**節(jié) 冷凍干燥的原理 一凍干的概念目的及應(yīng)用 冷凍干燥就是把含有大量水分的物質(zhì)，預(yù)先進行降溫凍結(jié)成固體然后在真空的條件下使水蒸汽直接從固體中升華出來，而物質(zhì)本身留在凍結(jié)的冰架子中，從而使得干燥制品不失原有的固體骨架結(jié)構(gòu)，保持物料原有的形態(tài),且制品復(fù)水性極好 利用冷凍干燥目的是為了貯存潮濕的物質(zhì)，通常是含有微生物組織的水溶液，或不含微生物組織的水溶液產(chǎn)品在凍結(jié)之后置于一個低水氣壓下，這時包含冰的升華，直接由固態(tài)在不發(fā)生熔化的情況下變成汽態(tài)與其他干燥方式相比避免了化學(xué)物理和酶的變化，從而確保了制品物性在保存時不易改變實際需要的低水汽壓是靠真空的狀況下達到的 真空冷凍干燥技術(shù)主要應(yīng)用于： (1)熱穩(wěn)定性差的生物制品，生化類制品，血液制品，基因工程類制品等藥物凍干； (2)為保持生物組織結(jié)構(gòu)和活性，外科手術(shù)用的皮層骨骼角膜心瓣膜等生物組織的處理； (3)以保持食物色香味和營養(yǎng)成分以及能迅速復(fù)水的咖啡調(diào)料肉類海產(chǎn)品果蔬的凍干； (4)在微膠囊制備藥品控釋材料等方面的應(yīng)用 以保持生鮮物質(zhì)不變性的人參蜂皇漿龜鱉等保健品及中草藥制劑的加工； (5)超微細粉末功能材料如：光導(dǎo)纖維超導(dǎo)材料微波介質(zhì)材料磁粉以及能加速反應(yīng)工程的催化劑的處理等 二冷凍干燥的原理及優(yōu)點 1 水的狀態(tài)平衡圖 物質(zhì)有固液汽三態(tài)，物質(zhì)的狀態(tài)與其溫度和壓力有關(guān)圖1-1示出水（H2O）的狀態(tài)平衡圖圖中OAOBOC三條曲線分別表示冰和水水和水蒸汽冰和水蒸汽兩相共存時其壓力和溫度之間的關(guān)系分別稱為溶化線沸騰線和升華線此三條曲線將圖面分為三個區(qū)域，分別稱為固相區(qū)液相區(qū)和氣相區(qū)箭頭123分別表示冰溶化成水，水汽化成水蒸汽和冰升華成水蒸汽的過程曲線OB的頂端有一點K，其溫度為374，稱為臨界點若水蒸汽的溫度高于其臨界溫度374時，無論怎樣加大壓力，水蒸汽也不能變成水三曲線的交點O，為固液汽三相其存的狀態(tài)，稱為三相點，其溫度為0.01，壓力為610Pa在三相點以下，不存在液相 若將冰面的壓力保持低于610Pa，且給冰加熱，冰就會不經(jīng)液相直接變成汽相，這一過程稱為升華 真空冷凍干燥是先將濕料凍結(jié)到共晶點溫度以下,使水分變成固態(tài)的冰,然后在較高的真空度下,使冰直接升華為水蒸氣,再用真空系統(tǒng)中的水汽凝結(jié)器將水蒸氣冷凝,從而獲得干燥制品的技術(shù)干燥過程是水的物態(tài)變化和移動的過程這種變化和移動發(fā)生在低溫低壓下因此，真空冷凍干燥的基本原理就是低溫低壓下傳質(zhì)傳熱的機理 2 冷凍干燥的優(yōu)點 冷凍干燥與常規(guī)的曬干烘干煮干噴霧干燥及真空干燥相比，有許多突出的優(yōu)點： （1）冷凍干燥在低溫下進行，因此在對于許多熱敏性的物質(zhì)特別適用如蛋白質(zhì)微生物之類，不會發(fā)生變性或失去生物活力 （2）在凍干過程中，微生物的生長和酶的作用無法進行因此能保持原來的性狀 （3）在低溫下干燥時，物質(zhì)中的一些揮發(fā)性成份和受熱變性的營養(yǎng)成分損失很小，適合一些化學(xué)制品藥品和食品的干燥 （4）由于在凍結(jié)的狀態(tài)下進行干燥，因此制品的體積形狀幾乎不變，保持了原來的結(jié)構(gòu)，不會發(fā)生濃縮現(xiàn)象干燥后的物質(zhì)疏松多孔，呈海綿狀，加水后溶解迅速而完全，幾乎立即恢復(fù)原來的性狀 （5）在真空下進行干燥，物料處于高度缺氧狀態(tài)下，容易氧化的物質(zhì)得到了保護 （6）干燥能排除95-99%以上的水份，使干燥后產(chǎn)品能長期保存而不變質(zhì) 德國Christ Epsilon 1/2-4 中試凍干機 德國christ實驗室高級型凍干機 德國Christ 實驗室常規(guī)型冷凍干燥機Alpha 1-2凍干機