凍干機按系統(tǒng)分，由致冷系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、和控制系統(tǒng)四個主要部分組成。按結(jié)構(gòu)分，由凍干箱或稱干燥箱、冷凝器或稱水汽凝集器、冷凍機、真空泵和閥門、電氣控制元件等組成。

    凍干箱是一個能夠致冷到-40℃左右，能夠加熱到+50℃左右的高低溫箱，也是一個能抽成真空的密閉容器。它是凍干機的主要部分，需要凍干的產(chǎn)品就放在箱內(nèi)分層的金屬板層上，對產(chǎn)品進行冷凍，并在真空下加溫，使產(chǎn)品內(nèi)的水分升華而干燥。

    冷凝器同樣是一個真空密閉容器，在它的內(nèi)部有一個較大表面積的金屬吸附面，吸附面的溫度能降到-40℃以下，并且能恒定地維持這個低溫。冷凝器的功用是把凍干箱內(nèi)產(chǎn)品升華出來的水蒸氣凍結(jié)吸附在其金屬表面上。

    凍干箱、冷凝器、真空管道和閥門，再加上真空泵，便構(gòu)成凍干機的真空系統(tǒng)。真空系統(tǒng)要求沒有漏氣現(xiàn)象，真空泵是真空系統(tǒng)建立真空的重要部件。真空系統(tǒng)對于產(chǎn)品的迅速升華干燥是必不可少的。

    致冷系統(tǒng)由冷凍機與凍干箱、冷凝器內(nèi)部的管道等組成。冷凍機可以是互相獨立的二套，也可以合用一套。冷凍機的功用是對凍干箱和冷凝器進行致冷，以產(chǎn)生和維持它們工作時所需要的低溫，它有直接致冷和間接致冷二種方式。

    加熱系統(tǒng)對于不同的凍干機有不同的加熱方式。有的是利用直接電加熱法；有的則利用中間介質(zhì)來進行加熱，由一臺泵使中間介質(zhì)不斷循環(huán)。加熱系統(tǒng)的作用是對凍干箱內(nèi)的產(chǎn)品進行加熱，以使產(chǎn)品內(nèi)的水份不斷升華，并達到規(guī)定的殘余水份要求。

    控制系統(tǒng)由各種控制開關(guān)，指示調(diào)節(jié)儀表及一些自動裝置等組成，它可以較為簡單，也可以很復雜。一般自動化程度較高的凍干機則控制系統(tǒng)較為復雜?？刂葡到y(tǒng)的功用是對凍干機進行手動或自動控制，操縱機器正常運轉(zhuǎn)，以凍干出合乎要求的產(chǎn)品來。

    冷凍干燥的程序是這樣的：在凍干之前，把需要凍干的產(chǎn)品分裝在合適的容器內(nèi)，一般是玻瓶或安瓶，裝量要均勻，蒸發(fā)表面盡量大而厚度盡量薄些；然后放入與凍干箱尺寸相適應的金屬盤內(nèi)。裝箱之前，先將凍干箱進行空箱降溫，然后將產(chǎn)品放入凍干箱內(nèi)進行預凍，抽真空之前要根據(jù)冷凝器冷凍機的降溫速度提前使冷凝器工作，抽真空時冷凝器應達到-40℃左右的溫度，待真空度達到一定數(shù)值后(通常應達到100uHg以上的真空度)，即可對箱內(nèi)產(chǎn)品進行加熱。一般加熱分兩步進行，第一步加溫不使產(chǎn)品的溫度超過共熔點的溫度；待產(chǎn)品內(nèi)水份基本干完后進行第二步加溫，這時可迅速地使產(chǎn)品上升的規(guī)定的最高溫度。在最高溫度保持數(shù)小時后，即可結(jié)束凍干。

    整個升華干燥的時間約12-24小時左右，與產(chǎn)品在每瓶內(nèi)的裝量，總裝量，玻璃容器的形狀、規(guī)格，產(chǎn)品的種類，凍干曲線及機器的性能等等有關(guān)。

    凍干結(jié)束后，要放干燥無菌的空氣進入干燥箱，然后盡快地進行加塞封口，以防重新吸收空氣中的水份。

    在凍干過程中，把產(chǎn)品和板層的溫度、冷凝器溫度和真空度對照時間劃成曲線，叫做凍干曲線。一般以溫度為縱坐標，時間為橫坐標。凍干不同的產(chǎn)品采用不同的凍干曲線。同一產(chǎn)品使用不同的凍干曲線時，產(chǎn)品的質(zhì)量也不相同，凍干曲線還與凍干機的性能有關(guān)。因此不同的產(chǎn)品，不同的凍干機應用不同的凍干曲線。

    真空冷凍干燥機是針對目前現(xiàn)有的常規(guī)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(tǒng)和真空系統(tǒng)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(jié)到共晶點溫度下，使物料中的水分變成固態(tài)冰，然后在較高真空環(huán)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(tǒng)中的水汽凝結(jié)器將水蒸氣冷凝，從而達到物質(zhì)脫水干燥的目的。

    真空冷凍干機的組成

    通常由干燥倉、冷凝器（捕水器）、加熱系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)六大部件組成。

    1、干燥倉

    集抽真空與加熱干燥功能為一體的的密閉容器，物料的升華干燥過程在干燥倉內(nèi)完成的，物料是放在干燥室內(nèi)擱板上的不銹鋼托盤內(nèi)的；

    每一層擱板上都有一個可供測量物料溫度的探頭，用以監(jiān)測整個凍干過程中的物料溫度。

    2、捕水器（冷井）

    是凝結(jié)升華水氣的密閉裝置，通常位于干燥倉后部，內(nèi)部有一個較大面積的金屬吸附面，從干燥倉物料中升華出來的水蒸氣可凝結(jié)吸附在其金屬表面上；

    吸附面的工作溫度可達-45℃~-65℃，冷凝器外形是不銹鋼或鐵制成的圓筒，內(nèi)部盤有冷凝管，分別與制冷機組相連，組成制冷循環(huán)系統(tǒng)。

    3、加熱系統(tǒng)

    凍干機加熱系統(tǒng)的作用是對干燥倉內(nèi)物料進行加熱，使物料不斷的受熱升華，從而達到規(guī)定的含水率要求。

    凍干機加熱系統(tǒng)的加熱方法主要分為接觸式加熱與輻射式加熱。

    在接觸式加熱中，采用的是循環(huán)介質(zhì)加熱法，當加熱系統(tǒng)工作時，先對循環(huán)液進行加熱；

    液溫通過液箱控制調(diào)節(jié)儀選定的溫度自動控制加熱,管道泵開啟后，可將循環(huán)液送入干燥箱內(nèi)擱板中，對擱板加熱，然后返回液箱進行加熱循環(huán)。

    而在輻射式加熱中我們通常采用蒸氣加熱，當循環(huán)介質(zhì)為硅油時，隔板最高溫度可達（+60~+70）℃。

    4、真空系統(tǒng)

    真空系統(tǒng)由真空泵及羅茨真空泵組成，羅茨泵為增壓泵不能單獨使用，必須先啟用真空泵，使其工作一段時間，當系統(tǒng)中的真空度達到1Kpa以下時，再自動啟動羅茨泵。

    真空泵結(jié)構(gòu)、羅茨泵結(jié)構(gòu)等見說明書。真空系統(tǒng)的真空表可使用電接點真空表，可根據(jù)預先選定的真空度值，自動控制羅茨泵的啟動。

    5、制冷系統(tǒng)

    凍干機制冷系統(tǒng)由制冷壓縮機組，R22或R404a制冷劑組成。通常凍干設備的速凍制冷系統(tǒng)和捕水器制冷系統(tǒng)共用一套制冷系統(tǒng)。

    當系統(tǒng)工作，接觸加熱方式中擱板溫度可降至-35℃。當制冷系統(tǒng)工作時，冷凝盤管的表面溫度可達-35～-65℃；

    可根據(jù)客戶需求采用低溫螺桿式或雙級活塞式制冷壓縮機組，通常雙級活塞式壓縮機制冷效果更好，制冷溫度更低

    6、電氣控制系統(tǒng)

    本設備電氣控制系統(tǒng)由PLC、觸摸屏、控制柜、控制儀表、調(diào)節(jié)儀表等自動裝置和電路組成。

    它的功能是對凍干機進行手動或自動控制，控制設備正常運轉(zhuǎn)。

    真空冷凍干機的優(yōu)點

    1、具有干燥速度快，時間縮短3~10倍；

    2、能耗低，只有普通干燥機能耗的20%-30%；

    3、干燥溫度范圍寬（-55℃~+70℃均能干燥），能在低溫范圍內(nèi)（-20℃~50℃）進行快速干燥；

    4、干燥室中真空無氧，干燥質(zhì)量可與原生態(tài)新鮮物料的質(zhì)量相毗美；

    5、它能對有機溶劑進行回收，有利于降低生產(chǎn)成本和環(huán)境保護，尤其適合于普通干燥機無法干燥的含有機溶劑的物料。

    6、立式開門式結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)物料的原位凍干

    7、控制系統(tǒng)以PLC為核心，采用觸摸屏作為人機操作界面，實時記錄凍干進程中多路溫度數(shù)據(jù)，并可以曲線形式瀏覽,人機界面清晰、直觀。

    8、可預置擱板控溫曲線，實現(xiàn)升華過程的自動化。

    9、主機帶有USB接口，可將凍干數(shù)據(jù)實時上傳到計算機并對其實現(xiàn)保存、瀏覽、打印等功能。

    10、可以降低物料被氧化變質(zhì)的可能性，消滅物料中的細菌，保證品質(zhì)；同時，物料原本的外形能得到很好的保留

    真空冷凍干機的應用范圍

    1、可用于果蔬、肉禽、水產(chǎn)、調(diào)味品、方便食品及名優(yōu)特產(chǎn)等干燥，

    可達到保持食品原有的色、香、味、形、新鮮度不變的目的，且復水性好，成品便于儲存和運輸，費用降低，保存期延長。

    2、在人參、冬蟲夏草等營養(yǎng)保健品，采用真空冷凍干燥工藝，更使人們相信該營養(yǎng)品純真自然。

    3、應用于血清、血漿、疫苗、酶、抗生素、激素等中西藥品的脫水與保存；，仍保持其生物理特性。

    真空冷凍干燥機的發(fā)展趨勢

    隨著產(chǎn)業(yè)的擴大化和對產(chǎn)能和降低能耗的追求，升華界面溫度高，有利于水蒸氣擴散，更適用于熱敏性物料的干燥。