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真空冷冻干燥设备的工作原理是：先将物料冻结到共晶点温度以下,使水分变成固态的冰,然后将经过前处理的预冻物料装入干燥仓内,在低温真空状态下,由加热板导热或辐射方式供给热能,使物料中的水分直接由冰升华成水蒸气。

不断升华出的水蒸气,由真空泵组抽至捕水仓内,在-40℃～-45℃的排管外壁上凝结被捕,直至按冻干曲线达到规定的要求而停止供热和抽真空,完成物料冻干全过程。真空冷冻干燥机(简称冻干机)主要由真空冷冻干燥箱(简称冻干箱)、真空系统、制冷系统、加热系统及自动控制系统等几部分组成。

由于真空冷冻干燥是在低温、真空状态下进行,物料中的水分直接从固态升华为气态,因而可以保持被干物料的细胞活性以及被干物料的色、香、味、形状和营养成分,而且复水性能好。

真空冷冻干燥技术广泛应用于各种热敏性物质的干燥处理及贮存,如生物制品及药品的生产、食品冻干脱水、人体组织器官贮藏以及超导材料粉末的制备等。