冷冻干燥法的原理及应用
1. 冷冻干燥法的原理
冷冻干燥法，又称为冻干法或真空冷冻干燥法，是一种通过冷冻和蒸发将物质
从液态直接转变为固态的干燥方法。其主要原理如下：
•冷冻阶段：将液态物质制成均匀的冰晶，通过低温冷冻将物质冷冻固化，使其内部形成网状空隙结构。
•虹吸阶段：在真空环境下，物质内的水分由冰晶直接转变为水蒸气，即“虹吸效应”。虹吸效应一方面通过降低压力抑制水的汽化，另一方面具有热交换的功能，将吸收热量通过水分的汽化带走。
•干燥阶段：通过升高温度，使冻干物质中的水蒸气从冻干物质内部逸出，实现物质的除湿干燥。
冷冻干燥法的主要优点在于可以在低温下进行干燥，减少热敏性物质的热分解
和化学变性，同时保持物质的颜色、味道和营养成分。它还可以有效去除物质中的水分，延长其保存时间，提高稳定性。
2. 冷冻干燥法的应用
冷冻干燥法在许多领域中得到了广泛应用，以下是一些典型的应用领域：
2.1 制药工业
•生物药品：冷冻干燥法是制备生物药品的常用方法之一。通过冷冻干燥，可以保持生物药品的活性和稳定性，延长其保存期限。常见的使用冷冻干燥法的生物药品包括疫苗、免疫球蛋白、酶、抗生素等。
•中药制剂：许多中药制剂含有挥发性成分和易氧化的化学成分。冷冻干燥法可以有效地保留中药制剂的活性成分，并延长其稳定性和保存期限。
2.2 食品工业
•冷冻食品：冷冻干燥法可用于制造各种冷冻食品，如冷冻蔬菜、水果、肉类和海鲜。冷冻干燥保留了食品的口感、颜色和营养成分，同时可以延长食品的保存期限。
•饮料粉末：冷冻干燥法可以将液态饮料转变为粉末状，以提高其储存和运输的方便性。通过冷冻干燥，饮料中的水分可以完全去除，只留下固态的饮料粉末。
2.3 生物科学研究
•细胞保存：冷冻干燥法用于保存各种细胞和组织样本。通过冷冻干燥，可以暂停细胞的活动，并将其保存在固态下，以延长细胞的存活时间和保持其初始状态。
•微生物保存：冷冻干燥法可用于保存各种微生物，如细菌、真菌和病毒，以便后续研究和实验使用。冷冻干燥可以将微生物转变为稳定的干燥状态，减慢其代谢速度，提高保存的可行性。
3. 冷冻干燥法的优势和限制
3.1 优势
•保持物质的活性和稳定性：冷冻干燥法可以保持物质的生物活性、颜色、味道和营养成分。通过控制冻干过程中的温度和压力，可以最大限度地减少物质的热分解和化学变性。
•长时间保存：冷冻干燥法可以彻底去除物质中的水分，并将物质转变为干燥状态，从而延长物质的保存时间。干燥后的物质具有较长的稳定性，适用于长期储存和运输。
•方便制剂和使用：通过冷冻干燥法制备的干燥粉末可以更方便地制成药片、胶囊等制剂形式，便于使用和管理。
3.2 限制
•设备成本高：冷冻干燥法需要特殊的设备和工艺条件，使得设备成本较高。对于一些小规模的生产和研究机构来说，可能经济上不划算。
•较长的干燥时间：与其他干燥方法相比，冷冻干燥法通常需要较长的干燥时间，使得生产周期较长。
•需要专业技术：冷冻干燥法的操作相对复杂，需要具备一定的专业知识和技术，以确保干燥过程的安全和效果。
4. 结论
冷冻干燥法是一种常用的干燥方法，广泛应用于制药工业、食品工业和生物科
学研究等领域。它通过冷冻和蒸发将物质从液态转变为固态，保持物质的活性和稳定性，延长物质的保存期限。尽管冷冻干燥法存在一些限制，但其优点在许多应用场景中得到了充分体现。
冻干燥工艺流程及其应
目录冷冻干燥工艺的原理及特点…………………真空冷冻干燥机组成…………………………冷冻干燥工艺……………………………………食品冷冻干燥技术的运用……………………冻干食品的特点…………………………………我国食品冻干技术面临的问题………………冷冻干燥工艺的应用前景……………………结论…………………………………………………参考文献……………………………………………
冷冻干燥工艺流程及其应用 1冷冻干燥工艺的原理及特点 1.1冷冻干燥工艺原理 冷冻干燥就是把含有大量水分的物质，预先进行降温冻结成固体。然后在真空的条件下使水蒸汽直接从固体中升华出来，而物质本身留在冻结的冰架子中，从而使得干燥制品不失原有的固体骨架结构，保持
物料原有的形态,且制品复水性极好。然后在适当的温度和真空度下进行冰晶升华干燥，等升华结束后再进行解吸干燥，除去部分结合水，从而获得干燥的产品的技术。冷冻干燥过程可分为制品准备、预冻、一次干燥（升华干燥）、二次干燥（解吸干燥）、和密封保存五个步骤。利用冷冻干燥目的是为了贮存潮湿的物质，通常是含有微生物组织的水溶液，或不含微生物组织的水溶液。产品在冻结之后置于一个低水气压下,这时包含冰的升华,直接由固态在不发生熔化的情况下变成汽态。与其他干燥方式相比避免了化学、物理和酶的变化，从而确保了制品物性在保存时不易改变。实际需要的低水汽压是靠真空的状况下达到的。 图1：水的平衡相图 1.2冷冻干燥工艺存在的优缺点
1.2.1冷冻干燥工艺的优点 （1）冷冻干燥的过程中样品的结构不会被破坏,因为固体成分被在其位置上的坚冰支持着,在冰升华时会留下孔隙在干燥的剩余物质里。这样就保留了产品的生物和化学结构及其活性的完整性; （2）蛋白多肽类药物在高温下容易变性,造成干燥后生物活性的降低;冷冻干燥的过程是在低温状态下进行的,工艺过程对组分的破坏程度小,热畸变极其微弱,对不耐热药物特别是蛋白质多肽类药品非常适合[1]; （3）冷冻干燥的药剂为液体,定量分装比粉剂或片剂精度高;用无菌水溶液调配且通过除菌过滤、灌装,杂质微粒小、无污染。制品为多孔结构,质地疏松,较脆,复水性能好,重复再溶解迅速完全,便于临床使用; （4）冻结物干燥前后形状及体积不变化;干燥后真空密封或充氮密封,消除了氧化组分的氧化作用。 1.2.2冷冻干燥工艺的缺点 （1）设备造价高,干燥速率低,能耗高。 （2）工艺时间长（典型的干燥过程周期需要20小时左右）。 （3）生产成本高，能耗大。 （4）生物活性物质采用冻干制剂主要是为了保持活性,但配料选择不合理，工艺操作不合理，冻干设备选择不适当都可能在冻干制剂制备过程中失活,导致产品前功尽弃,这是生产冻干制剂的关键,需进行基础研究和针对特定产品反复试验。
食品冷冻干燥的原理 食品冷冻干燥是一种常用的食品保鲜和加工方法。它通过将食品在低温下冷冻，然后将冷冻的食品在真空条件下加热，使水分从食品中直接转化为水蒸气，达到干燥的目的。 食品冷冻干燥的原理主要涉及到三个关键步骤：冷冻、干燥和真空。 食品冷冻干燥的第一步是冷冻。将食品放入低温环境中，一般为零下20度至零下50度的温度范围内，使食品迅速冷却。冷冻的目的是将食品中的水分转化为冰晶形式，从而减少食品中的水分含量。 接下来是干燥的过程。在冷冻后，食品中的冰晶会转化为水蒸气，这个过程称为升华。升华是物质从固态直接转化为气态的过程，跳过了液态阶段。在冷冻食品中，通过升华过程将水分从食品中脱除，可以保持食品的营养成分和口感。 最后是真空的环境。在干燥的过程中，为了加速水分的升华，需要在食品周围建立一个真空环境。真空环境下的压力较低，可以降低水的沸点，使水分更容易从固态转化为气态。同时，真空环境下还可以减少氧气的存在，防止食品氧化和变质。 食品冷冻干燥的原理，可以通过控制冷冻和干燥的时间、温度和真空度来实现。首先，冷冻的时间和温度要根据不同食品的特性来调整，以确保食品能够充分冷冻。然后，干燥的时间和温度也需要根
据食品的特性来调整，以保持食品的质量和营养成分。最后，真空的度数也需要根据食品的特性来选择，以保证水分充分升华。 食品冷冻干燥的原理有许多优点。首先，由于食品在低温下进行干燥，可以大大减少食品的营养流失，保持食品的色、香、味和口感。其次，冷冻干燥可以在食品中保留多种活性成分，如维生素和酶等，有助于提高食品的保健功能。此外，冷冻干燥后的食品体积轻巧，易于储存和运输，延长了食品的保质期。 然而，食品冷冻干燥也存在一些局限性。首先，冷冻干燥的过程时间较长，会增加生产成本。其次，由于需要建立真空环境，设备成本也较高。此外，某些食品在冷冻干燥过程中可能会发生结构变化，影响食品的口感。 总结起来，食品冷冻干燥是一种常用的食品保鲜和加工方法。它通过冷冻、干燥和真空的三个关键步骤，将食品中的水分转化为水蒸气，达到干燥的目的。食品冷冻干燥的原理可以通过控制时间、温度和真空度来实现，并具有保留营养、延长保质期等优点。然而，它也存在时间长、成本高等局限性。在今后的发展中，可以进一步改进设备和工艺，提高冷冻干燥的效率和质量。
冷冻干燥法的原理及应用 1. 冷冻干燥法的原理 冷冻干燥法，又称为冻干法或真空冷冻干燥法，是一种通过冷冻和蒸发将物质 从液态直接转变为固态的干燥方法。其主要原理如下： •冷冻阶段：将液态物质制成均匀的冰晶，通过低温冷冻将物质冷冻固化，使其内部形成网状空隙结构。 •虹吸阶段：在真空环境下，物质内的水分由冰晶直接转变为水蒸气，即“虹吸效应”。虹吸效应一方面通过降低压力抑制水的汽化，另一方面具有热交换的功能，将吸收热量通过水分的汽化带走。 •干燥阶段：通过升高温度，使冻干物质中的水蒸气从冻干物质内部逸出，实现物质的除湿干燥。 冷冻干燥法的主要优点在于可以在低温下进行干燥，减少热敏性物质的热分解 和化学变性，同时保持物质的颜色、味道和营养成分。它还可以有效去除物质中的水分，延长其保存时间，提高稳定性。 2. 冷冻干燥法的应用 冷冻干燥法在许多领域中得到了广泛应用，以下是一些典型的应用领域： 2.1 制药工业 •生物药品：冷冻干燥法是制备生物药品的常用方法之一。通过冷冻干燥，可以保持生物药品的活性和稳定性，延长其保存期限。常见的使用冷冻干燥法的生物药品包括疫苗、免疫球蛋白、酶、抗生素等。 •中药制剂：许多中药制剂含有挥发性成分和易氧化的化学成分。冷冻干燥法可以有效地保留中药制剂的活性成分，并延长其稳定性和保存期限。 2.2 食品工业 •冷冻食品：冷冻干燥法可用于制造各种冷冻食品，如冷冻蔬菜、水果、肉类和海鲜。冷冻干燥保留了食品的口感、颜色和营养成分，同时可以延长食品的保存期限。 •饮料粉末：冷冻干燥法可以将液态饮料转变为粉末状，以提高其储存和运输的方便性。通过冷冻干燥，饮料中的水分可以完全去除，只留下固态的饮料粉末。
冷冻干燥技术在食品工业中的应用 冷冻干燥技术是一种将食品在低温下冷冻，并通过减压、升温的方法将水分直接从冰态转变为气态的干燥方法。这种技术被广泛应用于食品工业中，以提高食品的质量和保持其营养成分。本文将重点介绍冷冻干燥技术在食品工业中的应用。 冷冻干燥技术可以应用于水果和蔬菜的加工过程中。通过冷冻干燥，水果和蔬菜中的水分可以迅速被蒸发，保持其原有的形状和营养成分，同时延长其保质期。例如，冷冻干燥的草莓片可以保持其天然的颜色、口感和营养价值，可以作为零食或配料使用。此外，冷冻干燥还可以用于蔬菜粉的生产，这种粉末可以用于调味料、汤料和保健品等食品的制造。 冷冻干燥技术在肉类加工中也有广泛的应用。通过冷冻干燥，肉制品中的水分可以被迅速蒸发，从而防止细菌和霉菌的生长，延长肉制品的保质期。同时，冷冻干燥还可以保持肉制品的营养成分和口感，使其更加美味可口。例如，冷冻干燥的牛肉片可以作为方便食品，既方便携带又保持了牛肉的原有风味和营养成分。 冷冻干燥技术还可以应用于乳制品和海产品的加工中。对于乳制品，冷冻干燥可以去除其中的水分，减少细菌的滋生，延长其保质期。同时，冷冻干燥还可以保持乳制品的营养成分和口感，使其更加适合婴幼儿食品和保健品的生产。对于海产品，冷冻干燥可以去除其
中的水分，防止腐败，同时保持其鲜美的口感和营养成分。例如，冷冻干燥的虾仁可以作为高蛋白的零食或配料使用。 冷冻干燥技术还可以应用于咖啡和茶叶的加工中。通过冷冻干燥，咖啡和茶叶中的水分可以被迅速蒸发，保持其原有的香气和口感。同时，冷冻干燥还可以减少咖啡和茶叶中的苦味和酸味，使其更加柔和和口感。冷冻干燥的咖啡和茶叶可以用于即溶咖啡和茶包等食品的制造，方便消费者的使用。 总结起来，冷冻干燥技术在食品工业中有广泛的应用。通过冷冻干燥，食品中的水分可以被迅速蒸发，保持其原有的形状、口感和营养成分，同时延长其保质期。冷冻干燥技术可以应用于水果、蔬菜、肉类、乳制品、海产品、咖啡和茶叶等食品的加工中，提高食品的质量和营养价值。随着科技的不断发展，冷冻干燥技术在食品工业中的应用将越来越广泛，为人们提供更加安全、健康和美味的食品。
冷冻干燥的原理 冷冻干燥是一种常用的物质保鲜和制备干燥样品的方法。它通过将物质在低温条件下冷冻并施加真空，使水分从固态直接转变为气态，从而达到去除水分的目的。下面将详细介绍冷冻干燥的原理及其应用。 一、冷冻干燥的原理 冷冻干燥的原理主要基于三个基本过程：冷冻、升温和干燥。 1. 冷冻：物质在冷冻过程中，温度迅速降低至冰点以下，使水分凝结成冰晶。冷冻过程中的温度和速度对后续的干燥效果有重要影响。 2. 升温：升温过程中，将物质加热至略高于冰点，使冰晶从固态转变为液态。这个过程称为融化。融化过程中的温度和速度也对后续的干燥效果有影响。 3. 干燥：在升温后，通过施加真空，将冰晶直接从固态转变为气态，即升华。这个过程称为干燥。干燥过程中的真空度、温度和时间等参数需要精确控制，以保证干燥效果。 二、冷冻干燥的应用 冷冻干燥广泛应用于食品、制药、化工等领域。
1. 食品领域：冷冻干燥可用于保鲜食品，如水果、蔬菜、肉类等。冷冻干燥可以在保持食品营养成分和口感的同时，延长食品的保质期。 2. 制药领域：冷冻干燥在制药工业中广泛应用于药物的制备和储存。冷冻干燥可以使药物长期保存，同时保持药物的活性和稳定性。 3. 化工领域：冷冻干燥可以用于化工原料的制备和储存。冷冻干燥的优点是可以制备高纯度的化工原料，并保持其稳定性。 三、冷冻干燥的优点和缺点 1. 优点： （1）保持物质的原始形态和活性：冷冻干燥过程中，物质在低温下迅速冷冻，减少了物质结构的变化，保持了物质的原始形态和活性。 （2）良好的溶解性和可溶性：冷冻干燥后的物质具有良好的溶解性和可溶性，便于溶解和使用。 （3）长期保存：冷冻干燥可以将物质中的水分去除，从而延长物质的保质期。 2. 缺点： （1）昂贵的设备和能源消耗：冷冻干燥设备价格较高，并且需要大
冷冻干燥技术原理 冷冻干燥的工艺可以分为三个主要步骤：冷冻、干燥和亚化。以下将 详细介绍每个步骤的原理： 1.冷冻： 冷冻是冷冻干燥过程的第一步，通过将食物制成冰晶状态来减少温度。冷冻的目的是将水分转化为固态，从而减少在干燥过程中水分的蒸发。食 物通常在低于0摄氏度（通常为-20至-50摄氏度）的温度下冷冻。 冷冻的原理是利用温度较低的环境使水分分子停止运动，从而减慢水 分分子的活动性和蒸发速度。在低温下，水分分子将凝固为冰晶，从而减 少蒸发。此外，低温还能减少食物受微生物和其他生物污染的风险。 2.干燥： 干燥是冷冻干燥技术的核心步骤，通过将食物在真空环境下暴露，使 水分以固态升华的方式从食物中脱离，从而将食物中的水分去除。干燥的 目的是减少食物的水分含量，并保持其物理和化学特性。 干燥的原理是利用真空环境下的低压力，水分以气态形式升华。该过 程称为升华，水分通过此过程从食物中转化为气体，而没有经过液态的阶段。真空状态下的低压力可降低水分的沸点，使水分从食物中直接转化为 气体。此外，干燥过程中，通过增加温度来加快水分的升华速度。 3.亚化： 亚化是冷冻干燥过程的最后一步，通过加热冷冻干燥后的食物以去除 任何残余的水分。亚化的原理是将食物加热至略高于冷冻干燥时使用的温度，以融化残留的冰晶，并使其蒸发为水蒸气。
亚化过程的目的是去除冷冻干燥过程中保留的冰晶，以保持食物的质 量和口感。没有经过亚化的食物可能会成为硬而脆的物质，丧失食用价值。 总之，冷冻干燥技术通过将食物冷冻、干燥和亚化来实现长期储存。 该技术的原理是在低温下通过制造冰晶，然后在真空环境中蒸发水分使其 升华，最后加热融化冰晶并蒸发残留水分。这种处理可以使食物更长时间 地保持其质量并延长其保质期。
冷冻干燥的原理 冷冻干燥，又称冷冻干燥法，是一种将易腐败的生物制品在低温下冻结，然后 通过升华的方式将其中的水分去除的干燥方法。这种方法可以保持物质的原有形态和活性，是一种常用的生物制品保存和加工方法。那么，冷冻干燥的原理是什么呢？ 首先，冷冻干燥的过程分为三个阶段，冷冻阶段、升华阶段和干燥阶段。在冷 冻阶段，生物制品被放置在低温环境中，使得其中的水分迅速冻结成冰。这一步的目的是为了在后续的升华阶段能够更容易地去除水分。在升华阶段，通过提高环境的温度和降低压力，使得冰直接从固态升华为气态，绕过液态的过程，这就是升华的原理。最后，在干燥阶段，通过提高温度，将冷冻的生物制品中的水分逐渐蒸发掉，从而完成整个冷冻干燥的过程。 冷冻干燥的原理主要是利用了物质的三态变化特性。首先是冷冻阶段利用了水 的冰冻特性，使得水分迅速凝固成固态，这样在后续的升华阶段可以更容易地去除水分。其次是升华阶段利用了物质的升华特性，使得冰直接从固态升华为气态，绕过了液态的过程，从而避免了生物制品在干燥过程中受到热量的伤害。最后是干燥阶段，通过提高温度，将冷冻的生物制品中的水分逐渐蒸发掉，从而完成整个冷冻干燥的过程。 冷冻干燥的原理还涉及到了温度和压力的控制。在冷冻阶段，需要将生物制品 冷冻到足够低的温度，以确保水分能够迅速凝固成冰。在升华阶段，需要通过降低压力和提高温度，使得冰能够直接升华为气态。在干燥阶段，需要逐渐提高温度，将水分蒸发掉，但又不能提高得过快，以免对生物制品造成热损伤。 总的来说，冷冻干燥的原理是通过控制温度和压力，利用物质的三态变化特性，将生物制品中的水分去除，从而实现对生物制品的干燥和保存。这种方法可以保持物质的原有形态和活性，是一种非常有效的生物制品加工和保存方法。
真空冷冻干燥技术讲解第一节冷冻干燥技术原理 干燥是保持物质不致腐败变质的方法之一。干燥的方法有许多，如晒干、煮干、烘干、喷雾干燥和真空干燥等。但这些干燥方法都是在0℃以上或更高的温度下进行。干燥所得的产品，一般是体积缩小、质地变硬，有些物质发生了氧化，一些易挥发的成分大部分会损失掉，有些热敏性的物质，如蛋白质、维生素会发生变性。微生物会失去生物活力，干燥后的物质不易在水中溶解等。因此干燥后的产品与干燥前相比在性状上有很大的差别。而冷冻干燥法不同于以上的干燥方法，产品的干燥基本上在0℃以下的温度进行，即在产品冻结的状态下进行，直到后期，为了进一步降低干燥产品的残余水分含量，才让产品升至0℃以上的温度，但一般不超过40℃。 冷冻干燥就是把含有大量水分物质，预先进行降温冻结成固体，然后在真空的条件下使水蒸汽直接升华出来。而物质本身剩留在冻结时的冰架子中，因此它干燥后体积不变，疏松多孔。在升华时冻结产品内的冰或其它溶剂要吸收热量。引起产品本身温度的下降而减慢升华速度，为了增加升华速度，缩短干燥时间，必须要对产品进行适当加热。整个干燥是在较低的温度下进行的。 冷冻干燥有下列优点： ⑴冷冻干燥在低温下进行，因此对于许多热敏性的物质特别适用。如蛋白质、微生物之类不会发生变性或失去生物活力。因此在医药上得到广泛地应用。 ⑵在低温下干燥时，物质中的一些挥发性成分损失很小，适合一些化学产品、药品和食品干燥。 ⑶在冷冻干燥过程中，微生物的生长和酶的作用无法进行，因此能保持原来的性状。 ⑷由于在冻结的状态下进行干燥，因此体积几乎不变，保持了原来的结构，不会发生浓缩现象。 ⑸干燥后的物质疏松多孔，呈海绵状，加水后溶解迅速而完全，几乎立即恢复原来的性状。 ⑹由于干燥在真空下进行，氧气极少，因此一些易氧化的物质得到了保护。 ⑺干燥能排除95-99％以上的水分，使干燥后产品能长期保存而不致变质。 因此，冷冻干燥目前在医药工业、食品工业、科研和其他部门得到广泛的应用。 第二节冻干机的组成和冻干程序 产品的冷冻干燥需要在一定装置中进行，这个装置叫做真空冷冻干燥机或冷冻干燥装置，简称冻干机。 冻干机按系统分，由制冷系统、真空系统、加热系统和控制系统四个主要部分组成。按结构分，由冻干箱或称干燥箱、冷凝器或称水汽凝结器、制冷机、真空泵和阀门、电气控制元件等组成。 冻干箱是一个能够制冷到-55℃左右，能够加热到+80℃左右的高低温箱，也是一个能抽成真空的密闭容器。它是冻干机的主要部分，需要冻干的产品就放在箱内分层的金属板层上，对产品进行冷冻，并在真空下加温，使产品内的水分升华而干燥。 冷凝器同样是一个真空密闭容器，在它的内部有一个较大表面积的金属吸附面，吸附面的温度能降到-40℃～-70℃以下，并且能维持这个低温范围。冷凝器的功用是把冻干箱内产品升华出来的水蒸气冻结吸附在其金属表面上。 冻干箱、冷凝器、真空管道、阀门、真空泵等构成冻干机的真空系统。真空系统要求没有漏气现象，真空泵是真空系统建立真空的重要部件。真空系统对于产品的迅速升华干燥是必不可少的。
冷冻干燥的原理及应用 冷冻干燥是一种常用的食品和生物制品的干燥方法。它通过将食品或 生物制品冷冻，并施加真空，使水分以固态水的形式直接从冰状态转化为 气态，从而将食品或生物制品中的水分去除，达到干燥的目的。冷冻干燥 的原理可以分为三个步骤：冷冻、干燥和于融化。 冷冻阶段：在冷冻阶段，食品或生物制品被置于极低的温度下（通常 为-50至-80摄氏度），使其中的水分冻结。冷冻的目的是减少水分的介 电常数，使之能够在低温下直接从固态转变为气态，而不经过液态。 干燥阶段：在冷冻完成后，系统施加真空，使水分以减低压力的方式 蒸发。由于处于冻结状态的水分已转变为气态，而不再是液态，避免了水 分对食品或生物制品的损坏。干燥过程可以根据需求控制时间和温度，以 达到最佳的干燥效果。 融化阶段：在干燥完成后，可以根据需要对样品进行再加热。这一过 程称为融化，目的是将样品中的温度提高，使其恢复到原来的形态。融化 阶段与先前的冷冻阶段不同，这是通过加热来进行的。该阶段的加热速度 和温度要控制得当，以避免融化后样品的再次水分吸收。 冷冻干燥在食品工业中有广泛的应用。一些易腐烂的食品，如水果、 蔬菜、肉类和海鲜，可以经过冷冻干燥处理，以延长其保质期，并保持其 原有的口感和营养价值。冷冻干燥还可以用于制备即食饮品和冷冻食品， 如速溶咖啡、速冻水饺等。此外，一些高档食品和调味品，如冷冻鱼子酱 和香料，也常使用冷冻干燥技术进行处理，以保持其品质和特殊的风味。 除了在食品工业中的应用，冷冻干燥在生物制品领域也有广泛的应用。药物、疫苗和细胞等生物制品都需要在低温下保存和运输，以维持其稳定
性和活性。冷冻干燥能够有效地将水分从生物制品中去除，从而延长其保存期限。此外，冷冻干燥还被用于制备植物提取物、酶和抗体等生物制品的粉末形式，以便于贮存和使用。 总之，冷冻干燥是一种常用的干燥方法，可应用于食品和生物制品的制备、保存和运输。其主要原理是通过将水分从固态直接转化为气态，从而避免了水分对食品和生物制品的损伤。冷冻干燥不仅能够延长食品和生物制品的保质期，还能保持其原有的口感和营养价值，因此在食品工业和生物制品领域有广泛的应用。
冷冻干燥的原理及其应用 1. 冷冻干燥的原理 冷冻干燥，简称FD，是一种将水分从物质中脱除的方法。其原理是通过将物 质在低温下冻结成固态，然后在低压下将水分从固态直接转化为气态，从而达到干燥的目的。典型的冷冻干燥过程包括预冷、冷冻、干燥和回温四个阶段。 1.预冷阶段：将待干燥的物质进行预冷处理，使其温度降低到冷冻过程 所需的温度范围。 2.冷冻阶段：将物质在低温环境下迅速冷冻成固态，以保持物质的形状 和结构。 3.干燥阶段：在低压条件下，将物质中的水分从固态转化为气态，通过 减压干燥的方式去除水分。 4.回温阶段：将干燥后的物质回升到室温，减少由于温度变化引起的损 失。 2. 冷冻干燥的应用 冷冻干燥技术在许多领域都有广泛的应用，以下是一些主要的应用领域： 2.1 食品工业 冷冻干燥在食品工业中起着重要的作用。通过冷冻干燥技术，可以将食品中的 水分脱除，从而延长其保质期，减少质量损失。冷冻干燥还可以保持食品的原有形状和口感，使食品更加美味可口。常见的冷冻干燥食品包括冻干蔬菜、冻干水果和冻干肉制品等。 2.2 药品工业 冷冻干燥在药品工业中也有广泛应用。许多药品，特别是生物制剂和蛋白质药物，需要在低温下保存和运输。冷冻干燥可以将药品中的水分脱除，使其更容易储存和运输。此外，冷冻干燥还可以保持药品的活性和稳定性，使其更加安全和有效。冷冻干燥在药品工业中的应用范围广泛，包括疫苗、酶制剂、抗体药物等。 2.3 化妆品工业 冷冻干燥在化妆品工业中也有重要的应用。化妆品中的活性成分往往对温度和 湿度敏感，通过冷冻干燥可以将其水分脱除，提高其稳定性和持久性。此外，冷冻干燥还可以保持化妆品的质地和口感，使其更容易使用和保存。常见的冷冻干燥化妆品包括面膜、精华液和护肤品等。
冷冻干燥原理及设备 一、冷冻干燥的原理 冷冻干燥，又称冷冻脱水，是一种将物质从冷冻状态直接转变为气态的过程，以达到去除水分的目的。其原理是利用低温和真空环境下，将物质中的水分冻结成固态，然后通过升温，将水分由固态转变为气态，从而实现脱水的目标。 冷冻干燥的工作过程分为三个阶段：冷冻阶段、真空阶段和升温阶段。 1. 冷冻阶段：物质被置于低温环境中，水分开始冷冻成固态。在低温下，水分分子的活动减缓，形成冰晶。 2. 真空阶段：通过抽取系统中的空气，形成真空环境，使冰晶从固态直接转变为气态，即升华。这一过程称为物质的脱水过程。 3. 升温阶段：将加热源加热，提高物质的温度，使脱水后的物质完全干燥。此时，物质中的水分已经转变为气态并被排出。 二、冷冻干燥设备 冷冻干燥设备由多个组件组成，包括冷冻机、真空泵、加热源和控制系统等。 1. 冷冻机：冷冻机通过压缩制冷循环，将制冷剂制冷并循环流动，使物质达到冷冻状态。冷冻机的制冷能力和温度控制能力对冷冻干燥的效果至关重要。 2. 真空泵：真空泵用于抽取系统中的空气，形成真空环境。真空度
的控制对于冷冻干燥的速度和质量有着重要影响。 3. 加热源：加热源用于提高物质的温度，使脱水后的物质完全干燥。常见的加热源包括电加热器和热风炉等。 4. 控制系统：控制系统用于监测和控制整个冷冻干燥过程的参数，如温度、真空度、压力等。通过调节控制系统，可以实现冷冻干燥过程的自动化和精确控制。 三、冷冻干燥的应用 冷冻干燥广泛应用于食品、药品、生物制品、化工品等领域。 1. 食品：冷冻干燥可以保持食品的原始形状、颜色、香味和营养成分，延长食品的保质期。常见的冷冻干燥食品包括咖啡、水果、蔬菜和冷冻干燥调理食品等。 2. 药品：冷冻干燥可以有效保护药品的活性成分，延长药品的保质期。常见的冷冻干燥药品包括生物制剂、疫苗和草药等。 3. 生物制品：冷冻干燥可以保持生物制品的活性和稳定性，延长其使用寿命。常见的冷冻干燥生物制品包括酶、细胞和抗体等。 4. 化工品：冷冻干燥可以去除化工品中的水分，提高其稳定性和储存性能。常见的冷冻干燥化工品包括染料、催化剂和添加剂等。 冷冻干燥作为一种高效、低损耗的脱水方法，具有重要的应用价值。随着科学技术的不断进步，冷冻干燥设备的性能和效率也在不断提高，将为各个领域的发展带来更多的机遇和挑战。
冷冻干燥工艺的原理及应用 1. 冷冻干燥工艺的原理 冷冻干燥工艺是一种常用的食品加工工艺，它通过将食品在低温下冷冻，然后 在低温下将水分从食品中去除，从而实现食品的长时间保鲜和延长食品的保存周期。冷冻干燥工艺的原理主要有以下几个方面： •冷冻：将食品在低温下迅速冷冻，冻结食品中的水分，形成固态水。 •脱水：在低温下，通过减压脱水的方法，使冻结的水分直接转化为气体，绕过液态的过程，这过程被称为升华。 •压力平衡：为了使脱水过程顺利进行，需要在冷冻室和真空室之间保持压力平衡。冷冻室提供低温环境，真空室提供低压环境。 •干燥：经过脱水过程后，食品中的水分几乎完全脱除，得到了干燥的食品。 2. 冷冻干燥工艺的应用 冷冻干燥工艺广泛应用于食品工业中的各个领域。以下是冷冻干燥工艺的几个 主要应用： 2.1 咖啡 冷冻干燥技术在咖啡加工中得到了广泛应用。咖啡豆在冷冻过程中迅速冻结， 并在真空环境下将水分升华，得到了干燥的咖啡颗粒。冷冻干燥可以保持咖啡的原始风味和香气，延长咖啡的保存时间。 2.2 蔬菜和水果 冷冻干燥工艺可以用于蔬菜和水果的保鲜和加工。蔬菜和水果在低温下冷冻， 然后通过脱水过程去除水分，最终得到干燥的蔬菜和水果。这样可以保持蔬菜和水果的口感和营养成分，延长其保存周期。 2.3 药品 冷冻干燥工艺在药品制造中也有广泛的应用。很多药品对温度敏感，通过冷冻 干燥工艺可以在低温下进行制造和保存，以保持药品的活性和稳定性，延长药品的有效期。
2.4 基因工程产品 冷冻干燥工艺还可以用于基因工程产品的制备和保存。基因工程产品中的活性 蛋白质和细胞可以通过冷冻干燥保持其活性和稳定性，便于长时间保存和运输。 3. 冷冻干燥工艺的优势 冷冻干燥工艺具有以下几个优势： •保持原始风味和营养成分：冷冻干燥过程中的低温和低压可以减少化学反应和营养成分的流失，保持食品的原始风味和营养成分。 •延长保存时间：冷冻干燥可以将食品中的水分基本去除，降低了食品的活性水分含量，从而延长了食品的保存时间。 •方便储存和运输：冷冻干燥的食品体积小，重量轻，方便储存和运输。 •保持形状和外观：冷冻干燥过程中，食品不会发生变形和收缩，可以保持原始的形状和外观。 •降低能耗：冷冻干燥工艺中需要消耗的能量相对较少，节约了能源。 4. 总结 冷冻干燥工艺以其独特的原理和广泛的应用领域，在食品加工和药品制造等行 业中扮演着重要角色。冷冻干燥工艺通过低温和低压的方式去除食品中的水分，保持食品的原始风味和营养成分，延长食品的保存时间，并具有储存、运输方便、能耗低等优势。
绪论 冷冻干燥是将含水物质，先冻结成固态，而后使其中的水分从固态升华成气态，以除去水分而保留物质的方式。 这种干燥方式与通常的晒干、烘干、煮干、喷雾干燥及真空干燥相较有许多突出的优势，如： （1）它是在低温下干燥，不使蛋白质、微生物之类产生变性或失去生物活力。这关于那些热敏性物质，如疫苗、菌类、毒种、血液制品等的干燥保留专门适用。 （2）由于是低温干燥，使物质中的挥发性成份和受热变性的营养成份损失很小，是化学制品、药品和食物的优质干燥方式。 （3）在低温干燥进程中，微生物的生长和酶的作用几乎无法进行，能最好地维持物质原先的性状。 （4）干燥后体积、形状大体不变，物质呈海棉状，无干缩；复水时，与水的接触面大，能迅速还原成原先的性状。 （5）因系真空下干燥，氧气极少，使易氧化的物质取得了爱惜。 （6）能除去物质中95～99%的水分，制品的保留期长。 总之，冷冻干燥是一种优质的干燥方式。可是它需要比较昂贵的专用设备，干燥进程中的耗能较大，因此加工本钱高，目前要紧应用在以下一些方面： （1）生物制品、药品方面：如抗菌素、抗毒素、诊断用品和疫苗等。 （2）微生物和藻类方面：如酵母、酵素、原生物、微细藻类等。 （3）生物标本、活组织方面：如制作各类动植物标本，干燥保留用于动物异种移植或同种移植的皮层、角膜、骨骼、主动脉、心瓣膜等边缘组织。 （4）制作用于光学显微镜、电子扫描和投射显微镜的小组织片。 （5）食物的干燥：如咖啡、茶叶、鱼肉蛋类、海藻、水果、蔬菜、调料、豆腐、方便食物等。 （6）高级营养品及中草药方面：如蜂王浆、蜂蜜、花粉、中草药制剂等。 （7）其他：如化工中的催化剂，冻干后可提高催化效率5-20倍；将植物叶子、土壤冻干后保留，用以研究土壤、肥料、气候对植物生长的阻碍及生长因子的作用；潮湿的木制文物、淹坏的书籍 稿件等用冻干法干燥，能最大限度的维持原状等。 冷冻干燥能保留食物很早就为人们所知。古代北欧的海盗利用干寒空气的自然条件来干燥和保留食物，确实是其中一列。可是，将冷冻干燥作为科学技术仍是近百年来的事。1890年啊特曼（Altmann）在制作标本时，为了避免标本中的物质在有机溶剂中溶解，造成不可逆损失，改变过去用有机溶剂脱水的方式，采纳冷冻干燥法冻干各类器官和组织。他的工作确立了生物标本系统的冻干程序，这是冻干在制作生物标本中的最先应用。 1909年谢盖尔（Shackell）将冻干引入细菌学和血清学领域。他采纳了盐水预冻，在真空状态下，用硫酸做吸水剂，对补体、抗毒素、狂犬病毒等进行冻干，其设备虽十分简陋，但却是后世先进冻干机的雏形。 1912年卡瑞尔（Carrel）第一提出用冻干技术为外科移植保留组织。 1935年第一台商用冻干机问世。1940年冻干人血浆开始投入市场。第二次世界大战中，由于需要大量的冻干人血浆和青霉素，因此冻干在医药、血液制品等方面的应用取得迅速的进展。艾尔塞（Elser）、沸烙斯道夫（Flosdorf）、格雷夫斯（Greaves）和他们的同事们，一方面进行冻干基础理论的研究，一方面进行装置大型化、现代化的改良，使冻干技术从实验室时期向工业生产和产品商品化进展。战后，冻干法又迅速扩展到各类疫苗、药品等领域。 1930年沸烙斯道夫进行了食物冻干的实验，1949年他在高作中展望了冻干在食物和其他疏松材料方面应用的前景。二次世界大战后，英国食物部在啊伯丁（Aberdeen）的实验工厂也进行了食物冻干的研究。他们在综合了那时的一些研究功效的基础上，于1961年发布了实验功效，证明冻干法用于食物加工是一种能取得优质食物的方式。随后在美、日、英、加等国接踵成立起冻干食物的工厂，到1965年全世界已有食物冻干工厂50多家，后来随着越南战争的需要，美国军需定货增多，加上冻干工艺的改良，生产本钱的降