简析真空冷冻干燥机，真空冷冻干燥技术是在真空状态下， 利用升华原理， 使冻结的食品中的水分不经过冰的融化直接以冰态升华 为水蒸汽而除去的干燥法。 真空冷冻干燥机是生产高品质食品的理想设备，近年来，随着人民生活水平的提高， 市场对冻干食品的需求量越来越大。

2 CHRIST真空冷冻干燥机的原理

食品中的水在不同温度和压力下具有三态（冰、水、蒸汽），食品在真空冷冻干燥过程中要经历降温和升温两个过程， 食品的降温与升温所需的能量都是通过搁板进行热传导的。 干燥时将食品置于真空冷冻干燥机密封的冻干箱内，由制冷系统供冷使食品预冻和捕水器排管降温， 当食品温度降低到冰点以下时，食品开始结冰［1］。  当在水的三相点（纯水温度为 0．01℃、气压为 610．5Pa）温度以下抽真空至饱和蒸汽压力以下时， 使食品中的水不经过液相而直接由冰升华成水蒸汽，在升华过程中，食品中的热量不断被升华热带走，为了维持升华的温度不变，要供给升华热能，热量由换热媒体传导到搁板，再到食品，不断 升华的水蒸汽由真空泵组抽至捕水器内， 捕水器的冷表面必须比食品的温度要低， 这样才能形成从干箱到捕水器的压差推动力， 水蒸汽在捕水器的排管外壁上凝结被捕捉，不凝性气体由真空泵抽除，直至达到由自动控制设定的的参数 （冻干曲线规定的要求） 而停止供热和抽真空，完成食品冻干全过程。
冻干过程中水分的升华是从食品的外层逐渐向内部 进行的，食品形成多孔结构：升华热的加热体通过干燥层不断地传递给冻结部分，在干燥与冻结分界的升华面上， 水分子得到加热后，脱离升华面，沿毛细孔跑到周围环境中，  这是因为周围环境中的气压低于升华面上的饱和蒸气压，这样就形成一个水分子向外迁移的动力。
食品干燥是在低温（－40℃～＋55℃）下进行的，且处于真空状态，酶和细菌不滋生，食品不变质，不氧化，营养损失少；产品具有的优异品质：
1） 保留新鲜产品的色、香、味及营养成分。
2） 保持物料原有的形态。
3） 有好的速溶性和快速复水性。
4） 保质期长。

3 真空冷冻干燥机的结构
真空冷冻干燥机有干燥箱、制冷系统、真空系统、媒体换热循环系统、自动控制系统、气动系统及在位清洗和消毒系统。
3.1 干燥箱
干燥箱是真空密闭低压容器， 材料全部采用不锈钢， 能承受正负压，符合蒸汽灭菌的要求，密封采用耐高温、耐低温的硅橡胶，保温层采用闭泡弹性绝热保温材料。
1） 箱体：采用空间利用率高的矩形箱体，底部设置排水口，侧面开一观察窗，箱体上还装有压力计、测温电阻、放气阀、渗气阀、安全阀、喷淋进口接头。
2） 搁板：食品的降温与升温所需的能量都是通过换热媒体传导给搁板， 再到食品。 搁板采用特殊空心夹板， 强度高，密封性好。搁板组件通过支架安装在冻干燥箱内， 最上层要设置一块板层作为热量辐射补偿板，确保箱内食品的空间都处在相同的温度环境下［2］；另外，搁板两侧和后面都设置挡轨，以避免食品盘或食品脱离搁板。
3） 箱门：采用气缸自动锁紧装置。 确保：箱体内部压
力与大气压相差 5000Pa 以上和箱内温度超过 80℃，箱内为正压时，箱门都不能打开。
4） 干箱蝶阀：在冻干箱与捕水器之间有一用以隔离的开启灵敏、密封性好、耐高温的气动（电动）蝶阀，可以使进料、出料操作与捕水器的化霜同时进行。 干燥时可以通过控制蝶阀的开启角度来调节箱内真空压力。
3.2 制冷系统
用于食品预冻和捕水器排管供冷。 有捕水器（水汽凝结器），搁板，压缩机，自动调温热力膨胀阀，板式换热器， 水冷凝器兼贮液器。 压缩机一方面与媒体换热循环系统
（板式换热器和搁板通过管道连接， 通过冷却换热媒体来冷却食品搁板）相连接，另一方面与捕水器内盘管连接，为捕水器盘管降温，捕水器用以凝结食品中水分升华所产生的水蒸汽，以免进入真空泵，一方面减少真空泵的工作负担，另一方面能够保证干燥室的真空度［3］。  采用两套压缩机系统，一套备用的，每套系统都是单独控制的。
3.3 真空系统
通过抽除干燥箱中的不凝性气体，来有效的维持冻干

过程中所需要的真空度。 真空泵工作时打开干箱蝶阀，CHRIST真空干燥室内的空气及水蒸汽经过捕水器捕捉水分后进入 真空泵，由真空泵排气口排出系统，在真空泵的排气口装有油雾捕集器，以防止排出气体中的烟雾污染室内环境。为了防止水蒸气进入泵内，系统配置了气镇阀，干燥过程中打开气镇阀。
3.4 媒体换热循环系统
食品的降温与升温所需的能量都是由循环泵驱动通 过换热媒体传导给搁板，再到食品。 食品降温的冷源由制冷系统提供，食品升温的热源由加热罐提供，降温与升温的切换通过控制冷源和热源的电磁阀门开关来完成。  升温时蒸汽进入加热罐加热媒体，  用气动三通调节阀调节来自加热罐的热媒和搁板回流热媒的混合比，  并控制板式换热器冷却水电磁阀的开闭来控制搁板的温度。
系统有热媒加热罐、板式换热器、气动调节阀、冷却水 电磁阀、循环泵、管路、电磁阀、温度传感器等
3.5 自动控制系统具有冻干曲线设定，真空泵测试与控制，媒体温度、食 品温度、捕水器温度控制，干燥状态检测，除霜，在位清洗灭菌，自动保护和报警等功能。
3.6 气动系统控制气动阀门。
3.7 在位清洗和消毒系统用于干箱、捕水器的清洗和蒸汽消毒。

1．温度传感器；2．加热灌；3．气动三通调节阀；4．板式换热器；5．冷却水电磁阀；6．真空显示仪；7．搁板；8．干燥室；9．捕水器；10．膨胀阀；11．气镇阀；12 真空泵；13．循环泵；14．压缩机；15．电磁阀； 16．气动（电动）蝶阀。
间歇式真空冷冻干燥机的结构示意图