物(wu)(wu)料中所含水分(fen)，有兩種存(cun)在(zai)方(fang)式：①游(you)(you)離(li)水，即機械結(jie)(jie)合(he)水和物(wu)(wu)化結(jie)(jie)合(he)水。它主要以(yi)吸附和滲透方(fang)式存(cun)在(zai)于(yu)物(wu)(wu)料表面、毛細管、孔隙之(zhi)中。②結(jie)(jie)構水，以(yi)化學結(jie)(jie)合(he)形式存(cun)在(zai)于(yu)物(wu)(wu)品的組織(zhi)中。冷凍(dong)升華干燥主要是升華游(you)(you)離(li)水，而不是結(jie)(jie)構水。升華游(you)(you)離(li)水，先是將其(qi)凍(dong)成冰，然后(hou)在(zai)真空中加熱升華。
水的(de)相變圖(tu)，用來說(shuo)明(ming)物料中水的(de)升(sheng)華機理。水在不(bu)同溫度和壓(ya)力下(xia)，可以為氣態(tai)、液態(tai)或固(gu)態(tai)。
冷凍升(sheng)(sheng)華(hua)干(gan)燥原理:純水升(sheng)(sheng)華(hua)
OA線(xian)(xian)為(wei)(wei)水氣(qi)分(fen)界線(xian)(xian)，OB為(wei)(wei)冰一水兩(liang)相(xiang)(xiang)分(fen)界線(xian)(xian)，即為(wei)(wei)冰的(de)融化(hua)線(xian)(xian)。OC線(xian)(xian)為(wei)(wei)冰—氣(qi)交界線(xian)(xian)，在此線(xian)(xian)上冰一氣(qi)共存(cun)，即為(wei)(wei)冰真接由(you)固相(xiang)(xiang)轉為(wei)(wei)氣(qi)相(xiang)(xiang)曲線(xian)(xian)。通常把這種(zhong)由(you)固相(xiang)(xiang)直接轉變(bian)為(wei)(wei)氣(qi)相(xiang)(xiang)的(de)現象叫做升華。
0點，為(wei)(wei)(wei)固一液一氣(qi)三(san)相(xiang)(xiang)(xiang)共(gong)存點，稱做三(san)相(xiang)(xiang)(xiang)點或共(gong)晶點。純水(shui)(shui)(shui)(shui)三(san)相(xiang)(xiang)(xiang)點對應(ying)的(de)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)為(wei)(wei)(wei)0℃，此溫(wen)度(du)(du)(du)(du)下(xia)所對應(ying)冰(bing)面(mian)上(shang)的(de)飽和蒸(zheng)(zheng)氣(qi)壓為(wei)(wei)(wei)Po=5.98×102Pa。物料中(zhong)所含(han)水(shui)(shui)(shui)(shui)，均為(wei)(wei)(wei)水(shui)(shui)(shui)(shui)溶液，其(qi)三(san)相(xiang)(xiang)(xiang)點溫(wen)度(du)(du)(du)(du)要(yao)低(di)于純水(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)。由(you)圖(tu)可(ke)見，在(zai)O點以上(shang)（圖(tu)中(zhong)虛線以上(shang)），冰(bing)需轉化(hua)咸水(shui)(shui)(shui)(shui)，水(shui)(shui)(shui)(shui)再轉化(hua)為(wei)(wei)(wei)氣(qi)，其(qi)過程是(shi)普通的(de)蒸(zheng)(zheng)發干燥(zao)。只有在(zai)三(san)相(xiang)(xiang)(xiang)點壓力(li)pQ線以下(xia)，冰(bing)才(cai)能由(you)固相(xiang)(xiang)(xiang)直(zhi)接轉變為(wei)(wei)(wei)氣(qi)相(xiang)(xiang)(xiang)，這就(jiu)是(shi)升(sheng)華。因而，若要(yao)得到(dao)凍(dong)干食品，其(qi)升(sheng)華溫(wen)度(du)(du)(du)(du)必須低(di)于三(san)相(xiang)(xiang)(xiang)點溫(wen)度(du)(du)(du)(du)。否則(ze)得到(dao)的(de)是(shi)蒸(zheng)(zheng)發干燥(zao)食品。
其干(gan)(gan)燥(zao)過程是由周(zhou)圍逐漸(jian)向內部(bu)干(gan)(gan)燥(zao)，干(gan)(gan)燥(zao)層(ceng)逐漸(jian)增厚，可看成多孔結(jie)構。升華(hua)熱(re)由加(jia)熱(re)體通(tong)過干(gan)(gan)燥(zao)層(ceng)不斷(duan)地傳給(gei)凍結(jie)部(bu)分(fen)，在干(gan)(gan)燥(zao)與(yu)凍結(jie)交界的(de)升華(hua)面上，水分(fen)子得(de)到加(jia)熱(re)后，將(jiang)脫離升華(hua)面，沿著毛細孔跑(pao)到周(zhou)圍環境(jing)中。而環境(jing)中的(de)氣(qi)壓必須低于升華(hua)面上的(de)飽和蒸氣(qi)壓Po，只有這樣才(cai)能造成一(yi)個(ge)水分(fen)子向外遷移的(de)動力。
這意味著升(sheng)華干燥必須在(zai)真空(kong)環(huan)境(jing)中進行。另外(wai)物(wu)料是處于(yu)凍結狀態(tai)，需維持(chi)溫度低于(yu)三相(xiang)點(dian)；在(zai)真空(kong)環(huan)境(jing)下，此溫度易(yi)于(yu)保持(chi)。
