冷冻干燥的原理及特点

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冻干机基础学习知识原理及说明

一、真空冷冻干燥原理真空冷冻干燥（简称冻干）是将含水物质先冻结成固态，然后使其中的水份从固态升华成气态，从而除去水份而保存物质的方法。

1.冻干的优点：冻干与通常的晒干、煮干、喷雾干燥及真空干燥相比有如下突出的优点。

a.冻干是在低温下干燥的，不会使蛋白质产生变性，但可使微生物等失去生物活力。

这对于那些热稳定性能差的生物活性制品、生物化学类制品、基因工程类制品和血液制品等的干燥保存特别适用。

b.由于是低温干燥，使物质中的挥发性成分和受热变性的营养成分和芳香成分损失很小，因此是化学制品、药品和食品的优质干燥方法。

c..在低温干燥过程中，微生物的生长和酶的作用几乎无法进行，从而能最好地保持物质原来的性状。

d.干燥后体积、形状基本不变，物质呈海绵状，无干缩，复水时与水的接触面大，能迅速还成原来的形状。

e.因一般是在真空下干燥，故氧气极少，使易氧化的物质得到了保护。

£能除去物质中95%~99.5%的水分，制品的保存期长。

2.冻干的应用冻干是一种优质的干燥方法。

但是它需要比较昂贵的专用设备，干燥过程中的能耗较大，因此加工成本较高，目前主要应用在以下几个方面。

a.生物制品、药品方面：如抗菌素、抗毒素、诊断用品和疫苗的保存。

b微生物和藻类方面：如各种细菌、酵母、酵素、原生动物、微细藻类等的长期保存。

c.生物标本、生物组织方面：如制作各种动植物标本，干燥保存用于动物异种或同种移植的皮肤、骨骼、主动脉、心瓣膜等边缘组织。

d.制作用于光学显微镜、电子扫描和透射显微镜的小组织片。

e.食品的干燥方面：如咖啡、茶叶、肉鱼蛋类、海藻、水果、蔬菜、调料、豆腐、方便食品等。

f.高级营养品及中草药方面：如蜂王浆、蜂蜜、花粉、中草药制剂等。

g.超细微粉的制备方面:如制取Al2O3、ZrO2、TiO2、Ba2Cu3O7〜8、Ba2Ti9O20等超细微粉。

匕其他方面：如化工中的催化剂，冻干后可提高催化效率5〜20 倍；将植物叶子、土壤冻干保存，用以研究土壤、肥料、气候对植物生长的影响及因子的作用；潮湿的木制文物、淹坏的书籍稿件等用冻干法干燥，能最大限度地保持原状等。

冷冻干燥的原理和优缺点

冷冻干燥的原理和优缺点
冷冻干燥（Freeze-drying）是一种将食物或其他物质从液态直接转变为固态的过程，通过在低温下去除水分，保留物质的结构和营养成分。

下面是冷冻干燥的原理和优缺点：
原理：
1. 冷冻：将物质在低温下迅速冷冻，使水分形成冰晶。

2. 减压：通过减小环境压力，将冰晶转变为气体，称为升华过程。

在这个过程中，水直接从固态转变为气态，绕过了液态阶段。

3. 除湿：升华的水蒸气通过吸附剂或凝结器去除，使物质中的水分得以彻底去除。

优点：
1. 营养保留：冷冻干燥过程中，物质的结构和营养成分很好地保留下来，因为在低温下水分直接转变为气体，减少了热和氧化对物质的影响。

2. 长期保存：冷冻干燥的产品具有较长的保质期，因为去除水分可以防止微生物生长和食物变质。

3. 重量轻、容易携带：冷冻干燥后的产品体积小，重量轻，便于携带和储存。

4. 方便使用：冷冻干燥产品在使用前通常只需加水或加热即可恢复到原来的状态。

缺点：
1. 成本高：冷冻干燥是一种相对昂贵的过程，需要专业的设备和技术。

2. 耗时较长：冷冻干燥是一个相对耗时的过程，需要较长的时间来完成。

3. 某些物质质量变化：某些物质在冷冻干燥过程中可能发生质量变化，如颜色、口感等。

总的来说，冷冻干燥是一种有效的食品保存和物质处理方法，具有保留营养、长期保存和便于使用的优点，但也存在成本高和某些物质质量变化的缺点。

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。

食品冷冻干燥的原理

食品冷冻干燥的原理食品冷冻干燥是一种常用的食品保鲜和加工方法。

它通过将食品在低温下冷冻，然后将冷冻的食品在真空条件下加热，使水分从食品中直接转化为水蒸气，达到干燥的目的。

食品冷冻干燥的原理主要涉及到三个关键步骤：冷冻、干燥和真空。

食品冷冻干燥的第一步是冷冻。

将食品放入低温环境中，一般为零下20度至零下50度的温度范围内，使食品迅速冷却。

冷冻的目的是将食品中的水分转化为冰晶形式，从而减少食品中的水分含量。

接下来是干燥的过程。

在冷冻后，食品中的冰晶会转化为水蒸气，这个过程称为升华。

升华是物质从固态直接转化为气态的过程，跳过了液态阶段。

在冷冻食品中，通过升华过程将水分从食品中脱除，可以保持食品的营养成分和口感。

最后是真空的环境。

在干燥的过程中，为了加速水分的升华，需要在食品周围建立一个真空环境。

真空环境下的压力较低，可以降低水的沸点，使水分更容易从固态转化为气态。

同时，真空环境下还可以减少氧气的存在，防止食品氧化和变质。

食品冷冻干燥的原理，可以通过控制冷冻和干燥的时间、温度和真空度来实现。

首先，冷冻的时间和温度要根据不同食品的特性来调整，以确保食品能够充分冷冻。

然后，干燥的时间和温度也需要根据食品的特性来调整，以保持食品的质量和营养成分。

最后，真空的度数也需要根据食品的特性来选择，以保证水分充分升华。

食品冷冻干燥的原理有许多优点。

首先，由于食品在低温下进行干燥，可以大大减少食品的营养流失，保持食品的色、香、味和口感。

其次，冷冻干燥可以在食品中保留多种活性成分，如维生素和酶等，有助于提高食品的保健功能。

此外，冷冻干燥后的食品体积轻巧，易于储存和运输，延长了食品的保质期。

然而，食品冷冻干燥也存在一些局限性。

首先，冷冻干燥的过程时间较长，会增加生产成本。

其次，由于需要建立真空环境，设备成本也较高。

此外，某些食品在冷冻干燥过程中可能会发生结构变化，影响食品的口感。

总结起来，食品冷冻干燥是一种常用的食品保鲜和加工方法。

冷冻干燥原理

冷冻干燥原理
冷冻干燥是一种特殊的干燥方法，它是将原料冷却到极低温度，然后去除水分的过程。

这种方法可以有效地防止物质的老化，结晶和腐败，还可以保持原来的质量和营养价值。

冷冻干燥的原理是将物质冷却到低温，使其中的活性成分变得不活跃，从而阻止水分的分解。

当物质冷却到较低温度时，水分将被冻住，随后被紫外线照射破坏其结构，使其被迅速蒸发掉。

这样，原料中的水分就被蒸发掉了，原料的质量和营养价值就可以得到很好的保护。

冷冻干燥的过程也通常涉及空气的去湿，以防止水分的进一步增加。

在这种情况下，空气中的湿度被降低，从而使水分被干燥掉。

冷冻干燥技术在食品加工领域有着重要的应用。

它可以有效地保护食品的质量和营养价值，保证食品的安全性和口感，以及延长食品的贮藏时间。

总之，冷冻干燥是一种重要的干燥技术，它可以有效地防止物料的老化、结晶和腐败，保护物料的质量和营养价值，以及延长食品的贮藏时间。

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。

冷冻干燥原理培训课件冻干原理

▪ 5．干燥后的物质疏松多孔，呈海绵状，加水后溶解迅速而完全，几乎立即恢复原来的性状。
▪ 6．由于干燥在真空下进行，氧气极少，因此一些易氧化的物质得到了保护。
▪ 7．干燥能排除95-99%以上的水份，使干燥后产品能长期保存而不致变质。
三、冻干机的组成
1、冻干机的组成按系统分
▪ 1.1 制冷系统 ▪ 1.2 真空系统 ▪ 1.3 加热系统 ▪ 1.4 控制系统
4、冻干箱内的压强
▪ 4.3 当压强太高时，产品内冰的升华速率减慢，产品吸热量将减少。于是产品自身的温度上升，当高于共熔点温度时，产品将发生熔化，造成冻干失败。
▪ 4.4 冻干箱的合适压强一般认为是在10-30Pa之间，在这个压强范围内，既利于热量的传递又利于升华的进行。超过30Pa时，产品可能熔化，此时将发出真空报警信号，切断对产品的加热，甚至启动冷冻机对冻干箱进行降温，以保护产品不致发生熔化。
4、冻干箱内的压强
▪ 4.1 冷冻干燥时冻干箱内的压强，过去认为是越低越好，现在则认为不是越低越好，而是要控制在一定的范围之内。
▪ 4.2 压强低当然有利于产品内冰的升华。但由于压强太低时对热传递不利，产品不易获得热量，升华速率反而降低。实验表明：在冻干箱的压强低于10Pa时，气体的对流传热小到可以忽略不计；而压强大于10Pa时，气体的对流传热就明显增加。在同样的板层温度下，压强高于10Pa 时，产品容易获得热量，因而升华速率增加。
▪ 冷凝器的功用是把冻干箱内产品升华出来的水蒸气冻结吸附在其金属表面上。
四、共溶点及其测量方法
1.共熔点的概念
▪ 制品内的各种组份全部冻结成固体的温度即为共熔点。
2、共熔点的意义
▪ 由于冷冻干燥是在真空状态下进行。只有制品全部冻结后才能在真空下进行升华，否则有部分液体存在时，在真空下不仅会迅速蒸发，造成液体的浓缩使冻干制品的体积缩小；而且溶解在水中的气体在真空下会迅速冒出来，造成象液体沸腾的样子，使冻干产品鼓泡，甚至冒出瓶外。

药物冷冻干燥技术

药物冷冻干燥技术简介药物冷冻干燥技术是一种用于保存和延长药物稳定性和有效性的重要技术。

它通过将药物溶液冷冻并除去其中的水分，从而得到干燥、稳定的药物产品。

以下是关于药物冷冻干燥技术的详细介绍。

一、药物冷冻干燥的基本原理药物冷冻干燥的基本原理是将药物溶液冷冻，使其中的水分结冰。

然后，通过真空条件下加热，使冰直接从固态变为气态，从而除去水分。

在这个过程中，药物成分被固定在干燥的固体状态，避免了因受潮、氧化等因素引起的药物失效。

二、药物冷冻干燥的流程1.准备阶段：首先，将药物溶解在适当的溶剂中，形成药物溶液。

然后，将溶液进行充分的搅拌和混合，以确保药物的均匀分布。

2.冷冻阶段：将药物溶液放入冷冻设备中，通常为冷冻干燥机。

在冷冻过程中，水分开始结冰。

3.升华干燥阶段：在真空条件下，将冷冻的药物溶液进行加热。

此时，冰开始升华成水蒸气，同时从药物中移除。

这个过程会持续进行，直到大部分水分被移除。

4.解析干燥阶段：在升华干燥完成后，还需要对药物进行解析干燥。

这个阶段的目标是去除残余的水分和溶剂。

5.包装和存储：经过解析干燥后，药物被制成稳定的干燥剂。

这些干燥剂可以通过适当的包装进行存储，以保持其稳定性和有效性。

三、药物冷冻干燥的优势1.延长药物有效期：通过去除水分和溶剂，药物冷冻干燥技术可以显著延长药物的保存期限。

2.提高药物的稳定性：与传统的保存方法相比，药物冷冻干燥能够更好地保护药物免受光、热、氧气等因素的影响，从而保持药物的稳定性。

3.便于运输和存储：干燥后的药物体积小、重量轻，更便于运输和存储。

4.适用于多种药物：药物冷冻干燥技术适用于各种类型的药物，包括生物制品、抗生素、激素等。

四、结论药物冷冻干燥技术是一种高效、实用的技术，对于保护药物的稳定性和有效性具有重要意义。

通过了解其基本原理、流程和优势，我们可以更好地理解其在医药领域的应用价值。

冷冻干燥概念

冷冻干燥概念又称升华干燥。

将含水物料冷冻到冰点以下，使水转变为冰，然后在较高真空下将冰转变为蒸气而除去的干燥方法。

物料可先在冷冻装置内冷冻，再进行干燥。

但也可直接在干燥室内经迅速抽成真空而冷冻。

升华生成的水蒸气借冷凝器除去。

升华过程中所需的汽化热量，一般用热辐射供给。

冷冻干燥是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。

其主要优点是：（1）干燥后的物料保持原来的化学组成和物理性质（如多孔结构、胶体性质等）；（2）热量消耗比其他干燥方法少。

缺点是费用较高，不能广泛采用。

用于干燥抗生素、蔬菜和水果等。

含水的生物样品，经过冷冻固定，在低温高真空的条件下使样品中的水分由冰直接升华达到干燥的目的，在干燥的过程中不受表面张力的作用，样品不变形。

真空冷冻干燥技术是将湿物料或溶液在较低的温度（－10℃～－50℃）下冻结成固态，然后在真空（1.3～13帕）下使其中的水分不经液态直接升华成气态，最终使物料脱水的干燥技术。

中国是原料药生产大国，因此该技术应用前景十分广阔。

但是，应当引起注意的是，真空冷冻干燥技术在我国推广得非常迅速，相比之下，其基础理论研究相对滞后、薄弱，专业技术人员也不多。

并且，与气流干燥、喷雾干燥等其他干燥技术相比，真空冷冻干燥设备投资大，能源消耗及药品生产成本较高，从而限制了该技术的进一步发展。

因此，切实加强基础理论研究，在确保药品质量的同时，实现节能降耗、降低生产成本，已经成为真空冷冻干燥技术领域当前面临的最主要的问题。

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防止了化学、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到达的。

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。

假设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。

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。

冷冻干燥中存在的问题及处理方法

冷冻干燥中存在的问题及处理方法
1 冷冻干燥的基本特征
冷冻干燥是一种压缩干燥的方法，它具有节能、生产效率高的优点。

冷冻干燥的基本原理是先将物料冷冻，然后在真空条件下进行干燥，利用物料内部结晶水析出，从而减少有机物中水分含量，达到产品高纯度、低水份的目的。

2 冷冻干燥中存在的问题
（1）冷冻干燥物质结晶力度弱。

冷冻干燥的物质，哪怕是同一物质的分子结构是相同的，在冷冻干燥的过程中也有可能出现结晶力度较弱的情况，因此可能导致最终产品质量不佳。

（2）冷冻干燥过程会改变物质性质。

冷冻干燥过程中，由于物质发生冰晶融化等变化，可能会改变物质的有效性质，导致最终产品没有预想中的性能表现。

3 冷冻干燥中出现问题的处理方法
（1）提高冷冻干燥温度。

可以将冷冻干燥设备设置的温度升至在一定范围内，增加物质的结晶力度，从而提高最终产品的质量。

（2）增加物质的结晶时间。

增加物质在汽相中结晶的时间，也可以促进物料更快地析出，对有效性质也有促进作用，提高最终产品的性能表现。

4 结论
冷冻干燥是一种非常有效的干燥方式，但在实际的过程中仍然存在一些问题，适当的改变温度和增加结晶时间等措施均可起到作用，抑制冷冻干燥过程中的不良影响，从而提高最终产品的质量和性能。

冷冻干燥的原理药剂学

冷冻干燥的原理药剂学
冷冻干燥（冻干）是一种常用的药物制剂工艺，通过冷凝和去除水分，将药物从液态转化为固态，以延长其稳定性和保持活性。

以下是冷冻干燥的原理在药剂学中的描述：
1. 冻结：药物溶液首先被冷冻，通常通过快速冷却来避免大冰晶的形成。

冷冻过程中，溶剂中的水分会结晶形成冰，并被锁定在晶体网络中。

2. 脱水：在冻结状态下，冻结的溶液经过较低的温度和较低的压力条件下进行脱水。

这个过程被称为次冷冻脱水，其中水分子由固态冰直接转变为蒸发，无需经过液态阶段。

3. 升温：在脱水过程中，通过逐步升温，将冻结的药物溶液加热到足够高的温度，使水分子从固态直接蒸发出来。

此过程称为升温脱水或次冻结脱水。

4. 干燥：一旦水分子蒸发掉，药物溶液中只剩下固态药物和残余的溶质。

残余的溶剂被称为残留溶剂。

在冷凝器的低温下，通过将冷冻
干燥装置中的压力降低，使残留溶剂以气体的形式从冻干物中蒸发出来。

通过这一过程，药物溶液转变为干燥的冻干物，具有较低的水分含量和更长的稳定性。

冷冻干燥保留了药物的原有结构和活性，有助于延长药物的保存时间，并提高了药物的稳定性与溶解性能。

这使得冷冻干燥成为许多药品制剂和生物制品的常用工艺。

冷冻干燥技术的原理

冷冻干燥技术的原理
冷冻干燥技术的基本原理是：当液态的物质被冻结在冰晶上时，其温度将低于-10℃，所以水分的冻结方式与冰的性质有密
切关系。

对于大多数物质来说，在低于0℃时，其结晶水会形成
固态，成为冰晶。

当温度升高到-20℃时，冰晶开始融化成液态，但其温度不能高于0℃，否则会导致物质产生变形、氧化、分解
等现象。

这种现象称为冻结。

而在冻结时的温度下，物质中的水分便会变成固态。

当物质中水分冻结成冰晶后，其体积将会收缩。

由于固态冰的体积收缩很大，所以当物质中水分冻结成冰晶后，其内部的分子会受到很大的挤压作用而使其运动受阻，致使水分不能完全升华或升华速度变慢而形成冰晶。

当被干燥物质处于低温环境下时，由于其内部分子间的范德华力和氢键作用使其中部分分子结合成为固体。

在干燥过程中，被干燥物质中的水分蒸发时会向外逸出，逸出后水分分子将聚集成固态或液态状态而发生升华。

在升华过程中的吸热过程又使被干燥物质温度升高。

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食品的冷冻干燥技术

原料
冻结系统
加热系统
冷冻干燥室
真空系统
干制品
加热系统
控制系统
冷冻干燥设备
我国现已自行设计生产的ZDG 系列真空冻干设备,整机性能指标已达90年代初国际同类设备水平.该设备主要由干燥仓、捕水仓、预冷槽、加热系统、真空系统、传输系统和微机控制系统七大部分构成.干燥含水率 ≤5%,干燥板18层,加热温度室温～130,工作真空13.3 ～ 133Pa, 干燥时间 ≤ 18小时(蒜片), ZDG-60干燥面积60平方米,ZDG-100干燥面积100平方米.
共熔点
A(l)－B(s)
E
A(s)－B(s) 二组分简单低共熔相图组成
在溶液预冻过程中，预冻速率的快慢往往会影响着生物活性以及形成晶体的大小，进而影响后续升华干燥速率及干燥产品的性状。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。要保证抽真空之前所有产品均已冻实，不致因抽真空而冒出瓶外,冻干箱的每一板层之间,每一板层的
冻干胡萝卜块
③热量升华过程是一个吸热过程，升华时提供的热量直接影响着升华干燥速
（6）脱水彻底，保存期长。冷冻干燥法能
排除95％～99％以上的水分，使干燥后产品能长期保存而不致变质。冷冻干燥的食品的缺点：
二、真空冷冻干燥原理
真空冷冻干燥又称为升华干燥，简称“冻干”(freeze-drying)，是生物化工生产中固体湿物料干燥或产品保存的一种常用的脱水传质单元操作。
间歇式冷冻干燥装置
1－冷凝器； 2-膨胀阀； 3-干燥室； 4-水气冷凝进口阀； 5-冷阱； 6-膨胀阀； 7-冷凝器； 8-制冷压缩机； 9-热交换器； 10-真空泵； 11-制冷压缩机

冷冻干燥

一、冷冻干燥技术原理冷冻干燥即通常所说的冻干，是将含有大量水分的生物活性物质先行降温冻结成固体，再在真空和适当加温条件下使固体水分子直接升华成水汽抽出，最后使生物活性物质形成疏松、多孔样固状物。

冷冻于燥技术的特点是：整个冻干过程在低温真空条件下进行，能有效地保护热敏性物质的生物活性，如酶、微生物、激素等经冻干后生物活性仍能得到保留；能有效地降低氧分子对酶、微生物等的作用，保持物质原来的性状；干燥物呈海绵状结构，体积几乎不变，加水后迅速溶解，并恢复原来状态；干燥能排除95%以上的水分，使干燥后的产品能长期保存而不致变质。

二、冷冻干燥技术方法（一）冻干设备与装置物质的冻干在冷冻真空干燥系统中进行。

冷冻真空干燥系统由致冷系统、真空系统、加热系统和控制系统四个部分组成。

1.致冷系统由冷冻机、冻干箱和冷凝器内部的管道组成。

其功用是对冻干箱和冷凝器进行致冷，以产生和维持冻干过程中的低温条件。

2.真空系统由真空泵、冻干箱、冷凝器及真空管道和阀门组成。

真空泵为该系统重要的动力部件，必须具有高度的密封性能，使制品达到良好的升华效果。

3.加热系统常利用电加热装置。

加热系统可使冻干箱加热，使物质中的水分不断升华而干燥。

4.控制系统由各种控制开关、指示和记录仪表、自动控制元件等组成。

其功用是对冻干设备进行手动或自动控制，使其正常运行，保证冻干制品的质量。

（二）冻干程序1.测量共熔点生物制品在冻干前多配成溶液或混悬液，溶液随温度降低而发生凝固冻结，达到全部凝固冻结的温度称为凝固点或称共晶点。

不同物质的凝固点不同。

实质上物质的凝固点也就是该物质的熔化点，故又称该温度为共熔点，准备冻干的产品在升华前，必须达到共熔点以下的温度，否则则严重影响产品质量。

不同生物制品的共熔点不同，生物制品的共熔点依其组成成分不同而异，必须测定每种生物制品的共熔点才有可能按此共熔点进行冻干。

测定共熔点的原理是根据导电溶液的电阻与温度相关，当温度降低时电阻加大，当降到共熔点时电阻突然增大，此时的温度即为该溶液物质的共熔点。

冷冻干燥的过程与特点

冷冻干燥的过程与特点
冷冻干燥，也称为冷冻干燥技术或冷冻脱水，是一种将易腐烂的食品、药物或生物制品在低温下冷冻，然后在真空条件下将水分从固体状态直接转变为气态的过程。

这种技术有许多特点和优点。

首先，冷冻干燥的过程可以在低温下进行，这有助于保持原始产品的化学和生物特性。

由于在冷冻状态下进行，冷冻干燥可以减缓或防止食品或药物中的化学反应和微生物生长，从而延长了产品的保质期。

其次，冷冻干燥可以有效地保留产品的营养价值。

相比于其他脱水方法，冷冻干燥可以最大限度地减少热量对产品的影响，从而保留更多的维生素、矿物质和其他营养成分。

此外，冷冻干燥可以减轻产品的重量和体积，使得产品更容易存储和运输。

由于产品在干燥过程中失去了大部分水分，产品变得更加轻便，这对于需要长途运输的食品和药物来说非常重要。

冷冻干燥还可以产生高质量的干燥产品，因为它可以在较低的温度下进行，避免了高温对产品造成的损害。

这种方法可以保持产
品的外观、口感和颜色，使得最终的干燥产品更具吸引力。

总的来说，冷冻干燥是一种高效的脱水技术，它可以保持产品的质量和营养价值，延长产品的保质期，并且使产品更容易存储和运输。

这些特点使得冷冻干燥在食品、药物和生物制品等领域得到了广泛的应用。