冷冻干燥 - 正文 　　又称升华干燥，将物料冷冻至水的冰点以下，并置于高真空(10～40Pa)的容器中，通过供热使物料中的水分直接从固态冰升华为水汽的一种干燥方法。冷冻干燥操作中使物料处于冰冻状态，物料内部结构可以保持不变，所以特别适用于处理凝胶物料。一般干燥方法的干燥温度需在冰与物料的共融点之上，干燥后产品将失去原有凝胶性质。又如用一般的真空干燥法处理含盐的生物制品时，表层会形成盐壳；而用冷冻干燥法可以避免发生这种现象。冷冻干燥也适用于处理热敏性和易氧化的物料，如抗菌素、生物制剂等。蔬菜、水果、鲜鱼、肉类等食品经冷冻干燥后，不仅可以久藏，而且能保持原来的多孔结构，吸收水分后可以恢复原有的色香味。
　　冷冻干燥的供热速率应当使冰以足够的速率升华，同时又不使物料的温度升高到熔点。实验表明，只有在除去了95％以上的水分之后，才允许物料温度升高到室温。冷冻干燥所用的载热体，是常温或温度稍高的任何液体或气体。冷冻干燥器（见彩图）往往不需保温，有时甚至以导热性较好的材料制造，以充分利用外界热量。

 

基础理论研究

　　目前，我国真空冷冻干燥设备趋于完善，但与发达国家相比，该技术基础理论的研究显得滞后和薄弱，阻碍了技术应用水平的提高。因此，研究的重点正向这方面转移。目前，研究的焦点集中在真空冷冻干燥的物性参数及其影响因素、过程参数、过程机理和模型、过程优化控制等的研究。
　　真空冷冻干燥技术的基本参数包括物性参数和过程参数，它们是实现真空冷冻干燥过程的基础。这些数据的缺乏会使干燥过程难以实现针对原料的优化，不能充分发挥系统效率。物性参数指物料的导热系数、传递系数等。这方面的研究内容包括物性参数数据的测定及测定方法，以及环境条件压强、温度、相对湿度和物料颗粒取向等对物性参数的影响。过程参数包括冷冻、供热和物料形态等有关参数。对冷冻过程的研究意在为系统找到最优冷冻曲线。供热过程的研究则集中在两方面：一是对原料载体的改良；二是加热方式(传热方式和供热热源)的选择。确定恰当的物料形态也是重要的研究内容，它包括原料的颗粒形态和料层厚度等。
　　从热量传递和质量传递入手研究真空冷冻干燥的机理，并建立相应的数学模型，有助于找出过程的影响因素，预测时间、温度及蒸气压强的分布状况。目前的研究主要限于均质液相，并提出了一些数学模型，如冰前沿均匀退却模型、升华模型、吸附-升华模型等。这些模型虽然对真空冷冻干燥的过程作了不同程度的描述，但在实际应用中仍然存在许多限制条件。过程优化控制是建立在上述数学模型的基础上的。控制方案又有准稳态模型和非稳态模型之分。