凍干機（真空冷凍干燥機）通過低溫冷凍和真空升華去除物料中的水分，同時保留物料的活性、結構和營養成分。其工作原理可分為三個階段，結合制冷、真空、加熱等系統的協同作用，具體如下：
一、工作原理分階段說明
-
預凍階段（凍結水分）
-
目的：將物料中的自由水固化為冰晶，形成穩定的固態結構。
-
過程：
-
物料被冷卻至共晶點以下（通常-30℃~-40℃），使水分完全凍結成冰。
-
冰晶的形成方式影響后續干燥效率：
-
速凍（快速降溫）：形成細小冰晶，干燥速度快，但可能破壞物料結構（如細胞）。
-
慢凍（緩慢降溫）：形成較大冰晶，干燥后復水性更好，適合食品、生物制品。
-
升華階段（初級干燥）
-
目的：在真空環境下，使冰直接升華為水蒸氣，去除大部分水分。
-
過程：
-
啟動真空泵，將干燥室壓力降至<13.3Pa（**壓力），使冰的飽和蒸汽壓高于環境壓力，冰直接升華。
-
通過擱板加熱（通常≤20℃）提供升華所需的潛熱（約2822J/克），促使冰晶升華。
-
水蒸氣被冷凝器（-50℃~-80℃）捕獲，凝結為冰霜，避免水汽返回干燥室。
-
解吸階段（二次干燥）
-
目的：去除物料中殘留的結合水（如吸附水、結晶水），進一步降低含水量。
-
過程：
-
升高擱板溫度（通常25℃~40℃），破壞剩余水分與物料的結合力。
-
持續抽真空，使結合水蒸發并被冷凝器捕獲。
-
*終物料含水量可降至1%~5%，達到長期保存要求。
二、核心系統協同工作
-
制冷系統
-
功能：提供低溫環境，用于預凍物料和冷凝水蒸氣。
-
組成：壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發器（如氟利昂R22、R404A制冷劑）。
-
關鍵作用：
-
預凍階段：快速降低物料溫度至共晶點以下。
-
冷凝階段：維持冷凝器低溫（-50℃以下），捕獲升華的水蒸氣。
-
真空系統
-
功能：抽取干燥室空氣，維持高真空環境（<10Pa），促進冰的升華。
-
組成：旋片泵（粗抽）、羅茨泵（高真空）、氣鎮閥、真空傳感器。
-
關鍵作用：
-
排除空氣，降低冰的升華溫度。
-
防止水蒸氣回流至干燥室，避免物料受潮。
-
加熱系統
-
功能：提供升華和解析所需的熱量，分階段控溫。
-
組成：電加熱擱板、導熱油循環管路、溫度傳感器。
-
關鍵作用：
-
升華階段：低溫加熱（≤20℃）促進冰晶升華。
-
解吸階段：升溫（25℃~40℃）破壞結合水與物料的吸附力。
-
控制系統
-
功能：協調各系統參數，實現自動化運行。
-
組成：PLC控制器、人機界面（HMI）、溫度/壓力傳感器、**保護裝置。
-
關鍵作用：
-
設定凍干曲線（溫度、真空度、時間）。
-
實時監測并調節參數，防止過熱或失效。
三、技術優勢與應用場景
-
優勢：
-
保留活性：低溫和真空環境避免高溫破壞熱敏物質（如蛋白質、微生物）。
-
復水性好：冰晶升華形成多孔結構，復水后接近新鮮狀態。
-
常溫保存：脫水后物料可在常溫長期儲存，降低冷鏈成本。
-
典型應用：
-
醫藥：疫苗、***、血清、中藥材提取物。
-
食品：咖啡、茶葉、水果片、方便食品。
-
生物制品：菌種、酶、納米材料、化妝品原料。
四、總結
凍干機通過冷凍→真空升華→解吸的流程，結合制冷、真空、加熱系統的精準控制，實現高效、溫和的脫水過程。其核心在于低溫下冰的直接升華和真空環境對相變的促進，*終保留物料的活性與結構完整性。
