キャッピング型冷凍乾燥機（凍結乾燥機または凍結乾燥設備とも呼ばれる）は、生物製品、薬品、食品などの分野の乾燥処理に広く用いられ、特に感熱性物質の乾燥に適している。そのプロセスフローは、通常、サンプルの凍結、昇華（真空乾燥）、及びキャッピングパッケージングなどの工程を含む。次に、キャッピング型冷凍乾燥機の一般的なプロセスフローを示します。
1.サンプル準備
試料の調製：必要に応じて乾燥させる物質、乾燥させる溶液または懸濁液を準備する。液体薬物、培地、食品原料などであってもよい。
積載サンプル：調製したサンプルを冷凍乾燥機のサンプルトレイに均等に分配する。通常、サンプルは均一に分布し、凍結乾燥が均一であることを保証するためにスタックを回避しなければならない。
2.低温冷凍段階
サンプル冷凍：サンプルを冷凍乾燥機に入れ、低温システムでサンプルを急速冷凍する。凍結温度は通常−40°Cから−80°Cの間に制御され、これによりサンプル中の水分を急速に凍結させ、固体氷を形成することができる。
凍結時間制御：凍結中にサンプルの水分凍結が完全であることを確保する。サンプルが生物製品や薬品である場合は、温度の制御に特に注意し、温度が低すぎると氷結晶が大きすぎ、サンプルの構造が損なわれないようにする必要があります。
3.真空昇華段階
真空状態に入る：冷凍過程が終わると、冷凍乾燥機は真空状態に入る。この場合、機器内の気圧はゼロに近いレベルに低下し、一般的には10−100 Paの間に制御される。低気圧条件下で、固体氷は液体段階を経ずに直接水蒸気に昇華し始めた。
昇華過程：真空と適度な加熱により、氷結晶は徐々に昇華し、蒸発する。この過程は凍結乾燥の核心である。昇華中、試料中の水分は固体状態から直接気体状態に変わり、装置の凝縮システムを通じて収集された。
昇華温度制御：昇華過程において、加熱温度を正確に制御する必要があり、通常は-20°Cから-40°Cの間にあり、サンプルが過熱によって損傷されないことを確保し、水分の順調な昇華を確保する。
4.二次乾燥段階（完成品乾燥）
二次乾燥：昇華終了後も試料中に少量の結晶水または自由水が含まれている可能性があるため、二次乾燥が必要である。このとき、冷凍乾燥機は、水分含量が極めて低い（通常1%未満）まで低下するまで、わずかな加熱により低温及び真空状態を維持し、サンプル中の水分を蒸発させ続ける。
温度制御：二次乾燥段階の温度制御は非常に重要であり、一般的には物質の性質に応じて10°Cから40°Cの間に設置すべきである。サンプルの性質を破壊するのを防ぐために、高温を避ける。
5.キャッピング包装段階
キャッピングパッケージング：乾燥プロセスが完了すると、乾燥したサンプルは通常、水分の再吸収を防ぐためにパッケージングする必要があります。キャッピング型冷凍乾燥機の動作原理において、「キャッピング」プロセスは重要な一環である。
キャッピング操作：凍結乾燥を完了した後、サンプル容器（アンプル瓶、薬瓶、アルミニウム箔袋など）は真空環境下の密封とキャッピングを通じて、サンプルが外部の水分と空気の影響を全く受けないことを確保する。
密封容器：一部の冷凍乾燥機には自動蓋押えシステムが設置されており、密封蓋を正確に押して、無菌、密封の包装を形成することができる。
6.乾燥完了
サンプルを取り出す：キャップパッキングが完成したら、凍結乾燥したサンプルを取り出すことができる。この時点でサンプルは完全に脱水され、その元の構造と生物活性（特に生物製品）を維持した。
保存条件：凍結乾燥後のサンプルは低温、乾燥環境に保存し、通常は-20°Cから-80°Cの間で保存し、サンプルの吸湿や変質を防止する。
7.制御システムと監視
温度と圧力の監視：現代の冷凍乾燥設備は温度と圧力センサーを備え、リアルタイムで冷凍乾燥過程の各パラメーターを監視でき、各段階の操作が合理的な範囲内にあることを確保する。
自動化制御：多くのキャッピング型冷凍乾燥機は自動化制御システムを採用し、温度、圧力、真空度などのパラメータを自動的に調節でき、無人での作業を実現し、人為誤差を減少する。
8.清掃とメンテナンス
クリーニング：冷凍乾燥機は使用後、クリーニングを行う必要があり、特にサンプルトレイ、冷却システム、シール部品などの部位は、次回使用時に汚染されないように確保する。
定期メンテナンス：設備のキャッピングシステム、冷凍システム、真空システムなどの部品に対して定期的な検査とメンテナンスを行い、設備の長期安定運行を確保する。
まとめ
キャッピング型冷凍乾燥機のプロセスフローには、サンプルの冷凍、昇華、二次乾燥、キャッピングパッケージなどの複数のステップが含まれる。各ステップは、最終的な乾燥効果が品質要件に合致し、サンプルの安定性と有効性を維持するために正確な制御が必要です。使用中、作業者は設備の説明と技術要求に厳格に従い、凍結乾燥過程の成功とサンプルの高品質を確保しなければならない。