簡析真空冷凍干燥機，真空冷凍干燥技術是在真空狀態下， 利用升華原理， 使凍結的食品中的水分不經過冰的融化直接以冰態升華 為水蒸汽而除去的干燥法。 真空冷凍干燥機是生產高品質食品的理想設備，近年來，隨著人民生活水平的提高， 市場對凍干食品的需求量越來越大。

2 CHRIST真空冷凍干燥機的原理

食品中的水在不同溫度和壓力下具有三態（冰、水、蒸汽），食品在真空冷凍干燥過程中要經歷降溫和升溫兩個過程， 食品的降溫與升溫所需的能量都是通過擱板進行熱傳導的。 干燥時將食品置于真空冷凍干燥機密封的凍干箱內，由制冷系統供冷使食品預凍和捕水器排管降溫， 當食品溫度降低到冰點以下時，食品開始結冰［1］。  當在水的三相點（純水溫度為 0．01℃、氣壓為 610．5Pa）溫度以下抽真空至飽和蒸汽壓力以下時， 使食品中的水不經過液相而直接由冰升華成水蒸汽，在升華過程中，食品中的熱量不斷被升華熱帶走，為了維持升華的溫度不變，要供給升華熱能，熱量由換熱媒體傳導到擱板，再到食品，不斷 升華的水蒸汽由真空泵組抽至捕水器內， 捕水器的冷表面必須比食品的溫度要低， 這樣才能形成從干箱到捕水器的壓差推動力， 水蒸汽在捕水器的排管外壁上凝結被捕捉，不凝性氣體由真空泵抽除，直至達到由自動控制設定的的參數 （凍干曲線規定的要求） 而停止供熱和抽真空，完成食品凍干全過程。
凍干過程中水分的升華是從食品的外層逐漸向內部 進行的，食品形成多孔結構：升華熱的加熱體通過干燥層不斷地傳遞給凍結部分，在干燥與凍結分界的升華面上， 水分子得到加熱后，脫離升華面，沿毛細孔跑到周圍環境中，  這是因為周圍環境中的氣壓低于升華面上的飽和蒸氣壓，這樣就形成一個水分子向外遷移的動力。
食品干燥是在低溫（－40℃～＋55℃）下進行的，且處于真空狀態，酶和細菌不滋生，食品不變質，不氧化，營養損失少；產品具有的優異品質：
1） 保留新鮮產品的色、香、味及營養成分。
2） 保持物料原有的形態。
3） 有好的速溶性和快速復水性。
4） 保質期長。

3 真空冷凍干燥機的結構
真空冷凍干燥機有干燥箱、制冷系統、真空系統、媒體換熱循環系統、自動控制系統、氣動系統及在位清洗和消毒系統。
3.1 干燥箱
干燥箱是真空密閉低壓容器， 材料全部采用不銹鋼， 能承受正負壓，符合蒸汽滅菌的要求，密封采用耐高溫、耐低溫的硅橡膠，保溫層采用閉泡彈性絕熱保溫材料。
1） 箱體：采用空間利用率高的矩形箱體，底部設置排水口，側面開一觀察窗，箱體上還裝有壓力計、測溫電阻、放氣閥、滲氣閥、安全閥、噴淋進口接頭。
2） 擱板：食品的降溫與升溫所需的能量都是通過換熱媒體傳導給擱板， 再到食品。 擱板采用特殊空心夾板， 強度高，密封性好。擱板組件通過支架安裝在凍干燥箱內， 最上層要設置一塊板層作為熱量輻射補償板，確保箱內食品的空間都處在相同的溫度環境下［2］；另外，擱板兩側和后面都設置擋軌，以避免食品盤或食品脫離擱板。
3） 箱門：采用氣缸自動鎖緊裝置。 確保：箱體內部壓
力與大氣壓相差 5000Pa 以上和箱內溫度超過 80℃，箱內為正壓時，箱門都不能打開。
4） 干箱蝶閥：在凍干箱與捕水器之間有一用以隔離的開啟靈敏、密封性好、耐高溫的氣動（電動）蝶閥，可以使進料、出料操作與捕水器的化霜同時進行。 干燥時可以通過控制蝶閥的開啟角度來調節箱內真空壓力。
3.2 制冷系統
用于食品預凍和捕水器排管供冷。 有捕水器（水汽凝結器），擱板，壓縮機，自動調溫熱力膨脹閥，板式換熱器， 水冷凝器兼貯液器。 壓縮機一方面與媒體換熱循環系統
（板式換熱器和擱板通過管道連接， 通過冷卻換熱媒體來冷卻食品擱板）相連接，另一方面與捕水器內盤管連接，為捕水器盤管降溫，捕水器用以凝結食品中水分升華所產生的水蒸汽，以免進入真空泵，一方面減少真空泵的工作負擔，另一方面能夠保證干燥室的真空度［3］。  采用兩套壓縮機系統，一套備用的，每套系統都是單獨控制的。
3.3 真空系統
通過抽除干燥箱中的不凝性氣體，來有效的維持凍干

過程中所需要的真空度。 真空泵工作時打開干箱蝶閥，CHRIST真空干燥室內的空氣及水蒸汽經過捕水器捕捉水分后進入 真空泵，由真空泵排氣口排出系統，在真空泵的排氣口裝有油霧捕集器，以防止排出氣體中的煙霧污染室內環境。為了防止水蒸氣進入泵內，系統配置了氣鎮閥，干燥過程中打開氣鎮閥。
3.4 媒體換熱循環系統
食品的降溫與升溫所需的能量都是由循環泵驅動通 過換熱媒體傳導給擱板，再到食品。 食品降溫的冷源由制冷系統提供，食品升溫的熱源由加熱罐提供，降溫與升溫的切換通過控制冷源和熱源的電磁閥門開關來完成。  升溫時蒸汽進入加熱罐加熱媒體，  用氣動三通調節閥調節來自加熱罐的熱媒和擱板回流熱媒的混合比，  并控制板式換熱器冷卻水電磁閥的開閉來控制擱板的溫度。
系統有熱媒加熱罐、板式換熱器、氣動調節閥、冷卻水 電磁閥、循環泵、管路、電磁閥、溫度傳感器等
3.5 自動控制系統具有凍干曲線設定，真空泵測試與控制，媒體溫度、食 品溫度、捕水器溫度控制，干燥狀態檢測，除霜，在位清洗滅菌，自動保護和報警等功能。
3.6 氣動系統控制氣動閥門。
3.7 在位清洗和消毒系統用于干箱、捕水器的清洗和蒸汽消毒。

1．溫度傳感器；2．加熱灌；3．氣動三通調節閥；4．板式換熱器；5．冷卻水電磁閥；6．真空顯示儀；7．擱板；8．干燥室；9．捕水器；10．膨脹閥；11．氣鎮閥；12 真空泵；13．循環泵；14．壓縮機；15．電磁閥； 16．氣動（電動）蝶閥。
間歇式真空冷凍干燥機的結構示意圖