冷凍乾燥法的原理：

利用將樣本冷凍至冰點以下，使水分凝固成冰的狀態，隨後施加低壓，使冰直接昇華，達到去除水分的效果，從而實現乾燥。這種方法主要是利用大氣壓力變化影響物質性質的現象。例如，在一大氣壓下(約0.1MPa)，水的沸點為100℃，結冰沸點為0℃，但在高山等低氣壓地區，由於氣壓較低，水在未達到100℃時即開始沸騰。進一步降低壓力至610.6Pa時，水的沸點降至0℃，0℃不僅是水的凝固點，同時也是固體液體氣體三相共存的點(如下圖所示)

冷凍乾燥法的基本原理即是在此壓力下，樣本在常溫常壓下水分均勻分布在樣本內部，當處於低溫環境並受到壓力影響，水分會凍結，此時提供熱量使水分子直接昇華，最後即可取得去除水分具有孔隙之乾燥樣品。這種方法利用低溫凍結水分，然後在凍結狀態下去除水分，以保持樣品在水分昇華前後的物理和化學性質的穩定性(如下圖所示)

冷凍乾燥機是一種利用上述原理將物質在低溫下乾燥的設備，將水分從固態直接轉變成氣態，從而達到脫水的效果。

冷凍乾燥機工作原理簡述：

1.冷凍：先將物品冷凍，使水分變成冰

2.真空：再抽出空氣形成真空環境

3.昇華乾燥：冰在低壓下昇華為水蒸氣，並由冷凝器捕捉水氣，完成乾燥

常見用途：

• 食品保存：如冷凍乾燥蔬果、即食湯料、太空人食品
• 藥品與生物製劑：疫苗、血清、酵素等保存
• 實驗室研究：乾燥樣品以延長保存或進行分析

實驗室冷凍乾燥機選購重點：

1.乾燥容量

• 常見從0.5L~6L不等
• 選擇依樣品數量與體積而定

2.冷凝溫度

•  -50°C：一般樣品適用
•  -80°C或更低：含有有機溶劑或易揮發物質

3.真空等級

• 越低壓力越好，常見 <0.1 mBar
• 高效的真空泵是關鍵(旋片泵或乾式真空泵)

4.樣品架設計

• 棚板式冷凍乾燥機(Tray Shelf Freeze Dryer)
• 歧管式冷凍乾燥機(Manifold Freeze Dryer)

5.尺寸與實驗室空間

• 桌上型或落地型