真空冷冻干燥机是利用升华原理，使预先冻结的物料中的水分，不经过冰的融化，直接以冰态升华为水蒸气被除去，从而达到干燥的目的。在低温下干燥时，物质中的一些挥发性成分损失很小，体积几乎不变，保持了原来的结构，不会发生塌陷现象。这使得其适用于各种生化样品、药品和食品的干燥。

水的特性与状态

水的分子由两个氢原子和一个氧原子组成，其分子式为H2O，分子量为18。在标准大气压下，水的冰点为0℃，当压力增加时，冰点会下降。水的结冰是一个放热过程，其熔化热为80卡/克。在一个大气压下，水的沸点是100℃，这时水的蒸汽压与大气压相等。当压力减小时，沸点会降低，反之亦然。水的汽化是一个吸热过程，其汽化热为536.5卡/克。

溶液的冻结与冷冻曲线

溶液的冰点和沸点与溶媒和溶质都不同，它随溶质的浓度不同而有不同的冰点和沸点。溶液的冻结与纯水不一样，它不是在某一固定温度下完全凝结成固体，溶液温度降低到某一温度时，晶体开始析出，随着温度的降低，晶体的数量不断增加，最后溶液全部凝结。

冻干产品大多是水溶液，其中有些是多种成份的水溶液，有些则是溶液和悬浮液的混合液。一些成份复杂的液体在冷冻时会形成两种状态，一种是晶体状态，一种是无定形态（也称玻璃态）。

溶液浓度与冻干

溶液的浓度对冻干是至关重要的，它能影响冻干的时间和产品的质量。浓度过高或过低均对冻干不利。浓度太高，干燥后干物质太多，密度大，溶解慢，干燥时会影响升华速率，甚至发生熔化。浓度太低，干燥后干物质太少，不能形成团块结构，产品像棉花状，甚至会被升华气流带到容器的外边。因此，冻干产品的浓度应在4％～25％之间，以10％～15％为最佳。浓度的高低也会影响产品的凝固点，例如氯化钠水溶液，浓度18.8％时，凝固点是-15℃，浓度23％时，凝固点是-21℃。

总的来说，真空冷冻干燥机凭借其独特的干燥方式，在许多领域都有广泛的应用，为产品的干燥和保存提供了高效、稳定的解决方案。