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真空冷凍干燥機，簡稱“凍干機”，是一種通過將物料在低溫、真空環(huán)境下進行脫水，從而實現(xiàn)長期保存的高端干燥設備。其過程結合了冷凍和干燥兩個階段，不同于傳統(tǒng)的熱風干燥或噴霧干燥，它能最大限度地保留物料的原始特性。

它的核心工作原理基于水的三相圖，通過控制溫度和壓力，使物料中的水分直接從固態(tài)冰升華為氣態(tài)水蒸氣，跳過液態(tài)階段。這個過程主要分為三個精密控制的階段：

1. 預凍階段：這是成功凍干的基礎。將物料降至其共晶點溫度以下（通常遠低于0℃，如-30℃至-50℃），使物料中絕大部分自由水和結合水完全凝固成固態(tài)冰晶。預凍的速度和最終溫度至關重要，它決定了冰晶的形態(tài)和大小，直接影響后續(xù)升華的效率和物料的微觀結構。凍結不徹底會導致干燥過程中物料融化、起泡或收縮。

2. 一次干燥（升華干燥）：這是耗時長的主要脫水階段。在維持低溫的同時，啟動真空泵，將干燥倉內的壓力降至冰點飽和蒸氣壓以下（通常為幾十到幾百帕）。此時，對擱板進行緩慢加熱（但仍保持在冰點以下），為冰的升華提供所需的升華熱（約670 cal/g）。物料中的固態(tài)冰晶不經過液化，直接變?yōu)樗魵庖莩觥４穗A段大約能去除90%以上的水分。升華出的水蒸氣會流向溫度更低的捕水器（冷阱），在其金屬表面重新凝結成冰，從而維持倉內的高真空度。

3. 二次干燥（解析干燥）：在一次干燥完成后，物料中仍殘留著約10%的通過物理方式緊密結合的水分。此階段通過進一步提高擱板溫度（可從0℃升至30℃甚至更高）并繼續(xù)保持高真空，使這部分“結合水”通過解析作用被去除。最終使物料的殘余水分含量降至極低水平（如1%-4%），確保長期穩(wěn)定的儲存。

凍干機能卓越保存物料的原因在于其獨特的脫水機制：

• 維持物理結構：由于水分以冰晶骨架形式存在并被直接升華，干燥過程不會像熱風干燥那樣因表面張力或毛細管作用導致物料收縮、變形或硬化。凍干后的產品形成了多孔的海綿狀結構，能夠完美復水。

• 防止熱敏性物質失活：整個干燥過程在低溫下進行，有效避免了蛋白質、酶、維生素、香料成分等因高溫而變性、分解或揮發(fā)。

• 抑制化學和生物變化：低溫和低水分活度極大地抑制了在常規(guī)干燥和儲存過程中容易發(fā)生的化學反應（如美拉德反應導致的褐變）和微生物的生長，從而保持了物料的原始色澤、風味和營養(yǎng)成分。