn)一步降低產(chǎn)品的殘余水份含量，才讓產(chǎn)品升至0℃以上的溫度，但一般不超過40℃。

冷凍干燥就是把含有大量水分物質(zhì)，預(yù)先進(jìn)行降溫凍結(jié)成固體，然后在真空的條件下使水蒸汽直接升華出來，而物質(zhì)本身剩留在凍結(jié)時(shí)的冰架中，因此它干燥后體積不變，疏松多孔在升華時(shí)要吸收熱量。引起產(chǎn)品本身溫度的下降而減慢升華速度，為了增加升華速度，縮短干燥時(shí)間，必須要對產(chǎn)品進(jìn)行適當(dāng)加熱。整個(gè)干燥是在較低的溫度下進(jìn)行的。

冷凍干燥有下列優(yōu)點(diǎn)：

一．冷凍干燥在低溫下進(jìn)行，因此對于許多熱敏性的物質(zhì)特別適用。如蛋白質(zhì)、微生物之類不會發(fā)生變性或失去生物活力。因此在醫(yī)藥上得到廣泛地應(yīng)用。

二．在低溫下干燥時(shí)，物質(zhì)中的一些揮發(fā)性成分損失很小，適合一些化學(xué)產(chǎn)品，藥品和食品干燥。

三．在冷凍干燥過程中，微生物的生長和酶的作用無法進(jìn)行，因此能保持原來的性裝。

四．由于在凍結(jié)的狀態(tài)下進(jìn)行干燥，因此體積幾乎不變，保持了原來的結(jié)構(gòu)，不會發(fā)生濃縮現(xiàn)象。

五．干燥后的物質(zhì)疏松多孔，呈海綿狀，加水后溶解迅速而完全，幾乎立即恢復(fù)原來的性狀。

六．由于干燥在真空下進(jìn)行，氧氣極少，因此一些易氧化的物質(zhì)得到了保護(hù)。

七．干燥能排除95-99%以上的水份，使干燥后產(chǎn)品能長期保存而不致變質(zhì)。

因此，冷凍干燥目前在醫(yī)藥工業(yè)，食品工業(yè)，科研和其他部門得到廣泛的應(yīng)用。

第二節(jié) 凍干機(jī)的組成和凍干程序

產(chǎn)品的冷凍干燥需要在一定裝置中進(jìn)行，這個(gè)裝置叫做真空冷凍干燥機(jī)，簡稱凍干機(jī)。

凍干機(jī)按系統(tǒng)分，由致冷系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、和控制系統(tǒng)四個(gè)主要部分組成。按結(jié)構(gòu)分，由凍干箱或稱干燥箱、冷凝器或稱水汽凝集器、冷凍機(jī)、真空泵和閥門、電氣控制元件等組成。圖十三是凍干機(jī)組成示意圖。

凍干箱是一個(gè)能夠致冷到-40℃猜正左右，能夠加熱到+50℃左右的高低溫箱，也是一個(gè)能抽成真空的密閉容器。它是凍干機(jī)的主要部分，需要凍干的產(chǎn)品就放在箱內(nèi)分層的金屬板層上，對產(chǎn)品進(jìn)行冷凍，并在真空下加溫，使產(chǎn)品內(nèi)的水份升華而干燥。

冷凝器同樣是一個(gè)真空密閉容器，在它的內(nèi)部有一個(gè)較大表面積的金屬吸附面，吸附面的溫度能降到-40℃以下，并且能恒定地維持這個(gè)低溫。冷凝器的功用是把凍干箱內(nèi)產(chǎn)品升華出來的水蒸氣凍結(jié)吸附在其金屬表面上。

凍干箱、冷凝器、真空管道和閥門，再加上真空泵，便構(gòu)成凍干機(jī)的真空系統(tǒng)。真空系統(tǒng)要求沒有漏氣現(xiàn)象，真空泵是真空系統(tǒng)建立真空的重要部件。真空系統(tǒng)對于產(chǎn)品的迅速升華干燥是必不可少的。

致冷系統(tǒng)由冷凍機(jī)與凍干箱、冷凝器內(nèi)部的管道等組成。冷凍機(jī)可以是互相獨(dú)立的二套，也可以合用一套。冷凍機(jī)的功用是對凍干箱和冷凝器進(jìn)行致冷，以產(chǎn)生和維持它們工作時(shí)所需要的低溫，它有直接致冷和間接致冷二種方式。

加熱系統(tǒng)對于不同的凍干機(jī)有不同的加熱方式。有的是利用直接電加熱法；有的則利用中間介質(zhì)來進(jìn)行加熱，由一臺泵使中間介質(zhì)不斷循環(huán)。加熱系統(tǒng)的作用是對凍干箱內(nèi)的產(chǎn)品進(jìn)行加熱，以使產(chǎn)品內(nèi)的水份不斷升華，并達(dá)到規(guī)定的仿襪殘余水份要求。

控制系統(tǒng)由各種控制開關(guān)，指示調(diào)節(jié)儀表及一些自動裝置等組成，它可以較為簡單，也可以很復(fù)雜。一般自動化程度較高的凍干機(jī)則控制系統(tǒng)較為復(fù)雜?？刂葡到y(tǒng)的功用是對凍干機(jī)進(jìn)行手動或自動控制，操縱機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)，以凍干出合乎要求的產(chǎn)品來。

冷凍干燥的程序是這樣的：在凍干之前，把需要凍干的產(chǎn)品分裝在合適的容器內(nèi)，一般是玻瓶或安瓶，裝量要均勻，蒸發(fā)表面盡量大而厚度盡量薄些；然后放入與凍干箱尺寸相適應(yīng)的金屬盤內(nèi)。裝箱之前，先將凍干箱進(jìn)行空箱降溫，然后將產(chǎn)品穗大悔放入凍干箱內(nèi)進(jìn)行預(yù)凍，抽真空之前要根據(jù)冷凝器冷凍機(jī)的降溫速度提前使冷凝器工作，抽真空時(shí)冷凝器應(yīng)達(dá)到-40℃左右的溫度，待真空度達(dá)到一定數(shù)值后（通常應(yīng)達(dá)到100uHg以上的真空度），即可對箱內(nèi)產(chǎn)品進(jìn)行加熱。一般加熱分兩步進(jìn)行，第一步加溫不使產(chǎn)品的溫度超過共熔點(diǎn)的溫度；待產(chǎn)品內(nèi)水份基本干完后進(jìn)行第二步加溫，這時(shí)可迅速地使產(chǎn)品上升的規(guī)定的最高溫度。在最高溫度保持?jǐn)?shù)小時(shí)后，即可結(jié)束凍干。

整個(gè)升華干燥的時(shí)間約12-24小時(shí)左右，與產(chǎn)品在每瓶內(nèi)的裝量，總裝量，玻璃容器的形狀、規(guī)格，產(chǎn)品的種類，凍干曲線及機(jī)器的性能等等有關(guān)。

凍干結(jié)束后，要放干燥無菌的空氣進(jìn)入干燥箱，然后盡快地進(jìn)行加塞封口，以防重新吸收空氣中的水份。

在凍干過程中，把產(chǎn)品和板層的溫度、冷凝器溫度和真空度對照時(shí)間劃成曲線，叫做凍干曲線。一般以溫度為縱坐標(biāo)，時(shí)間為橫坐標(biāo)。凍干不同的產(chǎn)品采用不同的凍干曲線。同一產(chǎn)品使用不同的凍干曲線時(shí)，產(chǎn)品的質(zhì)量也不相同，凍干曲線還與凍干機(jī)的性能有關(guān)。因此不同的產(chǎn)品，不同的凍干機(jī)應(yīng)用不同的凍干曲線。圖十四是凍干曲線示意圖（其中沒有冷凝器的溫度曲線和真空度曲線）。

第三節(jié) 共溶點(diǎn)及其測量方法

需要凍干的產(chǎn)品，一般是預(yù)先配制成水的溶液或懸濁液，因此它的冰點(diǎn)與水就不相同了，水在0℃時(shí)結(jié)冰，而海水卻要在低于0℃的溫度才結(jié)冰，因?yàn)楹Ｋ彩嵌喾N物質(zhì)的水溶液。實(shí)驗(yàn)指出溶液的冰點(diǎn)將低于溶媒的冰點(diǎn)。

另外，溶液的結(jié)冰過程與純液體也不一樣，純液體如水在0℃時(shí)結(jié)冰，水的溫度并不下降，直到全部水結(jié)冰之后溫度才下降，這說明純液體有一個(gè)固定的結(jié)冰點(diǎn)。而溶液卻不一樣，它不是在某一固定溫度完全凝結(jié)成固體，而是在某一溫度時(shí)，晶體開始析出，隨著溫度的下降，晶體的數(shù)量不斷增加，直到最后，溶液才全部凝結(jié)。這樣，溶液并不是在某一固定溫度時(shí)凝結(jié)。而是在某一溫度范圍內(nèi)凝結(jié)，當(dāng)冷卻時(shí)開始析出晶體的溫度稱為溶液的冰點(diǎn)。而溶液全部凝結(jié)的溫度叫做溶液的凝固點(diǎn)。因?yàn)槟厅c(diǎn)就是融化的開始點(diǎn)（既熔點(diǎn)），對于溶液來說也就是溶質(zhì)和溶媒共同熔化的點(diǎn)。所以又叫做共熔點(diǎn)。可見溶液的冰點(diǎn)與共熔點(diǎn)是不相同的。共熔點(diǎn)才是溶液真正全部凝成固體的溫度。

顯然共熔點(diǎn)的概念對于冷凍干燥是重要的，因?yàn)閮龈僧a(chǎn)品可能有鹽類、糖類、明膠、蛋白質(zhì)、血球、組織、病毒、細(xì)菌等等的物質(zhì)。因此它是一個(gè)復(fù)雜的液體，它的凍結(jié)過程肯定也是一個(gè)復(fù)雜的過程，與溶液相似，也有一個(gè)真正全部凝結(jié)成固體的溫度。即共熔點(diǎn)。由于冷凍干燥是在真空狀態(tài)下進(jìn)行。只有產(chǎn)品全部凍結(jié)后才能在真空下進(jìn)行升華，否則有部分液體存在時(shí)，在真空下不僅會迅速蒸發(fā)，造成液體的濃縮使凍干產(chǎn)品的體積縮??；而且溶解在水中的氣體在真空下會迅速冒出來，造成象液體沸騰的樣子，使凍干產(chǎn)品鼓泡，甚至冒出瓶外。這是我們所不希望的。為此凍干產(chǎn)品在升華開始時(shí)必須要冷到共熔點(diǎn)以下的溫度，使凍干產(chǎn)品真正全部凍結(jié)。

在凍結(jié)過程中，從外表的觀察來確定產(chǎn)品是否完全凍結(jié)成固體是不可能的；靠測量溫度也無法確定產(chǎn)品內(nèi)部的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。而隨著產(chǎn)品結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)電性能的變化是極為有用的，特別是在凍結(jié)是電阻率的測量能使我們知道凍結(jié)是在進(jìn)行還是已經(jīng)完成了，全部凍結(jié)后電阻率將非常大，因此溶液是離子導(dǎo)電。凍結(jié)是離子將固定不能運(yùn)動，因此電阻率明顯增大。而有少量液體存在時(shí)電阻率將顯著下降。因此測量產(chǎn)品的電阻率將能確定產(chǎn)品的共熔點(diǎn)。

正規(guī)的共熔點(diǎn)測量法是將一對白金電極浸入液體產(chǎn)品之中，并在產(chǎn)品中插一溫度計(jì)，把它們冷卻到-40℃以下的低溫，然后將凍結(jié)產(chǎn)品慢慢升溫。用惠斯頓電橋來測量其電阻，當(dāng)發(fā)生電阻突然降低時(shí)，這時(shí)的溫度即為產(chǎn)品的共熔點(diǎn)。電橋要用交流電供電，因?yàn)橹绷麟姇l(fā)生電解作用，整個(gè)過程由儀表記錄。（圖十六）

也可用簡單的方法來測量，如圖十五所示。用二根適當(dāng)粗細(xì)而又互相絕緣的銅絲插入盛放產(chǎn)品的容器中，作為電極。在銅電極附近插入一支溫度計(jì)，插入深度與電極差不多，把它們一起放入凍干箱內(nèi)的觀察窗孔附近，并用適當(dāng)方法把它們固定好，然后與其他產(chǎn)品一起預(yù)凍，這時(shí)我們用萬用表不斷地測量在降溫過程中的電阻數(shù)值，根據(jù)電阻數(shù)值的變化來確定共熔點(diǎn)。

把電極引線通過一個(gè)開關(guān)與萬用表相連，可以不分正負(fù)極。如果凍干箱沒有電線引出接頭，則可以用二根細(xì)導(dǎo)線從箱門縫處引出，在電線附近涂些真空密封蠟，這樣不致于影響真空度。

待溫度計(jì)降至0℃之后即開始測量并作記錄。把萬用表的轉(zhuǎn)換開關(guān)放在測量電阻的最高檔（×1K或×10K）。由于萬用表內(nèi)使用的是直流電，為了防止電解作用，在每次測量完之后要把開關(guān)立即關(guān)掉，把每一次測量的溫度和電阻數(shù)值一一記錄下來。開始時(shí)電阻值很小，以后逐步增高。到某一溫度時(shí)電阻突然增大，幾乎是無窮大，這時(shí)的溫度值便是共熔點(diǎn)數(shù)值。

用這種方法測量的共熔點(diǎn)有一定的誤差，因?yàn)殂~電極處多少有些電解作用。萬用表對于高阻值沒有電橋靈敏；另外，凍結(jié)過程與熔化過程電阻的變化情況并不完全相同，但所測之值仍有實(shí)用參考價(jià)值。

共熔點(diǎn)的數(shù)值從0℃到40℃不等，與產(chǎn)品的品種、保護(hù)劑的種類和濃度有關(guān)。一些物質(zhì)的共熔點(diǎn)列表二十二供參考，因?qū)嶋H的凍干產(chǎn)品還有其它成份。所以與此不相同。

第四節(jié) 產(chǎn)品的預(yù)凍

產(chǎn)品在進(jìn)行冷凍干燥時(shí)，需要裝入適宜的容器，然后進(jìn)行預(yù)先凍結(jié)，才能進(jìn)行升華干燥。預(yù)凍過程不僅昰為了保護(hù)物質(zhì)的主要性能不變；而且要獲得凍結(jié)后產(chǎn)品有合理的結(jié)構(gòu)以利于水份的升華；還要有恰當(dāng)?shù)难b量，以便日后的應(yīng)用。

產(chǎn)品的分裝通常有散裝和瓶裝二種方式。散裝可以采用金屬盤，飯盒或玻璃器皿；瓶裝采用玻璃瓶和安瓿。玻璃瓶又有血漿瓶。疫苗瓶和青霉素小瓶等，安瓿也有平底安瓿、長安瓿和圓安瓿等；這些需根據(jù)產(chǎn)品的日后使用情況來決定，瓶子還需配上合適的膠塞。

表二十二 一些物質(zhì)的共熔點(diǎn)（℃）

物質(zhì) 共熔點(diǎn)

0.85%氯化鈉溶液 -22

10%蔗糖溶液 -26

40%蔗糖溶液 -33

10%葡萄糖溶液 -27

2%明膠、10%葡萄糖溶液 -32

2%明膠、10%蔗糖溶液 -19

10％蔗糖溶液、10%葡萄糖溶液、0.85%氯化鈉溶液 -36

脫脂牛奶 -26

馬血清 -35

各種容器在分裝之前要求清洗干凈并進(jìn)行滅菌處理。

需要凍干的產(chǎn)品需配制成一定濃度的液體，為了能保證干燥后有一定的形狀，物質(zhì)含量在10~15%之間最佳。

產(chǎn)品分裝到容器有一定的表面積與厚度之比。表面積要大一些，厚度要小些。表面積大有利于升華，產(chǎn)品厚度大不利于升華。一般分裝厚度不大于10mm。有些產(chǎn)品需用大瓶。并凍干較大量的產(chǎn)品時(shí)，可以采用旋凍的方法凍成殼狀，或傾斜容器凍成斜面，以增大表面積，減小厚度。

產(chǎn)品的預(yù)凍方法有凍干箱內(nèi)預(yù)凍法和箱外預(yù)凍法。

箱內(nèi)預(yù)凍法是直接把產(chǎn)品放置在凍干機(jī)凍干箱內(nèi)的多層擱板上，由凍干機(jī)的冷凍機(jī)來進(jìn)行冷凍。大量的小瓶和安瓿進(jìn)行凍干時(shí)為了進(jìn)箱和出箱方便，一般把小瓶或安瓿分裝在若干金屬盤內(nèi)，再裝進(jìn)箱子。為了改進(jìn)熱傳遞，有些金屬盤制成可分離式，進(jìn)箱時(shí)把底抽走，讓小瓶直接與凍干箱的金屬板接觸；對于不可抽低的盤子要求盤底平整，以獲得產(chǎn)品的均一性。采用旋凍法的大血漿瓶要事先凍好后加上導(dǎo)熱用的金屬架或塊后再進(jìn)行冷凍。

箱外預(yù)凍有二種方法。有些小型凍干機(jī)沒有進(jìn)行預(yù)凍產(chǎn)品的裝置。只能利用低溫冰箱或酒精加干冰來進(jìn)行預(yù)凍。另一種是專用的旋凍器，它可把大瓶的產(chǎn)品邊旋轉(zhuǎn)邊冷凍成殼狀結(jié)構(gòu)。然后再進(jìn)入凍干箱內(nèi)。

還有一種特殊的離心式預(yù)凍法，離心式凍干機(jī)就采用此法。利用在真空下液體迅速蒸發(fā)，吸收本身的熱量而凍結(jié)。旋轉(zhuǎn)的離心力防止產(chǎn)品中的氣體溢出，使產(chǎn)品能“平靜地”凍結(jié)成一定的形狀。

轉(zhuǎn)速一般為800轉(zhuǎn)/分左右。

冷凍會對細(xì)胞和生命體產(chǎn)生一定的破壞作用，其機(jī)理是非常復(fù)雜的。目前尚無統(tǒng)一的理論，

但一般認(rèn)為主要是由機(jī)械效應(yīng)和溶質(zhì)效應(yīng)引起。

生物物質(zhì)的冷凍過程首先是從純水結(jié)冰開始，冰晶的生長逐步造成電解質(zhì)的濃縮。隨后是低共熔混合物凝固。最后全部變?yōu)楣腆w。

機(jī)械效應(yīng)是細(xì)胞內(nèi)外冰晶生長而產(chǎn)生的機(jī)械力量引起的。特別是對于有細(xì)胞膜的生命體影像較大。一般冰晶越大，細(xì)胞膜越易破裂，從而造成細(xì)胞死亡；冰晶小，對細(xì)胞膜的機(jī)械損傷也較小。

緩慢冷凍產(chǎn)生的冰晶較大，快速冷凍產(chǎn)生的冰晶較??；就此而言?？焖倮鋬鰧?xì)胞的影響較小。緩慢冷凍容易引起細(xì)胞的死亡。

溶質(zhì)效應(yīng)是由于水的凍結(jié)使間隙液體逐漸濃縮，從而使電解質(zhì)的濃度增加，蛋白質(zhì)對電解質(zhì)是較敏感的。電解質(zhì)濃度的增加引起蛋白質(zhì)的變性，而使細(xì)胞死亡；另外電解質(zhì)濃度的增加會使細(xì)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厲害。溶質(zhì)效應(yīng)在某一溫度范圍最為明顯。這個(gè)溫度范圍在水的冰點(diǎn)和該液體的全部固化溫度之間。若能以較高的速度越過這一溫度范圍，溶質(zhì)效應(yīng)所產(chǎn)生的效果就能大大減弱。

另外冷凍時(shí)所形成的晶體大小在很大程度上也影響干燥的速率和干燥后產(chǎn)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(chǎn)品的原來結(jié)構(gòu)。

綜上所述，需要有一個(gè)最優(yōu)的冷卻速率。以得到最高的細(xì)胞存活率，最好的產(chǎn)品物理性狀和溶解速度。當(dāng)然提高存活率與在產(chǎn)品中加入抗低溫劑（保護(hù)劑之一）還有很大的關(guān)系。列如甘油、二甲亞砜、糖類等。這些抗低溫物質(zhì)能幫助產(chǎn)品擴(kuò)大最優(yōu)冷卻速率的范圍，以便使更多的細(xì)胞存活下來。

為了獲的不同的降溫速度。就要采取不同的預(yù)凍方法；列如有時(shí)需裝箱之后才開始凍干箱的降溫，有時(shí)需讓機(jī)器預(yù)先降到低溫，再將產(chǎn)品裝入凍干箱內(nèi)。

預(yù)凍的目的也是為了固定產(chǎn)品，以便在真空下進(jìn)行升華。如果沒有凍實(shí)。則抽真空時(shí)產(chǎn)品會冒出瓶外來，沒有一定的形狀；如果冷的過低，則不僅浪費(fèi)了能源和時(shí)間，而且對某些產(chǎn)品還會降低存活率。

因此預(yù)凍之前應(yīng)確定三個(gè)數(shù)據(jù)。其一是預(yù)凍的速率，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品不同而試驗(yàn)出一個(gè)最優(yōu)冷凍速率。其二是預(yù)凍的最低溫度，應(yīng)根據(jù)改產(chǎn)品的共熔點(diǎn)來決定，預(yù)凍的最低溫度應(yīng)低于共熔點(diǎn)的溫度。其三是預(yù)凍的時(shí)間，根據(jù)機(jī)器的情況來決定，保證抽真空之前所有產(chǎn)品均已凍實(shí)。不致因抽真空而冒出瓶外，凍干箱的每一板層之間，每一板層的各部分之間溫差越小，則預(yù)凍的時(shí)間可以相應(yīng)縮短，一般產(chǎn)品的溫度達(dá)到預(yù)凍最低溫度之后1－2小時(shí)即可開始抽真空升華。

第五節(jié) 產(chǎn)品的第一階段干燥

產(chǎn)品的干燥可分為二個(gè)階段，在產(chǎn)品內(nèi)的凍結(jié)冰消失之前稱第一階段干燥、也叫作解吸干燥階段。

產(chǎn)品在升華時(shí)要吸收熱量，一克冰全部變成水蒸汽大約需要吸收670卡左右的熱量，因此升華階段必須對產(chǎn)品進(jìn)行加熱。但對產(chǎn)品的加熱量是有限度的，不能使產(chǎn)品的溫度超過其自身共熔點(diǎn)溫度。升華的產(chǎn)品如果低于共熔點(diǎn)溫度過多，則升華的速率降低，升華階段的時(shí)間會延長；如果高于共熔點(diǎn)溫度，則產(chǎn)品會發(fā)生熔化，干燥后的產(chǎn)品將發(fā)生體積縮小，出現(xiàn)氣泡，顏色加深，溶解困難等現(xiàn)象。因此升華階段產(chǎn)品的溫度要求接近共熔點(diǎn)溫度，但又不能超過共熔點(diǎn)溫度。

由于產(chǎn)品升華時(shí)，升華面不是固定的。而是在不斷的變化，并且隨著升華的進(jìn)行，凍結(jié)產(chǎn)品越來越少。因此造成對產(chǎn)品溫度測量的困難，利用溫度計(jì)來測量均會有一定的誤差。

可以利用氣壓測量法來確定升華時(shí)產(chǎn)品的溫度，把凍干箱和冷凝器之間的閥門迅速地關(guān)閉1－2秒的時(shí)間（切不可太長）。然后又迅速打開，在關(guān)閉的瞬間觀察凍干箱內(nèi)的壓強(qiáng)升高情況，計(jì)下壓強(qiáng)升高到某一點(diǎn)的最高數(shù)值。從冰的不同溫度的飽和蒸汽壓曲線或表上可以查出相應(yīng)數(shù)值，這個(gè)溫度值就是升華時(shí)產(chǎn)品的溫度。

產(chǎn)品的溫度也能通過對升華產(chǎn)品的電阻的測量來推斷。如果測得產(chǎn)品的電阻大于共熔點(diǎn)時(shí)的電阻數(shù)值，則說明產(chǎn)品的溫度低于共熔點(diǎn)的溫度；如果測得的電阻接近共熔點(diǎn)時(shí)的電阻數(shù)值，則說明產(chǎn)品溫度已接近或達(dá)到共熔點(diǎn)的溫度。

冷凍干燥時(shí)凍干箱內(nèi)的壓強(qiáng)，過去認(rèn)為是越低越好，現(xiàn)在則認(rèn)為不是越低越好，而是要控制在一定的范圍之內(nèi)。

壓強(qiáng)低當(dāng)然有利于產(chǎn)品內(nèi)冰的升華。但由于壓強(qiáng)太低時(shí)對傳熱不利，產(chǎn)品不易獲得熱量，升華速率反而降低。實(shí)驗(yàn)標(biāo)明：在凍干箱的壓強(qiáng)低于0.1毫巴時(shí)，氣體的對流傳熱小到可以忽略不計(jì)；而壓強(qiáng)大于0.1毫巴時(shí)，氣體的對流傳熱就明顯增加。在同樣的板層溫度下，壓強(qiáng)高于0.1毫巴時(shí)，產(chǎn)品容易獲得熱量，因而升華速率增加。

但是，當(dāng)壓強(qiáng)太高時(shí)，產(chǎn)品內(nèi)冰的升華速率減慢，產(chǎn)品吸熱量降減少。于是產(chǎn)品自身的溫度上升，當(dāng)高于共熔點(diǎn)溫度時(shí)，產(chǎn)品將發(fā)生熔化，造成凍干失敗。

凍干箱的合適壓強(qiáng)一般認(rèn)為是在0.1~0.3毫巴之間，在這個(gè)壓強(qiáng)范圍內(nèi)，既利于熱量的傳遞又利于升華的進(jìn)行。超過0.3毫巴時(shí)，產(chǎn)品可能熔化，此時(shí)應(yīng)發(fā)出真空報(bào)警信號，切斷對產(chǎn)品的加熱，甚至啟動冷凍機(jī)對凍干箱進(jìn)行降溫，以保護(hù)產(chǎn)品不致發(fā)生熔化。

凍干箱內(nèi)的壓強(qiáng)是由空氣的分壓強(qiáng)和水蒸汽的分壓強(qiáng)組成的，因此要使用能測量全壓強(qiáng)的熱真空計(jì)來測量真空度；而不宜使用壓縮式真空計(jì)，以水銀為介質(zhì)的壓縮式真空計(jì)由于水銀蒸汽有害產(chǎn)品應(yīng)禁止使用。

1克冰在壓強(qiáng)0.1毫巴時(shí)大約能產(chǎn)生10000升體積的蒸汽，為了排除大量的水蒸汽，光靠機(jī)械真空泵排除是不行的。冷凝器作為冷卻使大量水蒸汽凝結(jié)在其內(nèi)部的制冷表面上，因此冷凝器實(shí)際上起著水蒸汽泵的作用。大量水蒸汽凝結(jié)時(shí)放出的熱量能使冷凝器的溫度發(fā)生回升，這是正常的現(xiàn)象。但由于冷凝器冷凍機(jī)的制冷能力不夠，冷凝器吸附水蒸汽的表面太小，或?qū)Ξa(chǎn)品提供熱量過多而產(chǎn)生過多的水蒸汽等原因，會引起冷凝器溫度的過度回升。當(dāng)發(fā)生這種情況時(shí)。凍干箱和冷凝器之間的水蒸汽壓力差減小，從而導(dǎo)致升華速率的降低；與此同時(shí)凍干機(jī)系統(tǒng)內(nèi)水蒸汽的分壓強(qiáng)增強(qiáng)，使真空度惡化，進(jìn)而又引起升華速率的減慢，產(chǎn)品吸收熱量減少，產(chǎn)品溫度上升，致使產(chǎn)品發(fā)生熔化，凍干失敗。

因此為了冷凍干燥出好的產(chǎn)品，需要保持系統(tǒng)內(nèi)良好而穩(wěn)定的真空度。需要冷凝器始終能低于-40℃以下的低溫，因?yàn)?40℃時(shí)冰的蒸汽壓為0.1毫巴左右。

在升華干燥階段，凍干箱的板層是產(chǎn)品熱量的來源。板層溫度高，產(chǎn)品獲得的熱量就多；板層溫度低，產(chǎn)品獲得的熱量就少；板層溫度過高，產(chǎn)品獲得過多的熱量使產(chǎn)品發(fā)生熔化；板層溫度過低，產(chǎn)品得不到足夠的熱量會延長升華干燥時(shí)間。因此，板層的溫度應(yīng)進(jìn)行合理的控制。

板層溫度的高低應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品溫度、凍干箱的壓強(qiáng)（即凍干箱的真空度）、冷凝器溫度三個(gè)因素來確定。如果在升華干燥的時(shí)候，產(chǎn)品的溫度低于該產(chǎn)品的共熔點(diǎn)溫度較多，凍干箱內(nèi)的壓強(qiáng)小于真空報(bào)警設(shè)定的壓強(qiáng)較多，冷凝器溫度也低于-40℃較多，則板層的加熱溫度還可以繼續(xù)提高。如果板層溫度提高到某一數(shù)值之后產(chǎn)品的溫度已接近共熔點(diǎn)溫度，或者凍干箱的壓強(qiáng)上升到接近真空報(bào)警的數(shù)值或者冷凝器溫度回升到-40℃，則板層溫度不可再繼續(xù)提高，不然會出現(xiàn)危險(xiǎn)的情況。

實(shí)際上升華時(shí)板層溫度的高低還與凍干機(jī)的性能有關(guān)，性能較好的凍干機(jī)，板層的加熱溫度可以升得高一些。

升華階段時(shí)間的長短與下列因素有關(guān)：

產(chǎn)品的品種：有些產(chǎn)品容易干燥，有些產(chǎn)品不容易干燥。一般來說，共熔點(diǎn)溫度較高的產(chǎn)品容易干燥，升華的時(shí)間短些。

產(chǎn)品的分裝厚度：正常的干燥速率大約每小時(shí)使產(chǎn)品下降1毫米的厚度。因此分裝厚度大，升華時(shí)間也長。

升華時(shí)提供的熱量：升華時(shí)若提供的熱量不足，則會減慢升華速率，延長升華階段的時(shí)間。當(dāng)然熱量也不能過多地提供。

凍干機(jī)本身的性能，這包括凍干機(jī)的真空性能，冷凝器的溫度和效能，甚至機(jī)器構(gòu)造的幾何形狀等，性能良好的凍干機(jī)使升華階段的時(shí)間較短些。

在產(chǎn)品的第一階段時(shí)，除了要保持凍結(jié)產(chǎn)品的溫度不能超過共熔點(diǎn)以外，還要保持已干燥的產(chǎn)品溫度不能超過崩解溫度。

所謂崩解溫度是對已經(jīng)干燥的產(chǎn)品而言的。已干燥的產(chǎn)品應(yīng)該是疏松多亂，保持一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，以便下層凍結(jié)產(chǎn)品中升華的水蒸汽順利通過，使全部的產(chǎn)品都良好的干燥。

但某些已干燥的產(chǎn)品當(dāng)溫度達(dá)到某一數(shù)值時(shí)會失去剛性，發(fā)生類似崩潰的現(xiàn)象，失去了疏松多亂的性質(zhì)，使干燥產(chǎn)品有些發(fā)粘。比重增加，顏色加深。發(fā)生這種變化的溫度就叫做崩解溫度。

干燥產(chǎn)品發(fā)生崩解之后，阻礙或影響下層凍結(jié)產(chǎn)品升華的水蒸汽的通過，于是升華速度減慢凍結(jié)產(chǎn)品吸收熱量減少，由板層繼續(xù)供給的熱量就有多余。將會造成凍結(jié)產(chǎn)品溫度上升，產(chǎn)品發(fā)生熔化發(fā)泡現(xiàn)象。

崩解溫度與產(chǎn)品的種類和性質(zhì)有關(guān)，因此應(yīng)該合理的選擇產(chǎn)品的保護(hù)劑，使崩解溫度盡可能高一些，例如產(chǎn)品的崩解溫度應(yīng)高于該產(chǎn)品的共熔點(diǎn)溫度。

崩解溫度一般由試驗(yàn)來確定，通過顯微冷凍干燥試驗(yàn)可以觀察到崩解現(xiàn)象，從而確定崩解溫度。