预冻式冷冻干燥机（又称冻干机）是一种利用冷冻干燥技术（冻干技术）将含水物料在低温下冻结后，通过真空环境使冰直接升华成水蒸气，从而实现物料脱水干燥的设备。

其核心优势是能在低温、真空条件下保留物料的活性成分、物理结构和营养成分，广泛应用于生物制药、食品加工、材料科学、临床医疗等领域。

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预冻式冷冻干燥机的工作过程基于升华现象（物质从固态直接变为气态，跳过液态），主要分为三个核心阶段：
预冻阶段
将待干燥物料（如药液、食品、生物样本等）置于冻干箱内，通过制冷系统（通常为压缩机或液氮制冷）将物料温度降至其共晶点以下（一般 - 40℃~-50℃，具体温度取决于物料成分），使物料中的水分完全冻结成冰，避免后续升华时出现液态水导致物料结构破坏。
升华干燥（第一阶段干燥）
预冻完成后，对冻干箱抽真空（真空度通常降至 10~50Pa），同时通过加热板（或辐射加热）向物料提供升华所需的热量（不超过共晶点温度）。此时，冻结的冰不经过液态直接升华成水蒸气，从物料内部逸出，实现初步脱水（去除约 90% 的水分）。
解析干燥（第二阶段干燥）
升华干燥后，物料中仍残留少量结合水（吸附在物料晶格中）。通过提高加热温度（仍低于物料耐受温度），在真空环境下使结合水蒸发，进一步降低物料含水量（通常降至 1% 以下），确保干燥后的物料长期储存不易变质。