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Durch Trocknung gewonnene Produkte weisen in der Regel eine Volumenverringerung und eine Verhärtung des Materials auf. Flüchtige Bestandteile gehen meist verloren, wärmeempfindliche Stoffe verändern sich, verlieren ihre Aktivität, und manche Stoffe unterliegen sogar einer Oxidation an der Luft.

　　Gefriertrockner sind eine Trocknungsmethode, die der besseren Lagerung von Gegenständen dient. Gegenstände verderben, verrotten oder verändern ihre Beschaffenheit oft aufgrund zweier Faktoren: äußerer Einflüsse und innerer Ursachen. Zu den äußeren Einflüssen gehören die Wirkung von Gasen, Wasser, Temperatur und Lebewesen; zu den inneren Ursachen gehört hauptsächlich der Stoffwechsel der biologischen Substanz selbst. Wenn die Wirkung äußerer Einflüsse und innerer Ursachen auf ein niedriges Niveau reduziert werden kann, kann das Ziel erreicht werden, dass Gegenstände über einen bestimmten Zeitraum stabil bleiben. Gefriertrockner werden heute in der Chemie, der pharmazeutischen Industrie, der Lebensmittelindustrie und der Wissenschaft eingesetzt, insbesondere in der Biopharmazie, wo sie häufig bei Substanzen mit biologischer Aktivität zum Einsatz kommen.

　　Worin unterscheiden sich Gefriertrocknung und herkömmliche Trocknungsmethoden?

　　Trocknung ist ein sehr altes Verfahren, aber das Erwärmen von Pulvern und Bioprodukten während des Trocknungsprozesses führt oft zu irreversibler Agglomeration der Partikel, insbesondere bei hochfeinen Pulvern. Nanopartikel in HPLC-Systemen agglomerieren nach dem Trocknen zu unzerstreubaren Klumpen. Die Ursache hierfür ist, dass bei herkömmlichen Trocknungsverfahren das Wasser aus den Poren zwischen den Partikeln austritt und die Oberflächenspannung einen sehr hohen zusätzlichen Druck erzeugt, der die Partikel zusammenpresst und zu Klumpen führt. Ein Gefriertrockner kann dieses Problem vermeiden. Bei der Gefriertrocknung wird das zu trocknende Gel oder die Flüssigkeit zunächst eingefroren und dann unter geeigneten Bedingungen durch Sublimation entwässert. Da der Verdampfungsprozess des Eises die Agglomeration der festen Partikel nicht beeinflusst, können die ursprünglichen Partikel unbeschädigt erhalten und vor Verklumpung geschützt werden. Darüber hinaus eignet sich die Gefriertrocknung besonders für die Verarbeitung von Bioprodukten wie Flüssigkeiten, da durch die Vermeidung hoher Temperaturen eine Qualitätsveränderung der Bioprodukte verhindert wird.

　　Trocknungsprodukte weisen in der Regel eine Volumenverringerung und eine Verhärtung des Materials auf. Flüchtige Bestandteile gehen meist verloren, wärmeempfindliche Substanzen denaturieren oder verlieren ihre Aktivität, und einige Substanzen oxidieren sogar. Daher unterscheiden sich die Eigenschaften des getrockneten Produkts deutlich von denen des Produkts vor der Trocknung. Die Gefriertrocknung findet meist unter 0 °C statt, d. h. im gefrorenen Zustand des Produkts. Nur in der Endphase, um den Restwassergehalt des Produkts zu reduzieren, wird das Produkt auf über 0 °C erwärmt, jedoch in der Regel nicht über 40 °C. Im Vakuum wird der Wasserdampf direkt abgeführt, während das Produkt in der gefrorenen Eismatrix verbleibt und eine wabenartige, lockere, poröse Struktur bildet. Daher ändert sich das Volumen nach der Gefriertrocknung kaum. Vor der erneuten Verwendung muss nur Injektionswasser hinzugefügt werden, um es sofort wieder aufzulösen.

　　Es gibt verschiedene Gefriertrocknungsmethoden, wie z. B. Lufttrocknung, Siedetrocknung, Heißlufttrocknung, Sprühtrocknung und Vakuumtrocknung. Herkömmliche Trocknungsmethoden finden jedoch meist bei Temperaturen von 0 °C oder höher statt. Trocknungsprodukte weisen in der Regel eine Volumenverringerung und eine Verhärtung des Materials auf. Flüchtige Bestandteile gehen meist verloren, wärmeempfindliche Substanzen denaturieren oder verlieren ihre Aktivität, und einige Substanzen oxidieren sogar. Daher unterscheiden sich die Eigenschaften des getrockneten Produkts deutlich von denen des Produkts vor der Trocknung. Die Gefriertrocknung findet meist unter 0 °C statt, d. h. im gefrorenen Zustand des Produkts. Nur in der Endphase, um den Restwassergehalt des Produkts zu reduzieren, wird das Produkt auf über 0 °C erwärmt, jedoch in der Regel nicht über 40 °C. Im Vakuum wird der Wasserdampf direkt abgeführt, während das Produkt in der gefrorenen Eismatrix verbleibt und eine wabenartige, lockere, poröse Struktur bildet. Daher ändert sich das Volumen nach der Gefriertrocknung kaum. Vor der erneuten Verwendung muss nur Injektionswasser hinzugefügt werden, um es sofort wieder aufzulösen.

　　Gefriertrockner bieten gegenüber herkömmlichen Methoden folgende Vorteile:

　　1. Viele wärmeempfindliche Substanzen werden nicht verändert oder verlieren nicht ihre Aktivität.

　　2. Beim Trocknen bei niedrigen Temperaturen gehen nur wenige flüchtige Bestandteile verloren.

　　3. Während des Gefriertrocknungsprozesses können sich Mikroorganismen nicht vermehren und Enzyme sind inaktiv, wodurch die ursprünglichen Eigenschaften erhalten bleiben.

　　4. Da die Trocknung im gefrorenen Zustand erfolgt, ändert sich das Volumen kaum und die ursprüngliche Struktur bleibt erhalten, es kommt nicht zu Extraktionseffekten.

　　5. Da das Wasser im Ausgangsmaterial nach dem Einfrieren in Form von Eis vorliegt, sind die ursprünglich im Wasser gelösten Salze gleichmäßig im Ausgangsmaterial verteilt.