冷凍干燥又稱升華干燥，將物料冷凍至水的冰點(diǎn)以下，并置于高真空(10～40Pa)的容器中，通過(guò)供熱使物料中的水分直接從固態(tài)冰升華為水汽的一種干燥方法。

冷凍干燥原理：是利用冰晶升華的原理，在高度真空的環(huán)境下，將已凍結(jié)了的食品物料的水分不經(jīng)過(guò)冰的融化直接從冰固體升華為蒸汽，一般真空干燥物料中的水分是在液態(tài)下轉(zhuǎn)化為汽態(tài)而將食品干制，故冷凍干燥又稱為冷凍升華干燥。

其主要優(yōu)點(diǎn)是:(1)干燥后的物料保冷凍干燥設(shè)備持原來(lái)的化學(xué)組成和物理性質(zhì)(如多孔結(jié)構(gòu)、膠體性質(zhì)等);(2)熱量消耗比其他干燥方法少。缺點(diǎn)是費(fèi)用較高，不能廣泛采用。用于干燥抗生素、蔬菜和水果等。

含水的生物樣品，經(jīng)過(guò)冷凍固定，在低溫高真空的條件下使樣品中的水分由冰直接升華達(dá)到干燥的目的，在干燥的過(guò)程中不受表面張力的作用，樣品不變形。

真空冷凍干燥技術(shù)是將濕物料或溶液在較低的溫度(-10℃~-50℃)下凍結(jié)成固態(tài)，然后在真空(1.3~13帕)下使其中的水分不經(jīng)液態(tài)直接升華成氣態(tài)，最終使物料脫水的干燥技術(shù)。中國(guó)是原料藥生產(chǎn)大國(guó)，因此該技術(shù)應(yīng)用前景十分廣闊。但是，應(yīng)當(dāng)引起注意的是，真空冷凍干燥技術(shù)在我國(guó)推廣得非常迅速，相比之下，其基礎(chǔ)理論研究相對(duì)滯后、薄弱，專業(yè)技術(shù)人員也不多。并且，與氣流干燥、噴霧干燥等其他干燥技術(shù)相比，真空冷凍干燥設(shè)備投資大，能源消耗及藥品生產(chǎn)成本較高，從而限制了該技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。因此，切實(shí)加強(qiáng)基礎(chǔ)理論研究，在確保藥品質(zhì)量的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗、降低生產(chǎn)成本，已經(jīng)成為真空冷凍干燥技術(shù)領(lǐng)域當(dāng)前面臨的最主要的問(wèn)題。

由物理學(xué)可知，水有三相，O點(diǎn)為三相共點(diǎn)，OA為冰的融解點(diǎn)。根據(jù)壓力減小、沸點(diǎn)下降的原理，只要壓力在三相點(diǎn)壓力之下(圖中壓力為 646.5Pa以下，溫度0℃以下)，物料中的水分則可從水不經(jīng)過(guò)液相而直接升華為水汽。根據(jù)這個(gè)原理，就可以先將食品的濕原料凍結(jié)至冰點(diǎn)之下，使原料中的水分變?yōu)楣虘B(tài)冰，然后在適當(dāng)?shù)恼婵窄h(huán)境下，將冰直接轉(zhuǎn)化為蒸汽而除去，再用真空系統(tǒng)中的水汽凝結(jié)器將水蒸汽冷凝，從而使物料得到干燥。這種利用真空冷凍獲得干燥的方法，是水的物態(tài)變化和移動(dòng)的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程發(fā)生在低溫低壓下，因此，冷凍干燥的基本原理是在低溫低壓下傳熱傳質(zhì)的機(jī)理。[2]

冷凍干燥不同于普通的加熱干燥，物料中的水分基本上在0℃以下的冰凍的固體表面升華而進(jìn)行干燥，物質(zhì)本身則剩留在凍結(jié)時(shí)的冰架子中，因此，干燥后的產(chǎn)品體積不變、疏松多孔。冰在升華時(shí)需要熱量，必須對(duì)物料進(jìn)行適當(dāng)加熱，并使加熱板與物料升華表面形成一定溫度梯度，以利于傳熱的順利進(jìn)行。

制品的冷凍干燥過(guò)程包括凍結(jié)、升華和再干燥3個(gè)階段。

冷凍干燥法優(yōu)點(diǎn)

1. 保留完好的營(yíng)養(yǎng)成份(如蛋白質(zhì)、維生素、植物營(yíng)養(yǎng)素等)。

2. 保留食品原有外形、色澤和構(gòu)造。

3. 加水后，能快速、的復(fù)原。

4. 常溫下能長(zhǎng)久儲(chǔ)存，而且不需添加任何防腐劑。

5. 冷凍干燥加工過(guò)的食物重量輕，易于攜帶和運(yùn)輸，且運(yùn)費(fèi)較低。

6. 使食品更濃縮。