冷凍乾燥就是把含有大量水分物質，預先進行降溫凍冷凍乾燥機結成固體，然後在真空的條件下使水蒸汽直接升華出來，而物質本身剩留在凍結時的冰架中，因此它乾燥後疏松多孔體積不變。引起產品本身溫度的下降而減慢升華速度，為了增加升華速度，縮短乾燥時間，必須要對產品進行適當加熱。整個乾燥是在較低的溫度下進行的。
物質在乾燥前始終處於低溫(凍結狀態)，同時冰晶均勻分布於物質中，升華過程不會因脫水而發生濃縮現像，避免了由水蒸氣產生泡沫、氧化等副作用。乾燥物質呈干海綿多孔狀，體積基本不變，極易溶於水而恢復原狀。在最大程度上防止乾燥物質的理化和生物學方面的變性。
它的工作原理是將被乾燥的物品先凍結到三相點溫度以下，然後在真空條件下使物品中的固態水份(冰)直接升華成水蒸氣，從物品中排除，使物品乾燥。物料經前處理後，先進行速凍，再真空乾燥升華脫水，之後在後處理車間包裝。真空系統為升華乾燥倉建立低氣壓條件，加熱系統向物料提供升華潛熱，制冷系統向捕水器和乾燥倉提供所需的冷量。對凍干制品的質量要求是：生物活性不變、外觀色澤均勻、形態飽滿、結構牢固、溶解速度快，殘余水分低。要獲得高質量的制品，對凍干的理論和工藝應有一個比較全面的了解。凍干工藝包括預凍、升華和再凍干三個分階段。合理而有效地縮短凍干的周期在工業生產上具有明顯的經濟價值。
凍干技術 - 影響
冷凍乾燥過程實際上是水的物質變化及其轉移過程。含有大量水份的生物制品首先凍結成固體，然後在真空狀態下固態冰直接升華成水蒸汽，水蒸汽又在冷凝器內凝華成冰霜，乾燥結束後冰霜熔化排出。在凍干箱內得到了需要的冷凍乾燥產品，乾燥過程如圖十七所示。
凍干過程有二個放熱過程和二個吸收過程：液體生物制品放出熱量凝固成固體生物制品，固體生物制品在真空下吸收熱量升華成水蒸汽。水蒸汽在冷凝器中放出熱量凝華成冰霜，凍干結束後冰霜在冷凝器中吸收熱量熔化成水。
整個凍干過程中進行著熱量質量的傳遞現像。熱量的傳遞貫穿冷凍乾燥的全過程中。預凍階段：乾燥的第一階段和第二階段以及化霜階段均進行著熱量的傳遞；質量的傳遞僅在乾燥階段進行，凍干箱制品中產生的水蒸汽到冷凝器內凝華成冰霜的過程，實際上也是質量傳遞的過程，只有發生了質量的傳遞產品才能獲得乾燥。在乾燥階段，熱的傳遞是為了促進質的傳遞，改善熱的傳遞也能改善質的傳遞。
如果在產品的升華過程中不提供熱量，那麼產品由於升華吸收自身的熱量使溫度下降，升華速率也逐漸下降，直到產品溫度相等於冷凝器的表面溫度，乾燥便停止進行，這時從凍結產品到冷凝器表面的水蒸汽分子數與從冷凝器表面返回到凍結產品的水蒸汽分子數相等，凍干箱與冷凝器之間的水蒸汽壓力等於零，達到平衡狀態。
不如果一個外界熱量加到凍結產品上，這個平衡狀態被破壞，凍結產品的溫度就高於冷凝器表面的溫度，凍干箱和冷凝器之間便產生了水蒸汽壓力差。形成了從凍干箱流向冷凝器的水蒸汽流。由於冷凝器制冷的表面凝華水蒸汽為冰霜，使冷凝器內的水蒸汽不斷地被吸附掉，冷凝器內便保持較低的蒸汽壓力；而凍干箱內流走的水蒸汽又不斷被產品中發生的水蒸汽得到補充，維持凍干箱內較高的水蒸汽壓力。這一過程的不斷進行，使產品不斷得到了乾燥。
升華首先從產品的表面開始，在乾燥進行了一段時間之後，在凍結產品上面形成了一層已乾燥的產品，產生了乾燥產品與凍結產品之間的交界面。交界面隨著乾燥的進行不斷下降，直到升華完畢交界面消失。當產生了交界面之後，水分子要穿越這層已乾燥的產品才能進入空間；水分子跑出交界面之後，進入已經乾燥產品的某一間隔內。以後可能還要穿過許多這樣的間隔後，才能從產品的縫隙進入空間。也可以經過一些轉折又回到凍結產品之中，乾燥產品內的間隔有時像迷宮一樣。
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