冷凍干燥機，學名為真空冷凍干燥機，是一種在低溫、低壓條件下，通過升華原理，使物料中的水分(或其它溶劑)從固態直接轉變為氣態，從而實現低溫脫水干燥的設備。
其核心科學原理基于水的三相點。在壓力低于611.73 Pa(約6.11 mbar)的真空中，對凍結的物料提供適當的熱量，冰即可不經過液態，直接升華為水蒸氣。這一過程避免了因液體蒸發帶來的表面張力、溶質遷移等問題，從而能最大限度地保持物料的物理、化學和生物特性。
一、工藝流程與關鍵參數
冷凍干燥過程是一個非穩態的傳熱傳質過程，嚴格分為三個主要階段：
1.預凍結階段
目的：將物料中的自由水和結合水固化為冰晶。
關鍵參數：凍結速率和最終溫度。凍結速率影響冰晶大小，從而影響后續干燥速率和產品結構。最終溫度必須低于物料的共晶點溫度(通常再低10-20℃)，以確保物料凍結。
2.一次干燥(主干燥)階段
目的：通過升華移除物料中約90%的自由水。
過程：在真空下，對擱板進行程序控溫，提供升華所需的熱量。熱量從擱板傳導至物料，冰晶升華，產生的水蒸氣穿過已干燥的物料多孔層，被冷阱捕獲。
核心挑戰：傳熱與傳質的平衡。提供的熱量必須足以驅動升華，但不能使物料溫度超過其崩塌溫度。否則，凍結層會軟化或液化，導致干燥層孔隙結構坍塌，產品失活、收縮且復水性變差。倉內壓力是控制傳質(水蒸氣溢出)速率的關鍵參數。
3.二次干燥(解吸干燥)階段
目的：移除以物理吸附方式殘留在干燥物料多孔骨架內的結合水。
過程：在一次干燥完成后，大幅提高擱板溫度(可升至室溫甚至更高)，并在高真空下維持較長時間，為水分子解吸提供能量。
終點判斷：此階段結束時，產品殘余水分含量通常可降至1%-3%。可通過監測產品溫度與擱板溫度趨同，或使用露點儀等方法來判定終點。
二、主要配置及附件
1.壓縮機品牌，高效穩定、噪音低。
2.韓國品牌真空泵，抽速高、噪音低。
3.凍干自動控制系統：可程序化編程，從凍干到除霜均程序化控制。
4.板層加溫控制系統：熱循環監視保護，特殊加熱材料，模糊PID控制算法。
5.冷阱除霜系統：非電加熱除霜方式，安全性能高；除霜速度快，解決了傳統采用浸泡除霜帶來的不便。
6.手自動模式選擇：手動模式用于摸索工藝參數(人為干預性強)，自動模式用于工藝成熟階段，一鍵操作，簡單便捷。
7.數據記錄系統：數據記錄系統多項選擇。a.本機內存存儲，可存儲3個月。b.外存存儲(U盤)，存儲數據量與U盤的容量有關系(選配)。
8.凍干工藝配方存儲功能：可存儲500組固定或者用戶自定義凍干工藝配方。
9.凍干曲線查詢功能(可查詢溫度及真空度曲線，方便工藝優化及凍干效果驗證)。
10.校準功能：可進行溫度及真空度校準，確保長期使用測量值的準確性。
三、應用領域
冷凍干燥機的應用范圍非常廣泛，它被廣泛應用于農產品(如蔬菜、水果、海鮮等)、食品(如餅干、肉制品、果汁、冰淇淋以及沖劑等)、藥品、化妝品等行業。
1.農產品干燥
蔬菜、水果、海鮮等都可以經過冷凍干燥機干燥，從而延長它們的保質期并增加它們的價值。
2.食品處理
食品的干燥和處理對于制造和保存食品都非常重要。對于某些產品，如咖啡和茶，必須在一定程度上干燥后包裝以便長期使用。有時被用來提高食物的口感和延長其保質期，從而減少食品浪費。
3.醫藥行業
醫藥行業中，冷凍干燥機的職能是保證藥品的純度并延長穩定性，這在衛生保健行業中尤其重要。藥品一般都是在水中溶解的，因此是一種非常有效的方式來移除這些水分。
4.化妝品行業
化妝品行業中，常常用于制造粉末和其他干燥化妝品。這些化妝品可能包括眼影、面霜、口紅、眼線筆等多種產品。
四、優點
1.可將物質經過低溫冷凍處理后再進行干燥，可以很好地保留原料中的有效成份，并提高產品的品質。
2.由于干燥過程中低溫環境下操作，被廣泛應用于熱敏性產品的處理，例如多肽、抗體和蛋白質等。
3.冷凍干燥技術可以將水分從制品中去除，從而保持和延長產品質量和保鮮期。
4.相對于其他干燥方法，凍干工藝流程要相對簡單，其可以將物料的加工時間和步驟大大減少，并且操作更加容易。
綜上所述，冷凍干燥機是一種非常重要的機械設備。在多個領域，如醫藥、保健、食品和化妝品等領域，冷凍干燥技術的應用相對廣泛，主要起到延長保質期，提高產品品質，避免熱敏性產品損失等作用。尤其是對于一些需要保鮮的柿子，冷凍干燥技術變得尤為重要。當前，人們對凍干技術要求越來越高，在使用過程中需要根據實際情況進行調整和改進，以確保其工藝安全和設備性能。
