冷冻干燥原理
冷冻干燥的原理及特点
冷冻干燥的原理及特点冷冻干燥是一种常用的食品加工技术，它通过将食品在低温下冻结，然后在低压下将水分从食品中蒸发掉，从而实现长时间保存的目的。
冷冻干燥技术不仅可以用于食品加工，还可以应用于药物制剂、生物制品、化妆品等领域。
本文将详细介绍冷冻干燥的原理及特点，并探讨其在不同领域中的应用。
一、原理1. 冷冻阶段在冷冻干燥过程中，首先需要将待处理的物料进行预处理，并将其放置在低温环境中进行快速凝固。
这一步骤可以通过直接接触法或间接接触法实现。
直接接触法是指将物料直接放置在低温介质中，如液氮或液氮混合物。
间接接触法则是通过介质传导热量来实现快速凝固。
2. 干燥阶段凝固后的物料需要进入干燥阶段。
这个阶段主要是利用低压环境下水分从固体状态转变为气体状态的特性，将水分从物料中蒸发掉。
干燥的过程中，需要控制温度和压力，以确保水分以气体的形式从物料中蒸发出来。
二、特点1. 保持品质冷冻干燥技术可以在低温下进行，可以最大程度地保持食品、药物等物料的品质。
由于低温下水分以固体形式存在，可以减少对物料结构和营养成分的破坏。
同时，在干燥过程中，由于低压环境下水分蒸发速度快，可以减少对物料内部结构和成分的影响。
2. 长时间保存冷冻干燥技术可以将食品、药物等物料中大部分水分去除掉，在干燥后得到一种极为轻便、易于保存和携带的产品。
这种产品不易受到微生物污染和氧化反应影响，在适当的条件下可以长时间保存。
3. 保持原始形态在冷冻干燥过程中，由于低温环境下水分以固态存在，并且通过减压将其转化为气态，可以减少物料的体积变化。
因此，冷冻干燥的产品可以保持原始形态，不易破碎或变形。
这对于一些易受压力和挤压影响的物料来说尤为重要。
4. 适用范围广冷冻干燥技术不仅适用于食品加工，还可以应用于药物制剂、生物制品、化妆品等领域。
在药物制剂中，冷冻干燥可以保持药物的活性成分，并延长其保质期。
在生物制品领域，冷冻干燥可以保存细胞和组织样本，并用于细胞培养和再生医学等领域。
冷冻式干燥机工作原理操作事项
冷冻式干燥机工作原理操作事项
1.工作原理：
（1）压缩机：压缩机会将低温低压的制冷剂气体吸入，并通过增加
压力使其变为高温高压气体。
（2）冷凝器：高温高压气体通过冷凝器后，能够散发出大量的热量，使气体的温度迅速下降，从而将气体冷凝成液体。
（3）膨胀阀：冷凝成液体的制冷剂通过膨胀阀，由高压状态迅速放
松成为低压状态，此时制冷剂的温度急剧下降。
（4）蒸发器：制冷剂在蒸发器中蒸发，通过吸附周围空气中的水分，将其转化为固态水分，从而达到干燥的目的。
同时，制冷剂再次变成气体
形态，经过压缩机循环再次进行工作。
2.操作事项：
（1）正确放置：将冷冻式干燥机放置在通风良好的地方，不要阻挡
进风口和出风口，以保证其正常的工作效果。
（2）操作环境：冷冻式干燥机适用于环温在5℃-60℃的环境中进行
工作，避免将其放置在过热或过密封的环境中，以避免设备过热或无法散热。
（3）电源接触：确保干燥机接触到稳定且可靠的电源，以保证设备
的正常运转。
（4）定期维护：定期清洁冷凝器和蒸发器，保证其表面的清洁和热
交换的效果，维持设备的高效运作。
（5）操作停止：当需要停止使用冷冻式干燥机时，应先关闭电源，并将机器内的气压和液压释放完全，以免在长时间停止后重新启动时产生故障。
总结起来，冷冻式干燥机主要通过利用低温冷凝的原理将湿气转化为固态水分来达到干燥的效果。
在操作时应注意正确放置、操作环境、电源接触、定期维护以及停止和故障排查等事项，以保证设备的正常工作和使用寿命。
简述冷冻干燥工艺的原理
简述冷冻干燥工艺的原理
冷冻干燥工艺是一种通过冷却、真空、加热等多重工艺步骤将液态物质（如药物、食品等）转换成干燥粉末的技术。
其基本原理是利用物质的三相变化（固态、液态、气态）来实现物质的干燥过程。
具体原理如下：
1. 冷冻：将液态物质在低温下冷冻成为固体，从而减缓或阻止水分子的活动，使物质处于稳定的固态状态。
2. 减压：将冷冻固体在真空环境中加热，造成水分子的升华，从固态直接转变为气态，减少干燥过程中水分子对物质的破坏。
3. 冷凝：将水分子升华为水蒸气后，通过冷凝器将水蒸气转变为液态，从而保证水分子不会再次附着在干燥物质上。
4. 除气：通过加热干燥室中的物体，逐渐升高干燥室中的压力，使物质中还存在的残留水分分子升华到气态，在真空环境中通过冷凝器凝结、去除水分子。
通过以上步骤，达到将液态物质转变为干燥粉末的目的。
在整个工艺过程中，通过控制温度、压力等参数，使物质能够以最优的状态完成干燥，从而保证其质量。
冷冻干燥的原理及操作步骤
冷冻干燥的原理及操作步骤冷冻干燥（Freeze Drying），也叫冷冻真空干燥，是一种将物质经冷冻处理后，在低压下蒸发水分的技术。
它广泛应用于食品工业、制药工业、生物工程等领域。
冷冻干燥的原理是利用物质在减压条件下过冷时，从固态直接转变为气态，这个过程称为升华。
在这个过程中，物质的水分被蒸发掉，而其他营养成分、香气和味道得以保持和最大限度地保留。
冷冻干燥的操作步骤如下：1. 物料准备：根据需要冷冻干燥的物料，选择合适的原料，保证其质量和营养价值。
对于食品来说，要选择新鲜和优质的食材，而对于药品来说，要选择合适的活性成分。
2. 冷冻：将物料以适当的方式冷冻，通常是通过低温环境下进行快速冷冻，以保留物料的营养成分和品质。
冷冻温度和冷冻时间取决于物料的性质和要求。
3. 主要：将冷冻好的物料转移到冷冻干燥设备的主要部分。
主要部分通常包括真空腔室、加热板和冷凝器等。
将物料放置在加热板上，并在真空腔室中建立适当的真空环境。
4. 升华：加热加热板，使物料升华。
通过提供适当的加热和真空条件，将物料中的水分从固态转变为气态。
水分从物料中蒸发出来，并在冷凝器中凝结。
5. 脱气：将水分从设备中排出，以便维持较低的压力。
这一步骤通常需要反复进行，以确保设备中没有多余的水分。
可用加热或局部真空回退等方式来加速脱气过程。
6. 收回：将冷凝的水分收回，以便进一步利用。
收回的水分可以作为再利用的水源，以减少水资源的浪费。
7. 制品包装：冷冻干燥后的制品通常需要进行包装，以保持其干燥状态。
透明的塑料袋、瓶子或铝罐等都可以作为合适的包装材料。
包装后的制品应存放在干燥、低温和密封的环境中，以保持其质量和保存期限。
冷冻干燥技术广泛应用于食品工业、制药工业和生物工程等领域。
它可以保持食品的营养成分和风味，并延长其保质期；在制药工业中，冷冻干燥可以保留药品的活性成分并提高其稳定性；在生物工程中，冷冻干燥可以保留细胞活性和酶的活性。
冷冻干燥的原理和操作步骤对于实现物料的干燥和长期储存具有重要意义。
冷冻干燥机的工作原理、应用、优点
冷冻干燥机的工作原理、应用、优点以冷冻干燥机的工作原理、应用、优点为标题，本文将详细介绍冷冻干燥机的工作原理、应用领域以及其优点。
一、工作原理：冷冻干燥机是一种将物质在冷冻状态下去除水分的设备。
其工作原理主要分为冷却、冷冻和干燥三个阶段。
1. 冷却阶段：将待处理的物质放置在冷冻干燥机中，通过冷凝器对物质进行冷却。
在冷却过程中，物质的温度逐渐降低，水分开始凝结成固态。
2. 冷冻阶段：在冷却后，将物质继续降温至冷冻状态。
此时，冷冻干燥机会通过真空泵将冷冻室内的压力降低，使水分从固态直接转变为气态，即冰蒸发。
3. 干燥阶段：在冷冻阶段后，将冷冻室内的压力维持在低压状态下，通过加热器对物质进行加热，使冰蒸发的水分从气态转变为水蒸气，然后通过冷凝器将水蒸气凝结成水，最终实现物质的干燥。
二、应用领域：冷冻干燥机广泛应用于食品、药品、生物制品、化工等领域。
具体应用如下：1. 食品领域：冷冻干燥机可以将水果、蔬菜等食品进行干燥处理，保持其原有的营养成分和口感，延长其保存时间。
2. 药品领域：冷冻干燥机可用于药品的制备和贮存，通过干燥处理可以有效提高药物的稳定性和保存期限。
3. 生物制品领域：冷冻干燥机在生物制品的制备和贮存中发挥着重要作用。
如将细菌培养物、酶等生物制品冷冻干燥后，可以长期保存并保持其活性。
4. 化工领域：冷冻干燥机可用于化工产品的干燥处理，如粉末、颗粒等化工原料的干燥，提高产品的质量和稳定性。
三、优点：冷冻干燥机具有以下优点：1. 保留物质原有性质：冷冻干燥过程中，物质在低温下进行干燥，可以有效保留物质的原有性质，如营养成分、活性物质等。
2. 无需添加剂：冷冻干燥过程中，不需要添加其他化学物质，避免了对物质的污染，保证了产品的纯度。
3. 高效性：冷冻干燥机具有较高的干燥效率，能够快速将水分从物质中除去，减少了干燥时间和能源消耗。
4. 保鲜效果好：冷冻干燥机可以有效去除物质中的水分，防止了微生物的生长和化学反应，从而延长了物质的保鲜期。
冷冻式干燥机工作原理
冷冻式干燥机工作原理
冷冻式干燥机是一种常用的工业设备，用于将湿润的物质冷冻处理以去除其中的水分，从而实现干燥的目的。
该设备的工作原理主要包括以下几个步骤：
1. 制冷系统：冷冻式干燥机通过制冷系统产生低温环境。
制冷系统由压缩机、冷凝器、蒸发器和节流装置等组成。
其中，压缩机负责将低温低压的制冷剂进行加压，使其变为高温高压气体。
然后，这些高温高压气体通过冷凝器散热，使其冷却并变为高温高压液体。
接下来，液体制冷剂通过节流装置，压力迅速下降，并变为低温低压液体。
最后，这些低温低压液体进入蒸发器，吸收空气传热的热量，从而使其再次变为低温低压蒸汽。
2. 冷冻过程：湿润的物质通过干燥室中的各种传热方式，如传导、对流和辐射等，将其中的水分传递给制冷系统中的蒸发器。
在低温低压的条件下，蒸发器中的制冷剂通过吸热蒸发的过程，将湿气冷凝成水，并排出设备外部。
3. 除霜过程：随着时间的推移，蒸发器表面上会逐渐形成一层冰。
这将阻碍湿气向蒸发器表面的扩散，从而影响干燥效果。
为解决这个问题，冷冻式干燥机会周期性地进行除霜处理。
具体来说，当蒸发器上的冰层达到一定厚度时，制冷系统会暂停制冷，使蒸发器温度升高，从而使冰层融化为水。
融化的水将通过排水管道从设备中排出，然后制冷系统继续工作。
通过以上的工作原理，冷冻式干燥机能够将湿润物质中的水分
冷凝并去除，使得物质得以干燥。
这种设备广泛应用于化工、食品、药品等行业中，确保产品质量和提高生产效率。
冻干技术的原理和应用
冻干技术的原理和应用1. 冻干技术的原理冻干技术（也称为减压冻干技术或冷冻干燥技术）是一种将液态物质经过冷冻处理，然后通过减压蒸发高效去除水分的方法。
其原理主要包括以下几个步骤：•冷冻：液态物质（如药物、食品等）被置于低温环境中，使其迅速冷冻成固态。
•减压：在低温的状态下，通过加入适量的热量，使冻结的物质转化成气体，并通过负压系统去除。
•干燥：经过减压环境，物质由冰直接转化为水蒸气，不经过液态的过程，有效保留物质的活性。
冻干技术的原理是基于物质的三相变化过程，通过将物质从固态转化为气态，避免了液相的存在，在蒸发过程中维持了物质分子的结构，并有效保存了物质的特性。
2. 冻干技术的应用冻干技术在多个领域都有广泛的应用，包括药物、食品、生物材料等，下面将分别介绍其在不同领域的具体应用。
2.1 药物领域•保留活性成分：冻干技术可以在低温下将药物迅速冷冻，并通过减压的方式除去水分，有效地保留了药物的活性成分。
这使得冻干药物在长时间保存期间能够保持良好的药效，延长了药物的有效使用时间。
•方便使用和储存：冻干技术可以将药物转化为固态粉末或薄片的形式，使其便于保存和携带。
在需要使用时，只需加入适量的溶剂溶解即可恢复成液态药物，方便患者的服用。
•提高稳定性：冻干技术可以去除药物中的水分，降低了药物的易溶性和反应性。
这不仅可以提高药物的稳定性，延长其保质期，还可以减少药物在储存和运输过程中的损失。
2.2 食品领域•保持食品的口感和营养：冻干技术可以在保持食品的原始形状和颜色的同时，有效地去除水分。
这可以保持食品的口感和品质，并避免了食品在冷冻过程中的结晶损伤。
冻干的食品还可以保留其营养成分，延长其食用期限。
•方便携带和储存：冻干技术可以将食品转化为轻便的干燥固体，体积小、重量轻，便于携带和储存。
这使得冻干食品成为远足、露营和长途旅行等户外活动的理想伙伴。
•避免添加剂：冻干技术可以有效延长食品的保质期，避免使用化学防腐剂和添加剂，保持食品的天然和健康。
冻干工艺原理
冻干工艺原理第一节冷冻干燥的原理一、冻干的概念、目的及应用冷冻干燥就是把含有大量水分的物质，预先进行降温冻结成固体.然后在真空的条件下使水蒸汽直接从固体中升华出来，而物质本身留在冻结的冰架子中，从而使得干燥制品不失原有的固体骨架结构，保持物料原有的形态，且制品复水性极好.利用冷冻干燥目的是为了贮存潮湿的物质，通常是含有微生物组织的水溶液，或不含微生物组织的水溶液。
产品在冻结之后置于一个低水气压下,这时包含冰的升华，直接由固态在不发生熔化的情况下变成汽态。
与其他干燥方式相比避免了化学、物理和酶的变化,从而确保了制品物性在保存时不易改变.实际需要的低水汽压是靠真空的状况下达到的。
真空冷冻干燥技术主要应用于：(1)热稳定性差的生物制品，生化类制品，血液制品，基因工程类制品等药物冻干;(2)为保持生物组织结构和活性，外科手术用的皮层、骨骼、角膜、心瓣膜等生物组织的处理;(3)以保持食物色、香、味和营养成分以及能迅速复水的咖啡、调料、肉类、海产品、果蔬的冻干;(4)在微胶囊制备、药品控释材料等方面的应用。
以保持生鲜物质不变性的人参、蜂皇浆、龟鳖等保健品及中草药制剂的加工；(5)超微细粉末功能材料如:光导纤维、超导材料、微波介质材料、磁粉以及能加速反应工程的催化剂的处理等。
二、冷冻干燥的原理及优点1、水的状态平衡图物质有固、液、汽三态，物质的状态与其温度和压力有关。
图1—1示出水（H2O）的状态平衡图。
图中OA、OB、OC三条曲线分别表示冰和水、水和水蒸汽、冰和水蒸汽两相共存时其压力和温度之间的关系。
分别称为溶化线、沸腾线和升华线。
此三条曲线将图面分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域,分别称为固相区、液相区和气相区.箭头1、2、3分别表示冰溶化成水，水汽化成水蒸汽和冰升华成水蒸汽的过程.曲线OB的顶端有一点K，其温度为374℃，称为临界点。
若水蒸汽的温度高于其临界温度374℃时,无论怎样加大压力,水蒸汽也不能变成水.三曲线的交点O，为固、液、汽三相其存的状态，称为三相点,其温度为0.01℃，压力为610Pa.在三相点以下，不存在液相。
冷冻干燥机工作原理
冷冻干燥机工作原理
冷冻干燥技术是一种将溶液或悬浮液中的水分冻结成固体状态，然后在真空条
件下使其升华，从而将水分去除的方法。
冷冻干燥机是实现这一技术的关键设备，其工作原理主要包括冷冻、干燥和回收三个阶段。
首先，冷冻阶段。
在冷冻干燥机内，溶液或悬浮液首先被注入到冷冻室中，通
过冷冻系统将其迅速冷冻成固态。
在这个过程中，水分被凝固成冰，使得原料中的活性成分得以保留，避免了在常温下可能出现的化学反应或微生物污染。
接着是干燥阶段。
冷冻的原料被转移到真空室中，在此过程中，冰的温度升高，水分开始升华，即由固态直接转变成气态，而无需先变成液态。
这样的干燥方式称为凝固干燥，能够有效地保持原料的形状和结构，避免了因水分蒸发导致的颗粒收缩和变形。
最后是回收阶段。
在冷冻干燥机中，通过真空系统将升华的水分从原料中抽出，水分以气体的形式被抽出并冷凝成液态，然后排出设备。
这样就完成了水分的回收，同时也保证了原料的质量和稳定性。
冷冻干燥机工作原理的核心在于利用冷冻和真空两种条件，将水分从溶液或悬
浮液中去除，从而实现对原料的干燥。
相比于传统的热风干燥方法，冷冻干燥技术能够更好地保留原料的活性成分和营养成分，使得干燥后的产品更加稳定和保质。
因此，在制药、食品、生物工程等领域，冷冻干燥技术得到了广泛的应用。
总之，冷冻干燥机工作原理是基于冷冻和真空条件下水分的升华，通过冷冻、
干燥和回收三个阶段，实现对原料的干燥处理。
这一技术不仅能够保持原料的活性成分，还能够确保产品的质量和稳定性，因此在各个领域都有着重要的应用前景。
冷冻干燥机的工作原理
冷冻干燥机的工作原理
冷冻干燥机是一种常用的干燥设备，它的工作原理是将物质在低温下冷冻，然后在真空环境下将水分从物质中蒸发掉，从而实现干燥的目的。
冷冻干燥机的工作过程可以分为三个阶段：冷冻阶段、真空阶段和回温阶段。
在冷冻阶段，物质被放置在低温环境中，通常是在-40℃以下的温度下。
这样可以使物质中的水分结冰，形成固态。
这个过程被称为冷冻。
在真空阶段，冷冻的物质被放置在真空环境中。
真空环境下的压力非常低，通常只有0.1-10帕。
这样可以使物质中的水分从固态直接转化为气态，从而实现干燥的目的。
这个过程被称为升华。
在回温阶段，已经干燥的物质被从低温环境中取出，然后在常温下回温。
这个过程被称为回温。
回温的目的是使物质恢复到原来的状态，以便进行后续的处理和使用。
冷冻干燥机的工作原理是基于物质的三态变化原理。
在低温下，物质中的水分会结冰，形成固态。
在真空环境下，物质中的水分会从固态直接转化为气态，从而实现干燥的目的。
这种干燥方式可以保留物质的原有结构和性质，因此被广泛应用于食品、药品、化工等领域。
冷冻干燥机是一种高效、可靠的干燥设备，它的工作原理是基于物质的三态变化原理。
通过冷冻、升华和回温三个阶段的处理，可以将物质中的水分蒸发掉，从而实现干燥的目的。
冷冻式干燥机工作原理
冷冻式干燥机工作原理
冷冻式干燥机是一种常用的工业干燥设备，其工作原理是利用压缩机将湿气含量高的空气通过冷凝器冷却凝结并排除，从而达到干燥的目的。
具体工作原理如下：
1. 压缩机：冷冻式干燥机中的压缩机将空气压缩，并将温度和压力都提高。
由于压缩过程会增加空气的温度，空气在进入冷凝器之前，需要通过一个后冷器降低温度。
2. 冷凝器：在冷凝器中，高温高压的压缩空气通过冷却管道，与外部的冷媒接触，导致冷媒温度升高，压缩空气被冷凝器冷却后，水分凝结成液体水，从系统中排除。
3. 膨胀阀：冷凝后的压缩空气进入膨胀阀，通过膨胀阀的作用，使热量抽取，降低温度，形成较低温的干燥空气，继续进入干燥器。
4. 干燥器：在干燥器中，干燥空气与潮湿物质进行接触传热，吸收水分，使干燥空气的相对湿度降低，进一步达到干燥的效果。
5. 装料仓：在干燥器中，潮湿物质会沉积在干燥器的下部，形成蓄热媒介。
这个蓄热媒介在保持一定的温度下，帮助减少了再次进行冷凝器的工作负荷，提高了热效率。
6. 排水阀：通过排水阀，将积聚在干燥器底部的液态水排出。
通过以上工作原理，冷冻式干燥机可以将湿气含量高的空气进行干燥处理，并达到设定的干燥效果。
冷冻干燥的原理
冷冻干燥的原理
冷冻干燥是一种通过低温下的冷冻和减压下的升华过程将水分从材料中去除的方法。
其主要原理如下：
1. 冷冻：将待处理的物质置于低温环境中，通常在-40°C以下，使其迅速冷却。
冷冻过程中，物质中的水分会凝固成冰晶。
2. 干燥：在低温下，将冷冻的物质放置于真空环境下。
在减压下，水分从固态直接转变为气态，即升华。
此过程绕过了常规的液态，水分直接从固态转为气态，防止了水分的液态存在。
3. 脱湿：在物质表面设置冷凝器，冷凝器上维持较低的温度。
在减压下，水分升华变成气态，经过冷凝器表面时会再次变为液态。
这样，冷凝器可以将水分收集起来，从而达到脱湿的目的。
通过冷冻干燥，材料中的水分可以彻底被去除，同时保持了原有物质的形状和结构特性。
这种方法广泛应用于食品、药品、生物制品等领域，能够延长物质的保质期并保持其活性和稳定性。
冷冻干燥的原理及特点
冷冻干燥的原理及特点
冷冻干燥是一种常见的物料干燥方法，它通过将物料冷冻，然后在低压下将其中的水分升华成为水蒸气，使其从物料中脱离，从而达到干燥的目的。
这种干燥方法的主要特点是：1.干燥效果好，由于物料在低温下被冻结，水分几乎全部升华，干燥效果非常好；2.干燥速度快，由于物料在低温下被冻结，水分升华的速度非常快；3.保持物料原有品质，由于物料在低温下被冻结，水分升华的同时，物料的营养成分和味道也得到了保留；4.能够干燥大量的物料，由于干燥过程是在低压下进行的，可以进行批量生产，干燥大量的物料；5.适用于各种物料，冷冻干燥适用于各种物料的干燥，如食品、药品、化妆品等。
因此，冷冻干燥是一种非常实用的干燥方法，被广泛应用于各行各业。
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冷冻式干燥机工作原理
冷冻式干燥机工作原理
冷冻式干燥机是一种常用的工业干燥设备，其工作原理主要基于冷冻和蒸发的物理过程。
在冷冻式干燥机中，液态物质首先被冷却至低于其冰点，然后在真空条件下蒸发，从而将水分从物质中去除。
下面我们将详细介绍冷冻式干燥机的工作原理。
首先，液态物质经过冷却。
当液态物质进入冷冻式干燥机后，通过冷冻系统的作用，物质被迅速冷却至低于其冰点的温度。
这一步骤非常关键，因为只有在低温下，水分才能被有效地冻结并固定在物质中。
接着，物质被置于真空状态下。
在冷冻式干燥机中，真空泵会将干燥室内的空气抽出，使干燥室内部保持低压状态。
这样一来，水分在低温下会以固态的形式存在，而在低压条件下，水分则会直接从固态转变为气态，从而实现了蒸发的过程。
最后，通过加热和冷凝，水分被去除。
在真空状态下，干燥室内的温度会逐渐升高，同时冷凝器会将蒸发的水分冷凝成液态，然后排出干燥室外。
这样一来，物质中的水分就被完全去除了，从而实现了干燥的过程。
冷冻式干燥机的工作原理可以说是通过冷冻和蒸发两种物理过程相结合，将液态物质中的水分去除，从而实现干燥的效果。
这种工作原理使得冷冻式干燥机在工业生产中得到了广泛的应用，尤其是对于对干燥效果要求较高的物质，如药品、食品等，其效果更为显著。
总的来说，冷冻式干燥机通过将液态物质冷却至低于其冰点，然后在真空条件下蒸发，最终通过加热和冷凝的过程将水分去除，从而实现了干燥的效果。
这一工作原理不仅简单高效，而且对于保持物质的原有性质也有很好的保护作用，因此在工业生产中具有非常重要的地位和应用前景。
冻干原理
真空冷冻干燥1原理利用冰晶升华的原理，在高度真空的环境下，将已冻结了的食品物料的水分不经过冰的融化直接从冰固体升华为蒸汽，一般的真空干燥物料中的水分是在液态下转化为汽态而将食品干制，故冷冻干燥又称为冷冻升华干燥。
2冷冻干燥条件根据水的三相图，曲线OA为汽化曲线，曲线OB为升华曲线，OD为液化曲线，在三条曲线相交的O点上是固、液、汽三相共存的三相点，其温度为0.01℃，压力为610 Pa，要使冰升华就应使温度和压力在BO线之下。
在食品内的水必然会溶有溶质而成为水溶液，水溶液冻结时它则成为低共熔混合物。
随着溶液浓度的增加，它的冻结点或熔点和它的水蒸汽压也相应下降。
为此，食品冷冻干燥的基本条件为：1)真空室内的绝对压力＜500 Pa。
2)冷冻温度＜- 4℃。
3工艺参数（1）食品的冻结自冻法：利用物料表面水分蒸发时从它本身吸收汽化潜热，促使物料温度下降，直至达到冻结点时物料水分自行冻结，如将真空干燥室迅速抽成真空状态，即压力迅速下降，物料水分就会因水分瞬间大量蒸发而迅速降温冻结。
预冻法：将食品在预冷库冷冻，再装入干燥室的方法。
冻结温度：- 45~ -30℃。
冻结速度：缓慢或者急速冻结。
（2）冷冻干燥过程1)初级干燥（升华干燥）：在冻结后即冰晶体形成后，通过控制冷冻干燥机中的真空度和注意补充热量，冰晶体可快速升华，使食品中形成的全部冰被全部升华完毕。
升华温度：- 35~ -5℃，升华开始后，会吸收潜热使物料温度降到最低冻结点，此时温度应低于瘪塌温度，以产生最大量冰晶体。
水升华量：80 % ~ 90 %。
随着干燥的进行，食品中的冰由表向里逐渐减少，这样就出现了食品的冻结层和干燥层，两者之间的界面被称为升华前沿，即存在一个水分扩散过渡区（见下图）。
在干燥层中由于并升华后水分子外逸留下了原冰晶体大小的孔隙，形成了海绵状多孔性结构，这种结构有利于产品的复水性，但也限制了传热。
为了加快升华，采用一些穿透力强的热能如辐射能穿透到冰层面升华界面上，有效加速干燥速率。
冷冻干燥降温的原理
冷冻干燥降温的原理
冷冻干燥是一种常用的食品保存技术,它通过真空条件下的升华过程来实现降
温和防腐的效果。
冷冻干燥降温的原理主要有:
1. 冷冻- 将食品冷冻至冰点下温度,使食品中的水分以冰晶形式结晶,从而达到迅速降温的效果。
2. 减压- 在真空环境下使冷冻状态的食品迅速升华,水分直接从固态升华为水
蒸气逸出。
3. 蒸发热吸收- 水的升华为吸热过程,从食品中大量吸收热量,使食品温度进一步下降。
4. 隔绝空气- 真空环境可以隔绝空气,防止氧化反应发生,避免食品变质。
5. 减少活性水- 干燥过程中减少食品中的活性水分,抑制微生物生长。
6. 终产品易储存- 干燥后可大大延长储存期限。
通过这几个关键步骤,冷冻干燥利用物理法则实现了食品的快速冷却和长期保存。
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冻干机的原理
干燥是保持物质不致腐败变质的方法之一。
干燥的方法许多，如晒干、煮干、烘干、喷雾干燥和真空干燥等。
但这些干燥方法都是在0℃以上或者更高的温度下进行。
干燥所得的产品，普通是体积缩小、质地变硬，有些物质发生了氧化，一些易挥发的成份大部份会损失掉，有些热敏性的物质，如蛋白质、维生素会发生变性。
微生物会失去生物活力，干燥后的物质不易在水中溶解等。
因此干燥后的产品与干燥前相比在性状上有很大的差别。
而冷冻干燥法不同于以上的干燥方法，产品的干燥基本上在0℃以下的温度进行，即在产品冻结的状态下进行，直到后期，为了进一步降低产品的残存水分含量，才让产品升至0℃以上的温度，但普通不超过50℃。
冷冻干燥就是把含有大量水分物质，预先进行降温冻结成固体，然后在真空的条件下使水蒸汽直接升华出来，而物质本身剩留在冻结时的冰架中，因此它干燥后疏松多孔体积不变。
引起产品本身温度的下降而减慢升华速度，为了增加升华速度，缩短干燥时间，必须要对产品进行适当加热。
整个干燥是在较低的温度下进行的。
物质在干燥前始终处于低温(冻结状态)，同时冰晶均匀分布于物质中，升华过程不会因脱水而发生浓缩现象，避免了由水蒸气产生泡沫、氧化等副作用。
干燥物质呈干海绵多孔状，体积基本不变，极易溶于水而恢复原状。
在最大程度上防止干燥物质的理化和生物学方面的变性。
它的工作原理是将被干燥的物品先冻结到三相点温度以下，
然后在真空条件下使物品中的固态水分(冰)直接升华成水蒸气，从物品中排除，使物品干燥。
物料经前处理后，先进行速冻，再真空干燥升华脱水，之后在后处理车间包装。
真空系统为升华干燥仓建立低气压条件，加热系统向物料提供升华潜热，制冷系统向捕水器和干燥仓提供所需的冷量。
对冻干制品的质量要求是：生物活性不变、外观色泽均匀、形态饱满、结构坚固、溶解速度快，残存水分低。
要获得高质量的制品，对冻干的理论和工艺应有一个比较全面的了解。
冻干工艺包括预冻、升华和再冻干三个分阶段。
合理而有效地缩短冻干的周期在工业生产上具有明显的经济价值。
在真空冷冻干燥过程中，需要先对被干燥的药品进行预冻，然后在真空状态下，使水分直接由冰变为气而使药品干燥。
在整个升华阶段，药品必须保持在冻结状态，否则就不能得到性状良好的产品。
溶液速冻时，晶粒保持在显微镜下可见的大小；相反慢冻时，形成的结晶肉眼可见。
粗晶在升华留下较大的空隙，可以提高冻干的效率，细晶在升华后留下的间隙较小，使下层升华受阻，速成冻的成品粒子细腻，外观均匀，比表面积大，多孔结构好，溶解速度快，便成品的引湿性相对也要强些。
药品在冻干机中预冻在两种方式：一种是制品与干燥箱同时降温；另一种是待干燥箱搁板降温至-40℃摆布，再将制品放入，前者相当于慢冻，后者则介于速冻与慢冻之间，于是常被采用，以兼顾冻干效率与产品质量。
此法的缺点是制品入箱时，空气中的水蒸气将迅速地凝结在搁板上，而在升华初期，若板升温较快，由于大面积的升华将有可能超越凝结器的正常负荷。
此现象在夏季尤其显著。
制品的冻结处于静止状态。
经验证明，过冷现象容易发生导致制品温度虽已达到共晶点，但溶质仍不结晶，为了克服过冷现象，制品冻结的温度应低于共晶点以下一个范围，并需保持一段时间，以待制品彻底冻结。
预冻温度：进行真空冷冻干燥，必须保证预冻温度足够低。
由于物料的多样性，对有共晶点的物料，普通的处理方法是低于共晶点的 5 至10 摄氏度；对于不存在共晶点的物料(以非晶态、玻璃态或者两种状态共存)就需要进行多次试验，确认预冻温度。
预冻时间：整个预冻需要持续一段时间，物料的冻结过程也是一个放热的过程。
为了能使预冻的效果更好，通常在达到预冻温度的时候，保持一段时间。
通常的时间为2 小时摆布，固然这只是一个估计经验值，具体需要根据物料的特性进行计算。
预冻速率：速率与物料有很大的关系，缓慢冷冻产生的冰晶较大，干燥速率较快，对于普通的药品的冻干很有匡助；而较为快速冷冻产生的冰晶就较小，对应的干燥速率较慢，对于生物制品干燥的效果较好。
对于速率的调整需要针对不同的物料进行区分，如生物细胞就不能过慢的冷冻，会造成其蛋白质的变性，生命体死亡，我们称这种现象为溶质效应，是需要我们在真空冷冻干燥需要避免的。
冰在一定温度下的饱和蒸汽压大于环境的水蒸气分压时即可开始升华；比制品温更低的凝结器对水水蒸气的抽吸与捕获作用，则是维持升华所必需的条件。
气体份子在两次连续碰撞之间所走的距离称为平均自由程，它与压力成反比。
在常压下，其值很小，升华的水份子很容易与气体碰撞又返回到蒸汽源表面，于是升华速度很漫。
随着压力降低13.3Pa 以下，平均自由程增大105 倍，使升华速度显著加快，飞离出来的水分子很少改变自己的方面，从而形成为了定向的蒸汽流。
真空泵在冻干机中起着抽除永久气体的作用，以维护升华所必需的低压强。
1g 水蒸气在常压下为1.25 L 而在13.3Pa 时却膨胀为10000 升，普通的真空泵在单位时间内抽除如此大量的体积是不可能的。
凝结器实际上形成为了专门捕集水蒸气的真空泵。
制品与凝结器的温度通常为-25℃与-50℃。
冰在该温度下的饱和蒸汽压分别为63.3Pa 与1. 1Pa，于是在升华面与冷凝面之间便产生了
一个相当大的压力差，如果此时系统内的不凝性气体分压可以忽稍不计，它将促使制品升华出来的水蒸气，以一定的流速定向地抵达凝结器表面结成冰霜。
冰的升华热约为2822J/克，如果升华过程不供给热量，那末制品惟独降低内能来补偿升华热，直至其温度与凝结器温度平衡后，升华也就住手了。
为了保持升华与冷凝来的温度差，必须对制品提供足够的热量。
在升温的第一阶段 (大量升华阶段)，制品温度要低于其共晶点一个范围。
因此搁板温要加以控制，若制品已经部份干燥，但温度却超过了其共晶点，此时将发生制品融化现象，而此时融化的液体，对冰饱和，对溶质却未饱和，于是干燥的溶质将迅速溶解进去，最后浓缩成一薄僵块，外观极其不良，溶解速度很差，若制品的融化发生在大量升华后期，则由于融化的液体数量较少，于是被干燥的孔性固体所吸收，造成冻干后块状物有所缺损，加水溶解时仍能发现溶解速度较慢。
在大量升华过程，虽然搁板和制品温度有很大悬殊，但由于板温、凝结器温度和真空温度基本不变，于是升华吸热比较稳定，制品温度相对恒定。
随着制品自上而下层层干燥，冰层升华的阻力逐渐增大。
制品温度相应也会小幅上升。
直至用肉眼已看不到冰晶的存在。
此时90% 以上的水分已除去。
大量升华的过程至此已基本结束，为了确保整箱制品大量升华完毕，板温仍需保持一个阶段后再进行第二阶段的升温。
剩余百分之几的水分称残存水分，它与自由状态的水在物理化学性质上有所不同，残存水分包括了化学结合之水与物理结合之水，诸如化合的结晶水结晶、蛋白质通过氢键结合的水以及固体表面或者毛细管中吸附水等。
由于残存水分受到某种引力的束缚，其饱和蒸汽压则是不同程度的降低，于是干燥速度明显下降。
虽然提高制品温度促
进残存水分的气化，但若超过某极限温度，生物活性也可能急剧下降。
保证制品安全的最高干燥温度要由实验来确定。
通常我们在第二阶段(解析干燥)将板温+30℃摆布，并保持恒定。
在这一阶段初期，由于板温升高，残存水分少又不易气化，因此制品温度上升较快。
但随着制品温度与板温逐渐靠拢，热传导变得更为缓慢，需要耐心等待相当长的一段时间，实践经验表明，残存水分干燥的时间与大量升华的时间几乎相等有时甚至还会超过。
真空冷冻干燥的程序是这样的：在冻干之前，把需要冻干的产品分装在合适的容器内，装量要均匀，蒸发表面尽量大而厚度尽量薄些；然后放入与冻干箱尺寸相适应的金属盘内。
将产品放入冻干箱内进行
工作，抽真空时捕水器应达到-40℃摆布的温度，待真空度达到一定数值后(通常应达到 100Pa 以上的真空度)，即可对箱内产品进行加热。
普通加热分两步进行，第一步加温不使产品的温度超过共熔点的温度；待产品内水分基本干完后进行第二步加温，这时可迅速地使产品上升到规定的最高温度。
在最高温度保持数小时后，即可结束冻干。
整个升华干燥的时间约 12-24 小时摆布，与产品的形状、规格，产品的种类，冻干曲线及机器的性能等等有关。
冻干结束后，要在出料间进行空气除湿，然后放干燥无菌的空气进入干燥箱，以防重新吸收空气中的水分。
在冻干过程中，把产品和板层的温度、捕水器温度和真空度对照时间划成曲线，叫做冻干曲线。
普通以温度和真空度为纵坐标，时间为横坐标。
冻干不同的产品采用不同的冻干曲线。
同一产品使用不同的冻干曲线时，产品的质量也不相同，冻干曲线还与冻干机的性能有关。
因此不同的产品，不同的冻干机应用不同的冻干曲线。