凍干機(jī)的原理基于水的三態(tài)變化，水有固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)，三種狀態(tài)既可以相互轉(zhuǎn)換又可以共存。
    當(dāng)水在三相點(diǎn)（溫度為0.01℃，水蒸氣壓為610.5Pa）時(shí)，水、冰、水蒸氣三者可以共存，且相互平衡。在高真空狀態(tài)下，利用升華原理，使預(yù)先凍結(jié)的物料中的水分，不經(jīng)過冰的融化，直接以冰態(tài)升華為水蒸汽被除去，從而達(dá)到冷凍干燥的效果。
    凍干制品呈海綿狀、無干縮、復(fù)水性、含水分極少，經(jīng)過包裝后，可以在常溫狀態(tài)下長時(shí)間保存和運(yùn)輸。
    凍干樣品在加熱前，需要先抽真空，原因包括：①將樣品放入真空箱中抽取真空，以抽取樣品中的可抽取氣體成分。如果先加熱樣品，氣體會在加熱時(shí)膨脹，因真空箱的密封性很好，膨脹氣體產(chǎn)生的巨大壓力可能會讓觀察窗鋼化玻璃爆裂。這是一個(gè)潛在危險(xiǎn)，這種危險(xiǎn)可以通過先抽真空再加熱來避免；若按照先加熱再抽真空的程序操作，當(dāng)加熱空氣被真空泵抽出時(shí)，熱量必然會帶到真空泵上，導(dǎo)致真空泵溫升過高，可能降低真空泵的效率；當(dāng)加熱氣體導(dǎo)向真空壓力表時(shí)，真空壓力表會產(chǎn)生溫升。若溫升超過真空壓力表規(guī)定的使用溫度范圍，真空壓力表可能會產(chǎn)生示值誤差。
    因?yàn)檎婵諆龈蓹C(jī)與傳統(tǒng)加熱方法不同，加熱干燥只發(fā)生一個(gè)從“液體→氣體”的相變，而冷凍干燥需要經(jīng)過兩次相變，先從“液體→固體”的形變，再經(jīng)過升華“固體→氣體”的相變。
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