冷库中真空干燥技术详解
实验 真空冷冻干燥技术
一、实验原理1、真空冷冻干燥技术的基本原理水有三种相态，即固态、液态和气态，三种相态之间即可以相互转换又可以共存。
真空冷冻干燥是把新鲜的食品如蔬菜、肉类、水产品等预先快速冻结，并在真空状态下，将食品中的水分从固态升华成气态，再由解吸干燥除去部分结合水，从而达到低温脱水干燥的目的。
冻干食品不仅保持了食品的色、香、味、形，而且最大限度地保存了食品中的维生素、蛋白质等营养成分。
冻干食品具有良好的复水性，食用时只要将该食品加水即可在几分钟内就会复原。
真空冷冻干燥设备通常由干燥室、制冷系统、真空系统、加热系统和控制系统设备组成。
2、真空冷冻干燥技术的特点食品冷冻干燥是一种高质量的干燥保存方法，与通常的晒干、烘干、及真空干燥相比，具有以下特点：()食品干燥是在低温(-0-60℃)下进行，且处于高真空状态，因此，特别使用于热敏性高和极易氧化的食品干燥，可以保留新鲜食品的色、香、味及营养成分。
(2)冻干食品体积、形状基本不变，保持原有的固体骨架结构，同时干制品可以加工成极细的粉状物料，用于制作调味品、保健品和速溶品等。
(3)冻干食品具有多孔结构，因此，具有理想的速溶性和复水性。
复水时，比其它干燥方法生产的食品更接近新鲜食品。
（4）冻干食品在升华过程中溶于水的可溶性物质就地析出，避免了一般干燥方法中因物料内部水分向表面迁移而将无机盐和营养物携带到物料表面而造成表面硬化和营养损失的现象。
（5）冻干食品采用真空或充氮包装和避光保存，可保持5年不变，产品保存期长，常温下即可运输储存，可大大降低其经营费用。
3、真空冷冻干燥技术在食品加工业中的应用几乎所有的食品原料，果蔬、肉禽、蛋、水产品等都可进行真空冷冻干燥加工，但真空冷冻干燥设备比较昂贵，加工中耗能也大，一般生产成本较高，但从产品流通的总成本、销售价格高以及冷冻干燥法所独有的优点来看，冻干食品在实际生产中具有很高的应用价值。
真空冻干食品的种类（1）蔬菜类：蒜、葱、蘑菇、香菜、芦笋、胡罗卜、黄花菜、豌豆、洋葱等。
真空冷冻干燥原理
真空冷冻干燥原理真空冷冻干燥是一种常用的生物制品、药品、食品、化工产品等领域的干燥方法。
它通过将物料在低温下冷冻固化，然后在真空条件下将固化的水分直接升华为水蒸气，从而达到干燥的目的。
本文将对真空冷冻干燥的原理进行详细介绍。
首先，真空冷冻干燥的过程可以分为三个主要阶段，冷冻阶段、升华阶段和干燥阶段。
在冷冻阶段，通过将物料置于低温环境下，使其水分迅速冷冻并形成冰晶。
接着，在升华阶段，将冷冻的物料置于真空环境下，通过提供足够的热量，使冰晶直接升华为水蒸气，从而去除物料中的水分。
最后，在干燥阶段，通过不断提高物料的温度和减小压力，使残留的水分得以彻底去除，从而完成干燥过程。
其次，真空冷冻干燥的原理主要依赖于两个基本的物理过程，冷冻和升华。
在冷冻过程中，物料中的水分会形成冰晶，从而减小了水分分子的活动性，使其不易挥发。
而在升华过程中，通过提供适当的热量和在真空条件下，冰晶直接升华为水蒸气，从而实现了水分的快速去除。
这两个过程的结合，使得真空冷冻干燥具有了高效、温和、不易引起热敏性物质的降解等优点。
最后，真空冷冻干燥的原理在实际应用中有着广泛的适用性。
它不仅可以用于生物制品、药品、食品、化工产品的干燥，还可以用于保护热敏性物质、维持产品的活性成分、延长产品的保质期等方面。
同时，真空冷冻干燥还可以避免了传统热风干燥所带来的高温、氧化、热敏性物质降解等问题，因此在现代工业生产中得到了广泛的应用。
综上所述，真空冷冻干燥通过冷冻和升华两个基本物理过程，实现了对物料的高效干燥。
其原理简单清晰，具有广泛的适用性，因此在各个领域都有着重要的地位。
希望本文的介绍能够帮助大家更好地理解真空冷冻干燥的原理，为实际应用提供参考。
真空冷冻干燥
⑶真空系统采用机械真空泵，有罗茨泵+油封泵及罗茨泵+罗茨泵+大气喷射+水环泵两种，两者主要区别是前 者不能抽水蒸汽，因此对冷阱效率要求较高，优点是能耗小，后者则正好相反，能抽吸少量水蒸汽，缺点是能耗 较大。
速冻
为了使物料内部的水分固化，通常还需要进行速冻。冻结的时间越短，物料冻结越快，其内部结晶越小，对 物料细胞机械损坏越小。因而需要根据实际生产选择合适的冻结速度。
真空干燥
真空干燥通常分为升华干燥和解析干燥2个阶段。升华干燥主要针对物料中的自由水;解析干燥主要是去除与 固体结合较强的吸附水。干燥过程中的真空度、温度和装盘厚度等直接影响着干燥的进程和产品的品质。
工艺
前处理 预冻
速冻 真空干燥
前处理
原料的来源和应用的不同，其前处理方式也不尽相同。如水果的预处理为挑选、清洗和切块，蔬菜还需进行 漂烫，而速食粥类还需进行蒸煮、装盘等。
预冻
原料预处理后一般要先进行预冻。这是由于物料内部水分较多时，若直接进行抽真空处理，会使溶解在水中 的气体因外界压力减小而逸出，形成气泡，导致原料内部和表面均出现空洞，影响感官品质。
真空Байду номын сангаас冻干燥技术是将含水物料冷冻成固体，在低温低压条件下利用水的升华性能，使物料低温脱水而达到 干燥的新型干燥手段。由于真空冷冻干燥技术在低温、低氧环境下进行，大多数生物反应停滞，且处理过程无液 态水存在，水分以固体状态直接升华，使物料原有结构和形状得到最大程度保护，最终获得外观和内在品质兼备 的优质干燥制品。目前，真空冷冻干燥技术已在许多领域得到了广泛的应用，尤其是将该技术用于食品加工可获 得高质量的脱水食品。
真空冷冻干燥技术原理简介
真空冷冻干燥技术原理简介一、真空冷冻干燥的定义与优点：制品经完全冻结，并在一定的真空条件下使冰晶升华，从而达到低温脱水的目的，此过程即称为冷冻干燥（Freeze-drying），简称冻干。
冻干的固体物质由于微小的冰晶体的升华而呈现多孔结构，并保持原先冻结时的体积，加水后极易溶解而复原，制品在升华过程中温度保持在较低温度状态下（一般低于-250C），因而对于那些不耐热的物质，诸如酶、激素、核酸、血液和免疫制品等的干燥尤为适宜。
干燥的结果能排出95~99%以上的水份，有利于制品的长期保存。
制品干燥过程是在真空条件下进行的，故不易氧化。
针对部分生化药物的化学、物理、生物的不稳定性，冻干已被实践证明是一种非常有效的手段。
随着生化药物与生物制剂的迅速发展，冻干技术将越来越显示其重要性与优越性。
二、医用冷冻干燥机的结构与功能简介：医用冷冻干燥机系由制冷系统、真空系统、加热系统、电器仪表控制系统所组成。
主要部件为干燥箱、凝结器、冷冻机组、真空泵加热/冷却装置等。
制品的冻干是在干燥箱中进行，干燥箱内搁板采用不锈钢板制成，内有媒体导管分布其中，可对制品进行冷却或热，干燥箱的后面装有真空传感器，它将真空度转变成电讯号，箱门四周镶嵌有密封橡胶圈，临用前可涂以真空硅脂保证箱体的密封。
凝结器最好为缠绕柱面式，不锈钢柱面外绕有多组冷气盘管，其工作温度低于干燥箱内制品的温度，最低可达-550C，从制品中升华出来的水蒸气能充分地凝结在与冷盘管相接触的不锈钢柱面的内表面上，从而保证冻干过程的顺利进行，光滑的柱面式结构最大的优点是容易清洁，在冻干结束后，可用电热将霜层除去。
旋片式真空泵用以对系统抽真空，在机械泵的进气口安装了一个带自动放气的电磁真空阀，它与旋片泵为同一电源控制，当停泵时，电磁阀门自动关闭，同时向真空泵内放气，既保护了真空系统，又防止了真空泵向系统返油。
在制冷系统中，二台2.2Kw的半封闭冷冻机并联使用，由风冷凝器出来的高压制冷剂液体（无氟制冷剂V55C），经过干燥过滤器及电磁阀到达毛细管，经节流后进入蒸发器，由于冷冻机的抽吸作用，使蒸发器内的压力下降，液体制冷剂吸收环境的热量而迅速沸腾蒸发。
真空冻干技术
真空冻干技术一、真空冻干技术原理真空冻干技术是利用真空环境下的低温作用，将水分直接从固态状态转变为气体状态，从而实现对物料的快速干燥。
其主要包括预冷冻、真空冷冻、干燥三个阶段。
1. 预冷冻阶段在这个阶段，物料经过预处理后，首先放入冷冻机内进行低温冷冻处理。
冷冻的目的是将水分快速从液态转变为固态，以减少冷冻干燥过程中对物料的热损伤。
在预冷冻过程中，控制物料温度降至冰点以下，并使水分部分冻结，以便后续真空冻结和干燥处理。
2. 真空冷冻阶段在预冷冻后，物料被转移到真空冻干设备内部进行真空冷冻处理。
在真空条件下，通过对物料的冷却，使其内部的水分快速转变成固态，并形成冰晶。
此时，通过减小压力，加快水分的汽化速度，从而实现水分由固体状态向气体状态的转变。
真空冷冻的过程中，需要严格控制温度和压力，在合适的环境条件下，实现水分的均匀汽化。
3. 干燥阶段在真空冷冻后，物料进入干燥阶段。
在这一阶段，通过提高温度和减小压力，促进冰晶的快速升华。
在升华的过程中，水分从固态转变为气体，从而实现对物料的快速干燥。
干燥阶段需要严格控制温度、压力和空气流速等参数，以确保物料在干燥过程中的品质和产量。
总的来说，真空冻干技术利用真空环境下的低温、减压作用，将水分通过冷冻、汽化的方式快速从固态转变为气态，以实现对物料的快速干燥。
其原理简单清晰，操作方便，被广泛应用于食品、医药、化工等领域。
二、真空冻干技术的应用领域真空冻干技术在食品、医药、化工等领域有着广泛的应用。
下面将分别介绍其在各个领域的应用情况。
1. 食品领域在食品加工中，真空冻干技术被广泛应用于冻干食品的生产。
通过真空冻干技术，可以保留食品原料中的各种营养成分、色、香、味等特点，同时实现对水分的快速干燥，延长食品的保质期。
冻干食品制品种类繁多，包括水果、蔬菜、肉类、海鲜等，广泛受到消费者的喜爱。
2. 医药领域在医药生产中，真空冻干技术主要用于药品的生产和保鲜。
通过真空冻干技术，可以有效保留药品中的活性成分，同时减少药品的质量损失和氧化反应。
真空冷冻干燥技术
真空冷冻干燥技术
真空冷冻干燥技术是一种新型的干燥技术，它将物质在真空状况下冷冻，然后以低温进行干燥，从而达到保持物质原有外观及性能的目的。
这种技术在食品、药品等行业应用较为广泛，值得深入研究。
真空冷冻干燥技术的基本原理是：在真空状态下，将物质迅速冷冻，使物质中的水分迅速凝固，从而使物质中的水分形成小晶粒，有效地避免了物质在干燥过程中受到温度变化影响，从而达到保持物质原有状态的目的。
真空冷冻干燥技术的优点是：首先，这种技术的运行速度比传统干燥技术要快得多，能够有效提高工作效率；其次，它可以有效地防止物质在干燥过程中受到温度变化的影响，从而保持物质的原有外观和性能；再次，它可以有效地防止物质中的有害物质蒸发，从而有效提高产品的质量；最后，它可以有效地减少污染，从而更好地保护环境。
然而，真空冷冻干燥技术也存在一定的缺点，其中最重要的是设备成本较高，并且需要专业技术人员来操作，这会增加企业的运营成本。
真空冷冻干燥技术是一种新型的干燥技术，具有许多优点，但也存在一定的缺点，因此，在实际应用中，应当根据具体情况来选择合适的技术，以满足企业的需求。
冷冻真空干燥原理,系统构成及其功能特点
冷冻真空干燥原理,系统构成及其功能特点
冷冻真空干燥是一种通过低温和真空条件下将水分从物体中蒸发出来的干燥方法。
其原理是利用冷冻技术，将物体冷却至低温，使水分结冰，然后在真空条件下通过升温使冰直接蒸发为水蒸气，从而实现干燥的目的。
冷冻真空干燥系统主要由以下几个组成部分构成：
1. 冷冻机组：用于提供低温环境，通常采用制冷剂循环系统，通过压缩机、蒸发器和冷凝器等组件实现冷却作用。
2. 真空系统：用于提供真空环境，通常采用真空泵和真空容器等组件，通过抽气将系统内的气体抽除，从而形成真空。
3. 控制系统：用于对整个干燥过程进行控制，包括温度、压力和时间等参数的设定和监控。
冷冻真空干燥系统的功能特点包括：
1. 高效干燥：通过低温和真空条件下的干燥方式，能够快速、高效地将水分从物体中蒸发出来，干燥效果好。
2. 保持物体品质：由于在低温和真空条件下进行干燥，可以避免物体受热或氧化等损伤，能够更好地保持物体的原有品质。
3. 广泛适用性：冷冻真空干燥系统适用于各种不同类型的物体，包括食品、药品、化工品等，具有广泛的应用领域。
4. 自动化控制：通过控制系统实现对整个干燥过程的自动化控制，可以减少操作人员的工作量，提高生产效率。
5. 环保节能：由于采用低温和真空条件下的干燥方式，能够减少能源的消耗，对环境友好，具有节能的特点。
真空冷冻干燥技术的原理
真空冷冻干燥技术的原理宝子，今天咱来唠唠一个超有趣的技术——真空冷冻干燥技术。
你有没有想过，那些干巴巴的水果干、冻干咖啡啥的，是怎么保留住原本的风味和营养的呢？这就全靠真空冷冻干燥技术啦。
这技术啊，就像是给食物施了一个神奇的魔法。
它的第一步呢，就是冷冻。
想象一下，把要处理的东西，不管是新鲜的水果、美味的肉类，还是香浓的咖啡液，一股脑儿地放进超低温的环境里。
就像把它们送到了一个超级冷的冰雪王国，温度低到能让里面的水分都变成冰。
这时候的食物啊，就像是被冰魔法封印住了一样，整个都冻得硬邦邦的。
然后呢，就到了关键的真空环节。
这个时候，就像是把这些被冰冻的食物放到了一个与世隔绝的小宇宙里，这个小宇宙里没有空气，也就是真空状态。
为啥要这样呢？因为在真空的环境下啊，冰就开始不安分啦。
冰会直接从固态变成气态，这个过程有个很专业的名字，叫升华。
你看，这多神奇啊，都不经过液态这个阶段，就像冰直接变成了小云朵飞走了一样。
而且啊，在这个真空的小宇宙里，因为没有空气捣乱，这个升华的过程可以很顺利地进行。
那你可能会问啦，这和普通的干燥有啥区别呢？宝子啊，这区别可大了去了。
普通的干燥方法，像是晒干或者烘干，那是通过加热把水分弄出去的。
但是这样一来啊，很多东西就会因为加热而发生变化。
比如说水果，加热可能会让它的颜色变得不好看，营养也会流失不少呢。
但是真空冷冻干燥就不一样啦，因为它是靠升华来去掉水分的，所以能最大程度地保留食物原本的样子、味道和营养。
你看那些冻干的水果干，吃起来就和新鲜水果的味道很接近，还脆脆的，特别好玩。
而且啊，因为水分都被去掉了，这些冻干的东西还特别容易保存，不用放在冰箱里，只要放在干燥的地方，就能放很久很久。
再说说冻干咖啡吧。
新鲜的咖啡液经过这个真空冷冻干燥技术处理后，就变成了那种很方便保存和携带的咖啡粉。
等到你想喝的时候，只要加上水，就能还原出咖啡原本的香气和味道，就好像把咖啡的灵魂都锁住了一样。
这真空冷冻干燥技术啊，就像是一个贴心的小管家，小心翼翼地呵护着食物的每一个小细节。
真空冷冻干燥技术
真空冷冻干燥技术一、介绍真空冷冻干燥是利用冰晶升华原理,先将物料冻结到共晶点温度以下,使水分变成固态的冰晶,然后在高真空度的室内使物料温度保持在三相点以下,再传给予物料必需的升华热,物料中的水分将由冰晶直接转化为水蒸汽,在蒸汽压的推力下排出,再用真空系统中的水汽凝结器将水蒸汽冷凝而除去,从而获得干燥制品的技术,所以真空冷冻干燥又叫升华干燥。
真空冷冻干燥系统主要由制冷系统、真空系统、加热系统和控制系统等组成。
由于干燥过程是在高真空度、低温条件下进行的,因而真空冷冻干燥过程中食品不易氧化,可保留原有的物质结构和外观形态,不会发生收缩和龟裂,也不会造成表面硬化。
真空冷冻干燥的食品有以下一些特点: ①可确保食品中蛋白质、维生素等各种营养成分,特别是那些易挥发热敏性成分损失少,因而能最大限度地保持原食品的色、香、味。
②外观完整、不收缩、产品质地特脆,略压即碎。
③冻干制品水分含量极少,含水量≤5 % ,因而包装后可常温贮存和运输。
密封包装后不需添加任何抗氧化剂,就可在常温下保存。
由于脱水后重量轻、方便运输,所以经营成本及费用低,效益好。
④食用方便。
冻干食品有海绵一样的疏松组织,只要用水浸泡,即可恢复原来的形状和形态。
复水后的食品无论其外观色泽和形态以及口味都与冻干前差异不大,复水率可达90 %以上。
由于冻干食品在生产前处理过程中就已冲洗干净、切好,对直接食用和烹调十分方便。
有些冻干食品不经复水就可以食用,香脆可口。
二、举例1.荔枝果肉真空冷冻干燥工艺（1工艺流程新鲜荔枝→冷藏→挑选→清洗→消毒→去壳→脱核→护色→预冷→预冻→真空冷冻干燥(升华干燥)→整理→杀菌→包装→入库1、1预冻速率对产品品质的影响预冻是先对荔枝果肉进行冷却,将其温度降到共晶点以下,使其中水分全部冻结成冰晶,从而保证经真空冷冻干燥后的荔枝果肉产品具有良好的形态、质构和复水性。
预冻过程的快慢对产品品质有很大影响。
当采用慢速冷冻时,由于组织细胞外溶液浓度低,结晶首先在细胞外发生,而此时细胞内水分仍以液态存在,会向细胞外的冰晶转移,使冰晶体积增大。
真空冷冻干燥设备
真空冷冻干燥设备前言真空冷冻干燥设备是一种广泛用于食品、药品、生化制品等领域的高效干燥设备。
本文将介绍真空冷冻干燥设备的工作原理、主要组成部分以及应用领域。
工作原理真空冷冻干燥设备利用了冷冻和真空两个重要技术，通过控制温度和压力，将被干燥物质中的水分直接转变为固体态而绕过液体态。
其工作原理如下：1.冷冻：将被干燥物质置于低温环境下，使其水分形成冰晶。
冷冻过程中，温度通常控制在接近零下40摄氏度左右。
2.真空：将冷冻的物质放置在真空环境下，利用低压力使冰晶在固态和气态之间直接转化，即从冰直接转化为水蒸气，通过直接升华的方式将水分从物质中除去。
3.加热：在真空冷冻过程中后期，可以适当加热被干燥物质，促进水分的升华，加速干燥速度。
4.冷凝：通过提高环境温度，使水蒸气重新凝结成水，以保证真空环境中的相对湿度较低。
主要组成部分真空冷冻干燥设备由以下几个主要组成部分构成：1.冷冻系统：包括压缩机、蒸发器、冷凝器等。
压缩机提供制冷剂，将冷冻系统内的气体压缩成高温高压气体，然后通过蒸发器放热，使气体冷却并液化，最后通过冷凝器释放热量。
2.真空系统：由真空泵和气体溶解装置组成。
真空泵负责将设备内部的空气抽出，创建真空环境。
气体溶解装置用于去除冷冻过程中产生的水蒸气。
3.控制系统：用于控制设备的温度、压力、时间等参数。
通过设定合适的参数，实现对设备的自动控制和操作。
4.储料系统：由储料箱和送料机构组成，用于加入待干燥物料。
5.冷凝器：用于将水蒸气重新凝结成水。
冷凝器通过提供足够的冷却面积和冷却介质来实现冷凝作用。
应用领域真空冷冻干燥设备广泛应用于以下领域：1.食品行业：包括水果、蔬菜、肉制品等的干燥，通过真空冷冻干燥可以保留食品的原有营养成分和口感。
2.药品行业：用于药物的干燥和稳定保存，真空冷冻干燥可避免药物的化学变化和微生物污染。
3.生化制品：包括酶、激素、抗体等生化制品的干燥，真空冷冻干燥可保持产品的活性和稳定性。
操作05 真空干燥(解析版)
专题一实验中的减压操作操作05 真空干燥（一）真空干燥器原理真空干燥器如下图，干燥器顶部装有带旋塞开关的出气口，由此处抽气后，可使干燥器内压力降低并趋于真空因而可以提高干燥效率。
（二）装置（三）真空恒温干燥箱原理对于一些在烘箱或一般干燥器中干燥都未能满足要求的样品，可用真空恒温干燥箱（下图）干燥。
其优点是干燥效率高，能除去晶体中的结晶水或结晶醇，同时由于装置内抽真空，几乎没有氧气的存在，因为也可以防止物质被氧化。
经过纯化准备进行分析鉴定（元素定量、波谱鉴定等）的样品均需在真空恒温干燥器中真空干燥2h以上，彻底除去样品中可能存在的有机溶剂结晶水或结晶醇。
（四）真空恒温干燥箱实物图（五）高中习题中的体现1．氯化亚铜是一种重要的化工产品，常用作有机合成催化剂，还可用于颜料、防腐等工业，它不溶于H2SO4、HNO3和醇，微溶于水，可溶于浓盐酸和氨水，在潮湿空气中易水解氧化成绿色的碱式氯化铜[Cu2（OH）3Cl]。
以海绵铜（主要成分是Cu和少量CuO）为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下：（1）写出溶解过程中发生的氧化还原反应的离子方程式：_________________________________________ （2）还原过程中发生的主要反应的离子方程式：_________________________________________。
（3）析出的CuCl晶体水洗后要立即用无水乙醇洗涤，在真空干燥机内于70℃干燥2h，冷却密封包装。
70℃真空干燥、密封包装的原因是__________________________________________。
（4）写出氯化亚铜在空气中被氧化的化学方程式________________________________________（5）如图是各反应物在最佳配比条件下，反应温度对CuCl产率影响．由图可知，溶液温度控制在60℃时，CuCl产率能达到94%，当温度高于65℃时，CuCl产率会下降，其原因可能是___________________________。
冷冻真空干燥机工作原理
冷冻真空干燥机工作原理
冷冻真空干燥机（Freeze Dryer）是一种用于将物质冷冻并在真空环境下去除水分的设备。
其工作原理涉及三个主要步骤：冷冻、真空干燥和再加热。
以下是冷冻真空干燥机的基本工作原理：
1. 冷冻阶段：
-首先，将待干燥的物质放置在冷冻真空干燥机的冷冻室中。
-冷冻室内含有冷冻液（通常是乙二醇或其他制冷剂）。
-利用冷凝器或制冷机，将冷冻液通入冷冻室，将物质迅速冷冻至较低的温度，通常在零下30摄氏度至零下50摄氏度之间。
2. 真空干燥阶段：
-在冷冻状态下，将冷冻室内的压力降低，建立真空环境。
-启动真空泵，将冷冻室内的空气抽除，降低压力，促使冰的升华。
-此时，水分在冷冻的状态下从物质中蒸发，并以冰的形式凝固在冷凝器上。
3. 再加热阶段：
-一旦大部分水分已经升华并凝固在冷凝器上，进入再加热阶段。
-提高冷冻室的温度，以使残余的冰和水分升华，并以蒸汽的形式从物质中脱离。
-同时，通过控制真空泵的运行，维持真空状态，使水分更容易从物质中蒸发。
通过这一系列的步骤，冷冻真空干燥机成功地将水分从物质中去除，而且由于在低温和真空环境下进行，可以最大限度地保持物质的结构和活性，适用于许多需要保持原样的生物制品、药品、食品和其他敏感物质的干燥过程。
第五章 冷冻真空干燥技术
OC 线能向下延伸为虚线OD曲线，是过冷水与水蒸气平衡共存曲线；这种状态 是一种不稳定的状态，称为“亚稳状态”。
7
⑶ 单相区 p 相图中的三个区域为单相区， B
AOB区是固相区，BOC 区是液相
区，AOC区是气相区。
固相区 液相区 C
D
O
若我们继续对气－液平衡体 A
气相区
T
系进行增加压强（或升温）实
链霉素、苯巴比妥纳、激素类及药用酶等制剂。 • 2.在药物剂型方面的应用 • 主要是解决药物剂型不稳定的问题，可以解决在乳剂和混悬剂中出现的
油滴、粒子发生沉降絮凝等现象,保持良好的分散状态。 • 3.可使固体药物粒度减小 • 可以较好地解决固体药物的分散,不但使药物粒度减少,而且能够改善疏
水性药物的溶解性能,增加它们的溶解度
第五章 冷冻真空干燥及冻干 保护剂
1
冷冻干燥技术的发展历史
英国科学家华莱首斯次顿实首现次血发清明的冷用冻于干为燥军队保其存他青产霉业素相及继血应浆用冷冻干燥技术
1909年
1935年
1950年
1813年
1933年
1940年
1980年
沙克尔首次对生物制品引进起行各冻国干学者的重各视种与形研式究的冷冻干燥设备相继出现
• 生物行业的应用：动物的器官、组织；鲜花等植物类的等亦用此法干燥 保存。
四、冷冻真空干燥过程
真空冷冻干燥流程可知，该过程可粗略地分为预冻、 升华、解析三个主要步骤，其中升华和解析是在真空条件 下进行的。
①制品的冻结（预冻）：将制品冻结成固态。 ②第一阶段干燥（升华干燥）：将制品中的冰晶以升华方式除去。 ③第二阶段干燥（解析干燥）：将残留于制品的水分在较高温度下蒸发一 部分，使残余水分达到预定要求。 ④密封包装：已干制品一般应在真空或充惰性气体条件下密封包装，以利 于储存。
真空冷冻干燥原理
真空冷冻干燥原理
真空冷冻干燥是一种将液体或湿润固体材料从冷冻状态转变为蒸发状态的过程。
它通过在冷冻条件下使水或其他溶剂从物质中蒸发，从而将物质中的水分或溶液去除，使其变得干燥。
真空冷冻干燥的原理是利用低温下的冷冻作用和真空环境下的蒸发作用。
首先，将待处理的物质放置在真空冷冻干燥设备中，设备会将物质冷冻至低温，使水分分子凝结成冰晶。
然后，通过加入低压真空环境，将设备内的压力降低，利用气体分子由高浓度向低浓度扩散的原理，使冰晶直接由固态转变为气态，即通过升华的方式蒸发。
在此过程中，真空冷冻干燥设备会通过除湿系统将蒸发出的水分从设备中排出，从而实现干燥的目的。
真空冷冻干燥的优点在于能够保持物质的原始形态，避免其发生物理或化学变化。
由于在低温下进行，使得水或其他溶剂从物质中蒸发时，不会对物质的结构和性质产生明显的影响。
另外，真空冷冻干燥还能有效地防止细菌或微生物的生长，保证物质的持久稳定性。
总之，真空冷冻干燥通过低温冷冻和真空条件下的蒸发作用，将物质中的水分或溶液去除，实现对物质的干燥处理。
这种方法能够保持物质的原始形态和性质，并有效延长物质的使用寿命。
真空冷冻干燥的原理
真空冷冻干燥的原理
真空冷冻干燥(Vacuum Freeze Drying)是一种将物质在低温下冻结，然后在真空状态下加热，使水分直接从冰升华成水蒸气的干燥方法。
其基本原理包括以下步骤：
1. 预冻：将待干燥的物质放置在低温下(通常为-40℃至-80℃)冻结，形成稳定的冰晶。
2. 真空干燥：将冻结的物质放入真空室中，加热使温度升高，同时真空泵将真空室内的气体抽出，创造一个低气压的环境。
在低温、低气压的条件下，水分从冰晶中直接升华成水蒸气，通过冷凝器将水蒸气捕获并排出。
3. 解析干燥：经过真空干燥后，物质表面仍然可能残留一些水分，需要通过解析干燥进一步去除。
通过降低冷凝器的温度，使水蒸气凝结并去除，同时保持真空室内的压力在较低水平，使残留水分能够迅速升华。
4. 复温：将干燥后的物质恢复至常温，使其恢复原有的物理、化学性质。
真空冷冻干燥的优点包括：
1. 可以在低温下进行干燥，能够保留物质的热敏性和生物活性。
2. 干燥后的物质具有较长的保存期，因为其含水量低，且干燥环境能够防止微生物滋生。
3. 干燥过程在真空下进行，能够防止氧化对物质的影响。
4. 干燥后的物质具有较高的再水化能力，即在需要时能够快速恢复其原有的物理、化学性质。
但是，真空冷冻干燥设备成本较高，且需要较大量的能源来维持低温、真空和加热条件，因此在实际应用中需要考虑经济成本和能源消耗的问题。
真空冷冻干燥的原理和过程
真空冷冻干燥的原理和过程真空冷冻干燥是一种将物质从液态转化为固态的过程，其中水分子从冰冻状态下直接转化为水蒸气，而不经过液态状态的干燥方法。
它已经广泛应用于食品、药品、生化制品、植物提取物等领域。
真空冷冻干燥的原理是将液态物质在低温下冷冻，然后将固体物质在低压下加热，使水分子从固态状态下蒸发到真空环境中。
在真空环境下，水分从固态蒸发，而不经过液态阶段的过程称为升华。
升华的过程中，水分子脱离了物质表面，直接从固态转化为气态。
真空冷冻干燥的过程可以分为三个步骤：冷冻、真空和加热。
第一步：冷冻在冷冻阶段，液态物质被冷冻成固态。
最初的冷冻温度应低于物质的玻璃转变温度，以确保固态的形成。
这个温度通常是低于-40°C。
在此阶段，水分子被冻结在物质的结构中，形成冰晶。
冰晶的大小和形状对后续干燥的速度和质量有很大的影响。
第二步：真空在真空阶段，干燥室中的压力降至非常低。
这个过程被称为脱水。
在这个阶段，冰晶中的水分子直接从固态转化为气态，即升华。
这个过程需要足够的时间和温度来完成。
第三步：加热在加热阶段，干燥室中的温度升高，以加速升华过程。
在这个阶段，干燥室中的温度应高于物质的玻璃转变温度，以使升华过程更加完全。
当水分子从固态升华时，它们通过真空泵排出干燥室，最终被收集和处理。
真空冷冻干燥的优点是可以保留物质的原始性质，如营养成分、药效等。
在干燥过程中，水分子直接从固态转化为气态，因此不会损失水分子及其它挥发性成分。
由于物质在低温下处理，因此可以减少热敏性物质的分解和氧化反应。
此外，真空冷冻干燥可以提高物质的稳定性和保存期限。
真空冷冻干燥是一种高效、节能和可靠的干燥方法，可以广泛应用于食品、药品、生化制品和植物提取物等领域。
随着技术的不断发展和改进，真空冷冻干燥将继续成为干燥领域的重要工具。
冷冻真空干燥技术
B
点”。
⑵ 连线
OA 线是冰与水蒸气两相平衡共存曲线， 又称为“升华曲线”；它表示固－气平衡时， 温度与蒸气压的对应关系。
固相区 液相区 C
D
O
A
气相区
T
水的平衡相图(p－T图)
OC 线是水蒸气与水两相平衡共存曲线，又称为“蒸发曲线”；它表示气－液
平衡时，温度与蒸气压的对应关系。
OB 线是冰与水两相平衡共存曲线，又称为“熔化曲线”；表示固－液平衡时， 温度与蒸气压的对应关系。
水的平衡相图(p－T图)
验，则会得到水的超临界区。
其中，C点就是临界点。
当水的气－液平衡曲线(OC线)达到临界点(C点)后，平 衡体系的性质变得均一，气－液相界面消失，体系不在分 为气体和液体。
2. 真空冷冻干燥原理 p
真空冷冻干燥就是先将固体湿料冷
B
冻到“三相点”以下，使湿料中的水
固相区 液相区 C
因此，进行真空冷冻干燥操作前，须根据具 体的干燥产品测定出预冻的最优速率，控制预冻 操作。
③ 预冻时间
预冻时间与预冻速率是相关的，可根据冻干物料种 类及冷冻设备情况确定。
例如：对细胞悬浮液进行冷冻。 若预冻时间缓慢，悬浮液大量的冰生成，会使细胞挤 在冰空隙中；空隙中，因冰的形成使溶液浓缩，迫使细 胞内水渗透出，造成细胞内细胞质的浓缩，不易结冰。 同时，冰的形成还将迫使细胞变小、变形。 若进行快速预冻，则可形成胞内冰。一般来说，冷冻 速度越快，温度越低，胞内冰的形成越多。 恰当的预冻时间除了须考虑冻干物料的种类外，还须 保证在抽真空前物料已冻实，不至于因抽真空使物料冒 出容器。
注意：若升华时提供的热量如果过多，会导致冰熔化，改 变相变化路线，使干燥产品性状受到严重影响。
冷冻真空干燥保藏法的原理
冷冻真空干燥保藏法的原理
冷冻真空干燥保藏法，又称冷冻干燥保藏法，简称冻干法，是一种常用的微生物保藏方法。
其原理是在低温下快速将含菌样品冻结，然后在减压条件下抽真空，使水分子直接从固态升华到气态，从而实现对样品的干燥保藏。
具体操作过程如下：首先，将需要保藏的菌悬液或孢子悬液制备成适当的浓度，并添加适量的保护剂以提高菌种稳定性。
接着，将样品装入安瓿管中，并在低温下快速将含菌样品冻结。
然后，将安瓿管置于真空干燥设备中，在减压条件下进行抽真空处理。
由于水分子直接从固态升华到气态，无需经过液态，因此可以有效地避免菌种在干燥过程中的损伤。
最后，将干燥后的菌种管放置在4℃或-20℃的低温环境中保存。
冷冻真空干燥保藏法的优点在于能够有效地保存菌种，且保存时间较长，一般可达到几年或几十年。
此外，该方法还具有较高的保藏效果，菌种在复苏后仍具有较高的活力和生长能力。
因此，冷冻真空干燥保藏法被广泛应用于微生物学、生物制品和医药研究领域。
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冷库中真空干燥技术详解我国果菜品种多，种植面积大，冷藏库容量也有很大的增加，但冷藏技术仍以普通冷藏为主。
果菜采后损耗大，贮藏品质不高，有的地区又盲目投产气调库，造成投资浪费。
本文介绍了目前世界上几种先进冷藏技术的特点和适应性，提出应根据果菜品种和保鲜要求，选择适当的冷藏方法，才能达到良好的保鲜效果和经济效益。
关键词：真空冷冻干燥保鲜冷藏技术我国果菜品种多，种植面积大，冷藏库容量也有很大的增加，但冷藏技术仍以普通冷藏为主。
果菜采后损耗大，贮藏品质不高，有的地区又盲目投产气调库，造成投资浪费。
本文介绍了目前世界上几种先进冷藏技术的特点和适应性，提出应根据果菜品种和保鲜要求，选择适当的冷藏方法，才能达到良好的保鲜效果和经济效益。
果菜保鲜冷藏加工我国是农业大国，是世界上蔬菜种类最多、种植面积最大的国家。
目前，人们的饮食已由温饱型向营养型过渡，而经济发达国家已进入了以保健食品为主的时期[1]；保鲜果菜的需求量、消费量大幅增长，新一轮农业结构调整为果菜生产提供了良好的发展机会。
果菜易变质和腐败，在无保鲜处理的情况下，收获后的损耗率达20％以上；果菜无保鲜贮运进入城市，又会给城市增添大批的生物垃圾，造成能源和人力的浪费。
因此，加强果菜保鲜工作，逐步做到果菜采后预冷、加工、包装和保鲜，实现净菜上市，是"菜蓝子工程"实施过程中一个重要环节；另外，我国加入WTO后，将取消农产品的补贴，农产品要在国际农业贸易自由化市场中生存并发展，也必须提高农产品的品质；除了从选种、育种、种植方面改良外，还需对农产品进行适当保鲜加工，保证贮运后农产品的品质、增加农产品在国内、国际市场上的竞争能力。
冷藏加工是对农产品的物理加工过程(不加任何添加剂和化学物品)，合理选择冷加工工艺可最大限度地保存食品的营养成分和色、香、味、形，满足人们对绿色食品的需求。
我国果菜的冷藏始于1968年，三十年来冷库数量及总容量有了较大的发展，但目前仍以普通冷藏库为主，应用真空预冷、湿冷预冷、气调贮存、减压低温贮存等先进的冷加工技术的冷库为数不多，影响了果菜保鲜质量和市场竞争力；另一方面，有些地区不顾产品特点，盲目投产气调冷藏库，造成投资浪费[2]。
随着国民经济的高速发展，人民生活水平的不断提高，以及日益扩大的果菜出口贸易，无疑对果菜冷藏工艺提出更高的更求，我们应吸取国外的先进技术，同时根据果菜品种特点和保鲜要求选择合适的冷藏加工工艺，以获得良好的经济效益，使果菜保鲜加工质量更上一个台阶。
一、预冷新鲜果菜采收后是仍然有生命的有机体，仍进行着旺盛的呼吸和蒸发，分解和消耗自身的营养成分，并放出呼吸热；同时，新鲜果菜从田间采收后还要释放大量的田间热，两者令摘后果菜周围的环境温度迅速升高，加速成熟衰老，随之鲜度和品质明显下降。
因而必须在果菜采收后的最短时间内，在原料产地，将其冷却到规定的温度，使果菜维持低生命水平，延缓衰老，这一冷却过程称之为预冷。
目前在国外经济发达国家，已把预冷作为果菜采收后加工的第一道工序。
果菜预冷的方法有空气预冷、冷水预冷、冰预冷、真空预冷和湿冷预冷五种。
前三种我国已有应用，后两种起步比较晚，应用较少。
空气预冷方法简易，成本低，是早期普通的冷却方法，但冷却速度慢，一次需12-24小时，易造成果菜表面干缩。
冷水预冷设备简单，操作方便，冷却速度快，无干耗，成本低，缺点是果菜易受冷却水中细菌的污染，并造成水溶性营养成分的流失。
由于冰的吸热量大(与冷水相比)，所以冰预冷冷却速度快，食品无干耗，但制冰设备占地面积大，初投资高，一般只用于水产加工或冷藏运输。
果菜类采用冰预冷，温度不易调节，容易造成冷害，温度也不易均匀，一般少用[3]。
湿冷预冷是采用机械制冷、蓄积冷量的方法得到0.5℃的冷水，然后通过换热器使库内空气与冷水进行直接接触的热、质交换，获得接近冰点温度的高湿空气，再经强制通风用这高湿空气来冷却物料，冷却速度比常规空气冷却方法快1倍以上[2]；保鲜效果好，能同时提供高湿、低温而利于果菜贮藏的综合条件；可以有效地抑制生物体的呼吸作用和微生物的繁殖，防止物料在冷藏期间失水萎蔫，有利于保持果菜的新鲜程度；适用于多数果菜的预冷和储藏保鲜，果菜对湿冷预冷方法的适应率高于空气冷却、冷水冷却和真空冷却方法[2]；湿冷系统采用间接冷却方法，具有蓄冷作用，可降低制冷机组装机容量，电能消耗低；湿冷保鲜库造价低，产品可随进随出，使用方便。
湿冷系统目前主要用于果菜的预冷和短期保鲜贮藏(1～2周)，鱼、肉的微冻保鲜，要实现长期保鲜，还需设紫外线照射等其它杀菌消毒的辅助手段。
真空预冷就是将果菜放在真空预冷室内，用真空泵抽真空，造成一个低压环境，使果菜内部水份得以蒸发，由于吸收蒸发潜热，果菜自身被冷却。
真空预冷方法冷却速度快，失水少，一般在20-30分钟，就可将果菜冷却到3℃，而果菜自身只失去1-3％，的水分，冷却均匀，无污染，保鲜效果最好，缺点是成本较高，对于有较大表面积的叶菜、鲜花类及细胞组织疏松的草莓、芹菜等冷却效果极佳；但对于表面积较小，表皮厚、组织较致密的果菜，如黄瓜、番茄、马铃薯等，水分蒸发困难，冷却速度慢，加工成本高[4]。
经预冷→冷藏加工的果菜具有鲜活程度高，无需解冻、复水，食用方便等优点，适用于短距离或短期保鲜的食品。
为降低加工贮运成本，国内销售果蔬传统的保鲜方法是：空气预冷→高温冷藏，由于蔬菜表面积大，表面组织疏松，空气预冷时间长，令蔬菜长时间处于强呼吸状态，易造成蔬菜干萎、变黄，对低值产品，较经济的做法可改用湿冷空气预冷或冷水预冷。
加工价值高的名优品种或出口果菜，采用真空预冷具有很好的经济效益和社会效益，是最好的预冷保鲜方法。
二、速冻食品速冻是指食品降温时，30分钟内迅速通过最大冰晶生成带，并使中心温度达到-15℃以下。
速冻食品分速冻果蔬食品、速冻畜禽食品、速冻水产食品及速冻调理食品等。
速冻水产食品随着国内水产资源衰减，加工前景不妙；国外消费者认为畜禽食品高蛋白、高脂肪，长期食用造成令人担扰的肥胖病、速冻畜禽食品受到冷落；而速冻果蔬食品与速冻调理食品消费量持续高速增长。
速冻食品加工工艺过程包括：前处理→预冷→速冻→包装→低温冷藏。
速冻食品与普通冻结食品相比，由于冻结速度快，冰晶数量广，粒子小(直径要求在100μm以下)，分布均匀，不会损伤细胞组织，当食品解冻时，冰晶融化的水分能迅速被细胞所吸收而不至于产生汁液流失。
因此，速冻食品能最大限度地保持了天然食品原有的新鲜度、色泽和营养成份。
速冻后食品在-18℃低温下贮藏，比预冷-冷藏加工的食品保鲜贮藏时间长，长期冷藏成本低，是目前世界上采用最多的一种长期冷藏保鲜方法。
适用于需长时间贮存的食品，如出口日本的果菜[5]。
速冻果菜必须注意冷藏、运输、销售及家庭贮存等环节，始终保持在-18℃以下的恒定低温下，避免由于温度波动造成冰晶长膨大而破坏细胞组织。
速冻果菜亦要重视解冻方法，使果菜不会在解冻时造成质量下降，利用微波内部加热方式，解冻速度快，能使冻品较均匀地整体加热升温，且可比常规解冻方法有更佳的加工状态[6]。
三、真空冷冻干燥西欧以进口脱水蔬菜为主[5]，脱水蔬菜可以直接加入方便食品中，作为方便面、方便米饭等方便食品配餐佐料，也可作为进一步深加工的原料。
脱水蔬菜的加工工艺如下：前处理→干燥→包装→贮存。
脱水蔬菜的干燥方法有热风干燥、远红外干燥、微波干燥、真空冷冻干燥及膨化干燥等。
真空冷冻干燥是将切制好的物料在密封的容器内冻结，使所含的水变成冰，然后在较高真空度下加热，使物料内部的冰晶直接升华成水蒸气排出的干燥方法。
与其它干燥方法相比，真空冷冻干燥技术的优点是热量消耗少，复水时间短，还原性质好，干燥后产品的营养成分、色泽、味道、形状等变化小，避免了因传统脱水方法而带来的变色、变味、成份流失、干缩无法还原等缺陷，其产品质量高[7]。
当前国际上脱水蔬菜正向真空冷冻脱水蔬菜发展，缺点是设备较复杂，加工成本昂贵。
但真空冷冻干燥后的产品重量轻(失去95％-97％的水分)，运输方便，干后物料中缺水，细菌不能生长繁殖，包装后可在常温下长时间贮存，达1至数年[8]，其贮运费用低，一定程度上补偿了加工费昂贵的不足，是当今食品保鲜中的最佳方法之一。
适用于需要长期贮存或远途运输的产品以及旅游、登山、航海、宇航等食品的加工；含脂肪过多的食品不易冻干[8]，不宜选用。
四、气调保鲜气调冷藏是在冷藏的基础上对果菜贮藏环境的气体成份进行人工控制，从而取得果菜贮藏的更佳效果的冷藏方法。
气调冷藏已被公认为目前世界上最先进的果蔬保鲜贮藏方法。
与普通冷藏相比，其贮存期延长1倍，果蔬出库后摆架期可延长至21-28天，是普通冷藏的3-4倍?琜9]，使果蔬保持鲜度的脆性，营养成份及硬度、色泽、重量等与新采摘状态相差无几，具有极佳的贮存效果。
气调库贮存的产品需采用整进整出的进出库方式，对大批量、长时间贮存的果蔬(如反季节销售产品，用于渡淡的产品)用专用气调冷藏库贮存，易于对贮存环境进行气体成份检测和调控。
但由于气调库房比普通冷库造价高，需增加价格昂贵的气调成套设备，目前国内气调贮存仅用于苹果、梨等需长期贮存及在普通高温库难以贮存的弥猴桃等水果品种。
对于品种繁多，批量小，短期保鲜贮藏的即销果菜也可采用：预冷→真空包装或气调保鲜包装→高温冷藏(0～4℃)的加工工艺；其小包装可直接摆架(冷藏柜)销售。
真空包装技术与设备已较成熟，气调保鲜包装的保鲜期是真空包装的2～2.5倍，在20天左右，我国已研制出多种气调包装机投放市场[10]，在包装速度方面有待进一步提高。
气调保鲜包装同样适用于鲜花和冷却肉。
近年来随着生活水平的提高，国内贸易市场冻结肉销售量有所下降，冷却肉成为新的消费要求，经冷空气强制冷却的冷却肉采用真空包装或气调保鲜包装，其货架期可达两至三周，可满足省内外贮运销售要求，较之冻结肉有更佳的保鲜效果和低成本。
五、减压贮藏保鲜减压贮藏保鲜也称低压贮藏保鲜或真空贮藏保鲜，是气调贮藏的发展，是将果菜及其它鲜活食品置于密闭库房(容器)内，在降温的过程中将贮藏库(容器)内的空气抽出，进行减压降氧，随着压力的不断降低，一些对贮物有害的气体(如乙稀)也随之减少或基本消失，为果菜的长期贮藏保鲜创造了有利的条件。
与气调贮藏不同的是，减压贮藏只改变贮藏环境中空气的总含量和密度，不改变空气成分和组合比例。
减压库在正常运行中可同时和连续完成真空预冷、减压冷藏过程，减少了贮藏工艺环节；由于库内所贮果菜无需气密包装，库内可很方便的采用臭氧连续消毒，灭菌、抑霉[11]，满足了果菜贮藏中：低温、高湿、低氧、高效防腐的四大要素，贮藏保鲜期比普通冷藏延长1-2倍[12]。
减压冷藏库不仅可贮存保鲜果菜、肉类、水产、花卉还可贮藏高级生物制品和档案、胶卷、文物等不宜在常温常压下贮藏的物品，应用领域广泛，成为世界科学家们研究的热点，目前减压库造价与气调库造价基本接近。