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 [1]  。

其主要优点是：（1）干燥后的物料保

冷冻干燥设备

持原来的化学组成和（如多孔结构、性质等）；（2）消耗比其他干燥少。缺点是费用较高，不能广泛采用。用于干燥、和等。

含水的样品，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的作用，不变形。

技术是将湿物料或在较低的（－10℃～－50℃）下冻结成，然后在真空（1.3～13帕）下使其中的水分不经直接升华成，最终使物料的干燥技术。是生产大国，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，其研究相对滞后、薄弱，专业技术人员也不多。并且，与、等其他干燥技术相比，投资大，消耗及生产成本较高，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。

原理

由物理学可知，水有三相，O点为三相共点，OA为冰的融解点。根据压力减小、沸点下降的原理，只要压力在压力之下（图中压力为 646.5Pa以下，温度0℃以下），物料中的水分则可从水不经过液相而直接升华为水汽。根据这个原理，就可以先将食品的湿原料冻结至之下，使原料中的水分变为固态冰，然后在适当的真空环境下，将冰直接转化为而除去，再用真空系统中的水汽凝结器将，从而使物料得到干燥。这种利用真空冷冻获得干燥的方法，是水的和移动的过程，这个过程发生在低温低压下，因此，冷冻干燥的基本原理是在低温低压下传热传质的机理 [2]  。

冷冻干燥不同于普通的加热干燥，物料中的水分基本上在0℃以下的冰冻的固体表面升华而进行干燥，物质本身则剩留在冻结时的冰架子中，因此，干燥后的产品体积不变、疏松多孔。冰在升华时需要热量，必须对物料进行适当加热，并使加热板与物料升华表面形成一定温度梯度，以利于传热的顺利进行。

制品的冷冻干燥过程包括冻结、升华和再干燥3个阶段。

冻结

先将欲冻干物料用适宜冷却设备冷却至2℃左右，然后置于冷至约一40℃(13．33Pa)冻干箱内。关闭干燥箱，迅速通入制冷剂(氟里昂、氨)，使物料冷冻，并保捧攀邸h或更长时间，以克服溶液的过冷现象，使制品完全冻结，即可进行升华。

升华

制品的升华是在高度真空下进行的，在压力降低过程中，必须保持箱内物品的冰冻状态，以防溢出容器。待箱内压力降至一定程度后，再打开罗茨真空泵(或真空扩散泵)，压力降到1．33Pa，一60。C以下时，冰即开始升华，升华的水蒸气在冷凝器内结成冰晶。为保证冰的升华，应开启加热系统，将搁板加热，不断供给冰升华所需的热量。

再干燥

在升华阶段内，冰大量升华，此时制品的温度不宜超过最低共熔点，以防产品中产生僵块或产品外观上的缺损，在此阶段内搁板温度通常控制在±10℃之间。制品的再干燥阶段所除去的水分为结合水分，此时固体表面的水蒸气压呈不同程度的降低，干燥速度明显下降。在保证产品质量的前提下，在此阶段内应适当提高搁板温度，以利于水分的蒸发，一般是将搁板加热至30～35。C，实际操作应按制品的冻干曲线(事先经多次实验绘制的温度、时间、真空度曲线)进行，直至制品温度与搁板温度重合达到干燥为止。

水的相图

特点

冷冻干燥的食品与其他干燥方法比较有许多的优点，主要为：

（1）最大限度地保存食品的色、香、味，如蔬菜的保持不变，各种芳香物质的损失可减少到最低限度；冷冻干燥对保存含蛋白质食品要比普通冷冻保存的好。

（2）对热敏性物质特别适合，可以使热敏性的物料干燥后保留热敏成分；能保存食品中的各级营养成分，尤其对维生素C，能保存90%以上。

（3）在真空和低温下操作，微生物的生长和酶作用受到抑制。

（4）脱水彻底，干制品重量轻，体积小，贮藏时占地面积少，运输方便；各种冷冻干燥的蔬菜经压块，重量减轻显著。由于体积减小，相应地包装费用也少得多。

（5）复水快，食用方便。因为被干燥物料含有的水分是在冻结状态下直接蒸发的，故在干燥过程中，水汽不带动可溶性物质移向物料表面，不会在物料表面沉积盐类，即在物料表面不会形成硬质薄皮，亦不存在因中心水分移向物料表面时对细胞或纤维产生的张力，不会使物料干燥后因收缩引起变形，故极易吸水恢复原状。

（6）因在真空下操作，氧气极少，因此，一些易氧化的物质（如油脂类）得到保护。

（7）冷冻干燥法能排除95%～99%以上的水分，产品能长期保存而不变质。

技术优势

由于真空冷冻干燥在、下进行，而且水分直接升华，因此赋予产品许多特殊的性能。如真空冷冻干燥技术对热敏性物料亦能脱水比较彻底，且经干燥的药品十分稳定，便于长时间贮存。由于物料的干燥在冻结状态下完成，与其他干燥方法相比，物料的和变化极小，其组织结构和外观形态被较好地保存。在真空冷冻干燥过程中，物料不存在问题，且其内部形成的海绵状，因而具有优异的，可在短时间内恢复干燥前的状态。由于干燥过程是在很低的温度下进行，而且基本隔绝了空气，因此有效地抑制了热敏性发生、或变化，并较好地保存了中的，以及保持了原料的。