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真空冷冻干燥机的原理是基于水的三态变化，就是液态，固态和气态。这三态相互转换和共存。在高真空状态下，利用升华原理，使预先冻结的物料中的水分，不经过冰的融化，直接以冰态升华为水蒸汽被除去，从而达到冷冻干燥的目的。
真空冷冻干燥机系由制冷系统、真空系统、加热系统、电器仪表控制系统所组成。主要部件为干燥箱、凝结器、冷冻机组、真空泵、加热/冷却装置等。它的工作原理是将被干燥的物品先冻结到三相点温度以下，然后在真空条件下使物品中的固态水份（冰）直接升华成水蒸气，从物品中排除，使物品干燥
真空干燥机广泛试用于生物工程、医药工业、食品工业、材料科学和农副产品深加工等领域，药品冷冻干燥包括西药和中药两部分。冻干技术也可用于血清、血浆、疫苗、酶、抗生素、激素等药品的生产；生物化学的检查药品、免疫学及细菌学的检查药品；血液、细菌、动脉、骨骼、皮肤、角膜、神经组织及各种器官长期保存等。
冻干机相对常规方法，冻干法具有如下优点：
* 许多热敏性的物质不会发生变性或失活。
* 在低温下干燥时，物质中的一些挥发性成分损失很小。
* 在冻干过程中，微生物的生长和酶的作用无法进行，因此能保持原来的性状。
* 由于在冻结的状态下进行干燥，因此体积几乎不变，保持了原来的结构，不会发生浓缩现象。
* 由于物料中水分在预冻以后以冰晶的形态存在，原来溶于水中的无机盐类溶解物质被均匀地分配在物料之中。升华时，溶于水中的溶解物质就析出，避免了一般干燥方法中因物料内部水分向表面迁移所携带的无机盐在表面析出而造成表面硬化的现象。
* 干燥后的物质疏松多孔，呈海绵状，加水后溶解迅速而完全，几乎立即恢复原来的性状。
* 由于干燥在真空下进行，氧气极少，因此一些易氧化的物质得到了保护。
* 干燥能排除95%～99%以上的水分，使干燥后产品能长期保存而不致变质。
* 因物料处于冻结状态，温度很低，所以供热的热源温度要求不高，采用常温或温度不高 的加热器即可满足要求。如果冷冻室和干燥室分开时，干燥室不需绝热，不会有很多的热损失，故热能的利用很经济。
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