真空冷冻干燥就是把含有大量水分的物质预先冻结成固体，然后在真空的环境下使固态水分子直接升华逸出，水分子逸出后物质则达到了干燥效果。
那么，在冻干之前，为什么要对样品进行预冻呢？
首先，充分的预冻可将样品中的自由水固化，赋予产品干燥前后相同的形态。如果样品在没有冻实的情况下就开始抽真空，在真空制冷作用下，当真空抽到一定程度的时候，物质沸点下降，溶解在水中的空气会“沸腾”，使得样品发生冒泡、飞溅等现象。当压力低于6.11mbar时，样品则冻结成冰，但没有固定的形状，玻璃容器甚至还会破裂，冻干失败。
其次，预冻使物料温度低于共晶点（共晶点是指物料中所含的不同成分共同冻结时的温度），为升华阶段打下先期基础，形成有利于升华的结晶。大的冰晶利于升华，小的冰晶不利于升华；大的冰晶溶解慢，小的冰晶溶解快；冰晶越小，干燥后越能反映产品的原来结构。目前已知冻干产品大多数都是溶液，可能不止一种成分，有些还含有蛋白质、生物体等生物活性物质，在冻结时有可能会形成玻璃态，产品在干燥一段时间后，会形成上层的干燥层和下层的冻结层，冻结层的产品继续干燥时，升华的气流必需通过干燥层，由于玻璃态几乎无间隙，升华气流没有通道，产品的继续干燥将受到影响，干燥失败。
其三，保证所有产品获得相同的细微结构，冻干时通常应把所有的产品冷冻到某一低温，进箱温度一般是5℃，并持续一段时间，确保所有产品达到同一温度后再一起降温预冻，使所有产品的冷冻工艺相同，防止造成产品结构不均、颜色不一等情况。为使产品在真空下升华时不会鼓泡，预冻时温度必须低于产品的共晶点温度，一般应低于产品的共晶点温度至少5℃。
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