冻干机（Freeze Dryer，全称 “真空冷冻干燥机”）是利用 “冷冻 - 真空升华” 原理 ，在低温、低压环境下去除物料中水分（或溶剂）的设备。其核心优势是能最大程度保留物料的活性、形态、营养成分及功能性，避免高温干燥导致的变性、氧化或结构破坏。

冻干机的工作流程分为 “预冻 - 升华干燥 - 解析干燥” 三个核心阶段，对应三大基础功能，最终实现物料的 “低温脱水、稳定保存”：

1. 预冻：将物料水分固化为冰（冻干的前提）

功能原理：通过制冷系统将物料温度降至其共晶点（或低共熔点）以下（通常为 - 20℃~-50℃，特殊物料可低至 - 80℃），使物料中的游离水、结合水完全冻结成固态冰，避免后续升华过程中物料出现收缩、塌陷或溶质迁移（如溶液类物料结冰后，溶质均匀分布在冰晶间隙，升华后结构稳定）。

关键作用：固定物料形态（如生物组织、固体颗粒保持原有结构），为后续升华干燥提供 “固态水载体”，是保证冻干后物料质量的核心前提。

示例：

        实验室：将液态疫苗、酶制剂预冻成块状 / 粉末状冰；将水果块、蔬菜丁预冻成固态，避免冻干后变形。

        工业：将液态益生菌悬液预冻成柱状冰，确保后续升华后益生菌颗粒均匀。

2. 升华干燥（一次干燥）：去除物料中的大部分自由水

功能原理：预冻完成后，启动真空系统将冻干仓内压力降至极低水平（通常 <10Pa，远低于常压下冰的熔点），同时通过加热板（或辐射加热）向物料提供少量 “升华热”（不超过物料共晶点），使物料中冻结的冰直接跳过液态，以 “水蒸气” 形式升华脱离物料，进入冷凝捕水器（温度低至 - 40℃~-80℃）被冻结成霜，从而实现水分分离。

关键作用：去除物料中 80%~90% 的水分，是冻干过程中 “脱水效率最高” 的阶段，且全程在低温、真空下进行，避免物料中热敏性成分（如蛋白质、维生素、活性酶）变性，或易氧化成分（如多酚、不饱和脂肪酸）被氧化。

示例：

        医药领域：冻干疫苗时，升华干燥去除疫苗中的水分，保留病毒 / 细菌的免疫活性；

        食品领域：冻干草莓时，升华去除草莓中的水分，保留草莓的原有形状、口感和维生素 C（高温烘干会导致维生素 C 流失 90% 以上，冻干仅流失 10%~20%）。

3. 解析干燥（二次干燥）：去除物料中的结合水，提升稳定性

功能原理：升华干燥后，物料中仍残留 5%~10% 的 “结合水”（与物料分子通过氢键结合，难以通过升华去除）。此时需适当提高加热温度（仍低于物料变性温度）、维持高真空，促使结合水从物料表面解析（脱离结合位点）为水蒸气，再被冷凝捕水器捕获，最终使物料含水量降至 1%~5%（甚至更低）。

关键作用：大幅降低物料含水量，抑制微生物生长（含水量 < 5% 时，微生物几乎无法繁殖）和化学反应（如水解、氧化），显著延长物料的保质期（常温下可保存数月至数年，无需冷藏）。

示例：

        生物领域：冻干抗体、蛋白试剂时，解析干燥将含水量降至 2% 以下，确保试剂在常温运输和储存中不失效；

        工业领域：冻干陶瓷粉末时，解析干燥去除残留结合水，避免后续烧结过程中出现开裂。