水环真空泵纯水升华机理物料中所含水分，有两种存在方式。①游离水，即机械结合水和物化结合水，主要以吸附等方式存在于物料表面、毛细管、孔隙之中。②结构水，以化学结合形式存在于物品的组织中。冷冻升华干燥主要是用不锈钢水环真空泵升华游离水，而不是结构水。

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升华游离水，先是将其冻成冰，然后在真空中加热升华。水在不同温度和压力下，可以为气态、液态或固态。0℃线为冰气交界线，在此冰，气共存，即为冰直接由固态转为气态，通常把这种由固态直接转变为气态的现象叫做升华。然而使用不锈钢水环真空泵更容易实现这一点。

固、液、气三相共存点，称做三相点或共晶点。纯水三相点对应的温度为0℃，此温度下所对应冰面上的饱和蒸气压为598Pa。物料中所含水，均为水溶液，其三相点温度要低于纯水的温度。由此可见，在0点以上，冰需转化成水，水再转化为气，其过程是普通的蒸发干燥。只有在三相点压力温度线以下，冰才能由固态直接转变为气态，这就是升华。因而，若要得到冻干食品，其升华温度需要低于三相点温度，否则得到的是蒸发干燥食品。不锈钢水环真空泵干燥过程是由周围逐渐向内部干燥，干燥层逐渐增厚，可看成多孔结构。

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升华热由加热体通过干燥层不断地传给冻结部分，在干燥与冻结交界的升华面上，水分子得到加热后，将脱离升华面，沿着毛细孔跑到周围环境中。而环境中的气压需要低于升华面上的饱和蒸气压，只有这样才能造成一个水分子向外迁移的动力。这意味着升华干燥需要在不锈钢水环真空泵提供的真空环境中进行。另外物料是处于冻结状态，需维持温度低于三相点，在真空环境下，此温度易于保持。