冷凍干燥機是針對目前現有的常規真空干燥及烘箱，進行改造升級換代而設計，主要由制冷系統和真空系統兩部分組成。其工作原理在于：利用真空干燥原理，通過將濕物料凍結到共晶點溫度下，使物料中的水分變成固態冰，然后在較高真空環境下，通過給物料加熱，將冰直接升華成水蒸氣，再用真空系統中的水汽凝結器將水蒸氣冷凝，從而達到物質脫水干燥的目的。
在冷凍干燥機對物料進行冷凍干燥的過程中，很多因素都會影響其中活性組分的穩定性，甚至會導致失活。大量的實驗研究表明，除了一些食品、人血漿、牛奶等少數物料可以直接冷凍干燥外，大多數的藥品和生物制品，都需要添加合適的冷凍干燥保護劑和添加劑，配制成混合液后，才能進行有效的冷凍干燥和儲藏。
相對常規方法，冷凍干燥法具有如下優點：
1、許多熱敏性的物質不會發生變性或失活。
2、在低溫下干燥時，物質中的一些揮發性成分損失很小。
3、在凍干過程中，微生物的生長和酶的作用無法進行，因此能保持原來的性狀。
4、由于在凍結的狀態下進行干燥，因此體積幾乎不變，保持了原來的結構，不會發生濃縮現象。
5、由于物料中水分在預凍以后以冰晶的形態存在，原來溶于水中的無機鹽類溶解物質被均勻地分配在物料之中。升華時，溶于水中的溶解物質就析出，避免了一般干燥方法中因物料內部水分向表面遷移所攜帶的無機鹽在表面析出而造成表面硬化的現象。
6、干燥后的物質疏松多孔，呈海綿狀，加水后溶解迅速而完全，幾乎立即恢復原來的性狀。
7、由于干燥在真空下進行，氧氣極少，因此一些易氧化的物質得到了保護。
8、干燥能排除95%～99%以上的水分，使干燥后產品能長期保存而不致變質。
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