真空冷凍干(gan)燥機（簡稱(cheng)：凍干(gan)機）原(yuan)理是(shi)利用升華原(yuan)理，使預(yu)先(xian)凍結的物料中(zhong)的水分，不(bu)經過冰的融化，直接以冰態升華為(wei)水蒸氣(qi)被除去，從而達到干(gan)燥的目的。在低溫下干(gan)燥時，物質中(zhong)的一(yi)些(xie)揮發(fa)(fa)性(xing)成分損失很小(xiao)，體積幾乎不(bu)變，保持了原(yuan)來的結構，不(bu)會發(fa)(fa)生塌陷現象，適合(he)一些生化樣品，藥品和食品干燥。因(yin)此其用途主要廣泛，適用(yong)于(yu)目(mu)前可見的(de)所有產品的(de)干燥。
水的分(fen)子是由(you)二個氫原(yuan)子，一個氧原(yuan)子組成的，分(fen)子式是 H 2O，分子量為 18。 在一個大氣(qi)壓(ya)下，水的冰點是 0℃，壓力增加(jia)，冰(bing)(bing)點下(xia)降。結(jie)冰(bing)(bing)是一(yi)個放熱過程，水的(de)熔化熱為 80 卡/克。在一(yi)個大氣壓下，水(shui)的沸點(dian)是 100℃，這時水的(de)蒸汽(qi)壓(ya)與大氣壓(ya)相等， 當壓(ya)力減(jian)小時沸點(dian)會降低，壓(ya)力增大時沸點(dian)會上(shang)升。水的(de)汽(qi)化是(shi)一個吸(xi)熱過程，水的(de)汽(qi)化熱 走 536.5 卡(ka)/克。從水的狀態圖中可以看(kan)到，三(san)相點約為(wei) 0℃和 6.11 毫巴，當壓力(li)低(di)于(yu) 6.11毫巴時(shi)，水只能以氣(qi)相和固相存在(zai)，沒(mei)有液(ye)相。冰的升華熱(re)約(yue)為 670 卡/克(ke)。
水的密(mi)度在 4℃時Z大，為 1 克/厘(li)米 3，溫(wen)度升高或(huo)降低時密度均減(jian)小，冰的密度為0.92 克/厘(li)米 3，所以冰比水輕，并且(qie)結(jie)冰時會發生(sheng)體積(ji)膨脹(zhang)現象。
水蒸汽(qi)的臨界溫度(du)是 374℃，臨界(jie)壓力(li)是 217.7 個大氣壓。溫度降低(di)時(shi)，水(shui)(shui)蒸氣很容 易液化，在不同的溫度時(shi)，水(shui)(shui)和冰(bing)均有不同的蒸汽壓。
空氣能溶解于水中，溶解度(du)隨溫度(du)的升高而降低。純水幾乎不導電，當水中溶有(you)其他 物質時，導電性會(hui)明顯增加。冰(bing)是熱(re)的不(bu)良導體(ti)。
溶液的(de)凍結(jie)
溶(rong)(rong)液(ye)的冰點和沸(fei)點與溶(rong)(rong)媒和溶(rong)(rong)質都不(bu)同，它(ta)隨溶(rong)(rong)質的濃度不(bu)同而(er)有不(bu)同的冰點和沸(fei)點。以水(shui)溶(rong)(rong)液(ye)為(wei)例來說明溶(rong)(rong)液(ye)的凝結過程(cheng)。水(shui)溶(rong)(rong)液(ye)的凝結與純(chun)水(shui)不(bu)一樣，它(ta)不(bu)是(shi)在某(mou)一固定 溫度(du)(du)下完全凝結成固體(ti)(ti)，溶液(ye)溫度(du)(du)降低(di)到某一(yi)溫度(du)(du)對(dui)，晶(jing)體(ti)(ti)開(kai)始(shi)析出，隨著溫度(du)(du)的降低(di)，晶(jing) 體的數量不(bu)斷(duan)增加，Z后(hou)溶液全部(bu)凝(ning)(ning)結(jie)。因此(ci)溶液是(shi)在(zai)某一溫度(du)范圍內凝(ning)(ning)結(jie)的，冷卻時開始 析(xi)出晶體(ti)的(de)溫度稱溶液的(de)冰點(dian)(dian)，而溶液全部凝(ning)結的(de)溫度叫溶液的(de)凝(ning)固點(dian)(dian)，是溶質和(he)溶媒全部 結晶的(de)(de)溫(wen)度(du)(du)點。在溶(rong)液的(de)(de)結晶過程中溶(rong)液的(de)(de)濃度(du)(du)會增(zeng)加(jia)，冰點會下降，稀溶(rong)液變(bian)為濃溶(rong)液， 并逐步成為飽和溶(rong)液(ye)，溫度繼續降低時，由于溶(rong)解(jie)度降低，將(jiang)會有溶(rong)質的(de)晶(jing)體析出，Z后(hou)成 為冰(bing)晶(jing)(jing)體(ti)(ti)和溶(rong)質(zhi)晶(jing)(jing)體(ti)(ti)的(de)共晶(jing)(jing)混合物(wu)，這時的(de)溫(wen)度就是(shi)溶(rong)液的(de)共晶(jing)(jing)點溫(wen)度。這個(ge)過程也是(shi)一個(ge) 放熱過程，在(zai)冷凍曲線上也會(hui)像(xiang)水結冰(bing)那樣出現過冷和一個平臺。
溶液的冷凍曲線
凍干產(chan)品(pin)大都數是水溶液，有(you)些是多種成份的水溶液，有(you)些是溶液和(he)懸浮液的混合液。 一(yi)些成(cheng)份(fen)復雜的(de)液體在冷凍時會形成(cheng)兩種狀態(tai)，一(yi)種是晶體狀態(tai)，一(yi)種是無定形態(tai)（也(ye)稱玻 璃態(tai)）。如果(guo)形成(cheng)晶(jing)體(ti)(ti)狀(zhuang)態(tai)，那(nei)末(mo)完全(quan)凍結(jie)或固化的溫度叫共(gong)晶(jing)點；如果(guo)形成(cheng)玻璃態(tai)，完全(quan) 凍結或固化的溫(wen)度叫(jiao)玻璃態轉化溫(wen)度。
溶液的濃(nong)(nong)度(du)對凍干(gan)是(shi)很重(zhong)要的，它能(neng)影響凍干(gan)的時(shi)間(jian)和產品的質量，濃(nong)(nong)度(du)太(tai)高或太(tai)低(di) 均對凍(dong)干不利。濃度太高，干燥(zao)(zao)之后干物質太多，密度大，溶(rong)解慢(man)，干燥(zao)(zao)時會影響升華速(su)率， 甚(shen)至發生熔化。濃度太低，干(gan)燥之(zhi)后干(gan)物質太少，不能形成(cheng)團塊結構，產品像棉花狀，甚(shen)至 會被升華氣(qi)流帶到容器的外(wai)邊(bian)。凍干(gan)產品的濃(nong)度應(ying)該(gai)在(zai)在(zai) 4％～25％之間，以(yi) 10％～15％為 Z佳。濃(nong)度的高低也會影響產品的凝固點(dian)，例如(ru)氯化鈉水(shui)溶液(ye)，濃(nong)度 18.8％時，凝(ning)固(gu)點(dian)是-15℃，濃度 23％時，凝固點(dian)是-21℃。
