由于真空冷凍干燥是在低溫和真空狀態下進行的，物料中的水分直接從固態升華為氣態，因此最大限度地保持了被干燥物料的細胞活性和被干燥物料的色、香、味、形及營養成分，復水性能好。真空冷凍干燥技術廣泛應用于各種熱敏性物質的干燥和儲存，如生物制品和藥物的生產、食品的冷凍干燥和脫水、人體組織和器官的儲存、超導材料粉末的制備等。隨著人們對凍干產品需求的增加，凍干設備也有了很大的發展。真空冷凍干燥設備的原理真空冷凍干燥設備的工作原理是:首先將物料冷凍到共晶點溫度以下， 使物料中的水分變成固體冰，然后將預處理后的預凍物料放入干燥箱中。在低溫真空狀態下，熱能由加熱板的熱傳導或輻射提供，使物料中的水直接從冰升華成水蒸氣。不斷升華的水蒸氣被真空泵組抽入捕水倉，在-40℃ ~-45℃的排氣管外壁上冷凝捕集，直至按照凍干曲線的規定要求停止加熱和抽真空，物料凍干全過程完成。真空冷凍干燥機(簡稱凍干機)主要由真空冷凍干燥機(簡稱凍干機)、真空系統、制冷系統、加熱系統和自動控制系統組成。

　　211干燥箱

　　干燥箱是真空密封容器，是凍干設備的重要組成部分之一，是干燥過程中傳熱傳質的場所。其性能直接影響凍干設備的性能。如果有蒸汽滅菌功能，凍干箱也應該是低壓內壓容器。干燥室主要有兩種形狀:圓形和矩形。圓形干燥室具有操作簡單、強度高、制造成本低的優點，但其內部空間利用率低。矩形干燥室空間利用率高，但制造成本高。

　　212真空系統

　　真空系統包括真空干燥室、隔離閥、水蒸氣捕獲冷凝器、真正連接的旋片真空泵、連接管道、放氣閥等。系統中空氣蒸汽的抽取由真空泵完成。真空泵工作時，隔離閥打開，真空干燥室內的空氣和水蒸氣通過水蒸氣捕獲冷凝器捕獲水分后進入真空泵，通過真空泵的排氣口排出系統。為了防止水汽捕集冷凝器抽出的氣體中有少量水汽進入泵內，系統配有氣體鎮流閥。冷凍干燥時，打開壓載閥。真空泵的排氣口裝有油霧捕集器，防止廢氣中的煙霧污染室內環境。

　　213加熱系統

　　為了使凍品中的水蒸氣不斷從冰晶中升華出來，為水蒸氣的升華提供足夠的熱量，于是就有了加熱系統。除加熱板外，加熱系統還包括熱媒加熱罐、換熱器、氣動調節閥、循環泵及管道、閥門、液位計、溫度傳感器等。

　　214制冷系統

　　水蒸氣冷凝器，又稱冷阱，是制冷系統的主要部件。在1313Pa的真空下，質量為1g的冰可以升華產生100m3的水蒸氣。如果這種大量的水蒸氣不經處理就用真空泵抽出來，就需要大容量的抽氣器來維持所需的真空度。冷阱的作用是將干燥室內的水蒸氣冷凝吸附成冰，以免進入真空泵。一方面可以減少真空泵的工作量，另一方面可以保證干燥室具有較低的真空度。

　　215自動控制系統

　　自動控制系統是凍干機的指揮機構。凍干機的控制包括制冷機和真空泵的啟動和停止，加熱溫度的控制，物料溫度、冷阱溫度和真空度的檢測和控制，自動保護和報警裝置等。自動控制系統的功能是測量和顯示凍干機的重要參數。根據預設的設置，J-控制凍干機使其運行在規定的狀態，可以報警故障狀態，自動處理緊急情況。通過測量和記錄凍干過程的工藝參數，可以全面了解整個凍干過程；通過有效控制這些參數，可以優化整個冷凍干燥過程，也就是說， 在保證產品質量的前提下，可以提高生產效率，降低能耗。

　　3凍干機的研究現狀

　　凍干機的突出特點是產量高，脫水量大。因此，要求真空系統具有大的位移和低的真空度。目前除大型捕水器和羅茨旋轉泵機組外，多級水汽噴射泵串聯使用，可直接去除氣態水汽，系統無需設置捕水器。在食品凍干機中，丹麥Atlas公司的RAY型間歇式凍干機和CONRAD型連續式凍干機，日本共和真空株式會社的無隔離干燥過程水蒸氣冷凝器除冰再生技術和TL型液體食品封閉系統管式凍干機代表了世界食品凍干機的技術水平。1989年10月17日，保加利亞索非亞成立了低溫生物學與凍干技術研究所(ICL)，主要研究航天食品、兒童食品、 方便食品、保健食品和營養食品。目前該研究所排名世界第三，僅次于美國和俄羅斯[1]。

　　早在解放前，中國就開始利用簡易的凍干裝置在實驗室進行菌種和病毒的保存實驗。50年代初，武漢、北京的生物制品研究所和一些工廠先后進口了一批凍干機。20世紀60年代，北京、天津、南京、上海、大連等地相繼建立了一些實驗性的凍干食品生產工廠，并陸續購置了一批凍干機，其特點是整體式、架溫不均、手動操作、自動記錄。為了加快我國冷凍干燥技術的發展，1986年，機電部將工業真空凍干機列入工業技術發展項目。 由華中科技大學承擔，與浙江真空設備公司合作研制[2]，并于1989年通過部級鑒定。該機結構緊湊，功能齊全，擱板間距可調。它是由微型計算機編程的。此外，清華大學核能設計研究院引進俄羅斯大型食品真空冷凍干燥設備技術，與一流企業煙臺冰輪集團直接合作，共同開發探索出一條發展我國冷凍干燥產業的新路，提高了我國大型食品凍干機的整體設計和控制水平[3]。國產凍干機的性能見表1 [4]。

　　目前國內食品凍干機廠家大多走的是這條路。有些廠家在采用國外技術的同時，也有了很大的改進。比如加熱板采用了特殊的導流裝置，使板內流體流動均勻，保證了加熱的均勻性和穩定性；集水器在運行中可以交替集水和融冰，集水器盤管中氨水的制冷方式由傳統的氨水相變制冷變為氨水相變制冷，集水器盤管內溫度均勻，結霜性能好。另外，國內的研究能力也在提高，已經有部分單位脫離了國外的模式。抽氣系統使用低框架蒸汽噴射泵來抽取蒸汽， 省去了捕水器和制冷系統，降低了設備價格。