冷凍乾燥是利用了什麼物理原理

簡要回答

利用真空冷凍獲得乾燥的方法，是水的物態變化和移動的過程，這個過程發生在低溫低壓下，因此，冷凍乾燥的基本原理是在低溫低壓下傳熱傳質的機理。

說到乾燥這個詞大家可能首先想到的是溫暖的環境下進行的，那麼冷凍乾燥機利用的是什麼原理呢？下面小編就來跟大家說一說冷凍乾燥利用了什麼物理原理。

詳細內容

冷凍乾燥是指透過昇華從凍結的生物產品中去掉水份或其他溶劑的過程。昇華指的是溶劑，比如水，像乾冰一樣，不經過液態，從固態直接變爲氣態的過程。冷凍乾燥得到的產物稱作凍幹物（lyophilizer），該過程稱任凍幹（lyophilization）。

由物理學可知，水有三相，O點爲三相共點，OA爲冰的融解點。根據壓力減小、沸點下降的原理，只要壓力在三相點壓力之下，物料中的水分則可從水不經過液相而直接升華爲水汽。

根據這個原理，就可以先將食品的溼原料凍結至冰點之下，使原料中的水分變爲固態冰，然後在適當的真空環境下，將冰直接轉化爲蒸汽而除去，再用真空系統中的水汽凝結器將水蒸汽冷凝，從而使物料得到乾燥。這種利用真空冷凍獲得乾燥的方法，是水的物態變化和移動的過程，這個過程發生在低溫低壓下，因此，冷凍乾燥的基本原理是在低溫低壓下傳熱傳質的機理。

傳統的乾燥會引起材料皺縮，破壞細胞，在冰凍乾燥的過程中樣品的結構不會被破壞，因爲固體成份被在其位子上的堅冰支援着。在冰昇華時，他會留下孔隙在乾燥的剩餘物質裏。這樣就保留了產品的生物和化學結構及其活性的完整性。

在實驗室中，凍幹有很多不同的用途，他在許多生物化學與製藥應用中是不可缺少的，它被用獲得可長時期儲存的生物材料，例如微生物培養、酶、血液與藥品，除長期儲存的穩定性以外，還保留了其固有的生物活性與結構。爲此，凍幹被用於準備用做結構研究（例如電鏡研究）的組織樣品，冷凍乾燥也應用於化學分析中，它能得到乾燥態的樣品，或者濃縮樣品以增加化析敏感度。凍幹使樣品成分穩定，也不需改變化學成分，是理想的分析輔助手段。