从干燥效率来看，冷冻干燥的效率最低，它与喷雾干燥、烘箱干燥有简单的比较：喷雾干燥要求温度达到100^并保持数秒钟的时间；烘箱干燥要求温度一般在60^左右并保持数分钟的时间；而冷冻干燥要求在0T以下并保持数小时的时间。
当产品满足下列一个或多个标准时，冷冻干燥就非常有用：①产品品质不稳定；②不耐热；③要求快速和完全复水；④具有高价值的产品；⑤要求质量最小化；⑥不适合冰冻或冷藏。
冷冻干燥工艺
生鲜预制食品的预处理工艺因为冷冻干燥本质上就是去水，所以该过程不适合高脂肪含量食品的处理，否则会使食品腐败。除此之外，其他大部分的食品已经被成功地冻干了，最常见的是咖啡和茶叶，其他还有瘦肉、鱼排、虾、植物、水果、牛乳和鸡蛋等。对固体物料应该切成薄片来减少厚度和缩短干燥时间，薄片的厚度最好是20cm或更薄，因此牛排总是切成薄片进行冷冻干燥。熟肉可以切成小方块或碎块，菜根类也一样。豆类、芽菜还有其他类似的植物可以整体干燥，但叶菜类需要撕碎。带有一层不透水的表皮的水果，必须把皮削掉、扎孔或切成片，此外它们还可以做成果泥。大部分的预加工的食品需要进行漂烫，使酶失去活力。
冷冻工艺在两种成分组成的理想液体体系里，水和溶解物两者都可以结晶。
在这种情况下，冻结过程如下：首先把初始温度冷却到0T以下，使水成核变成冰。结晶热的释放把温度提升到接近0T。然后结晶水温度逐渐下降到浓缩溶液的平衡溶点温度。当温度下降到解冻溶液饱和，结晶溶解物沉淀……最后到达共晶点温度，此时所有的物质都变成结晶。当溶液包含不止一种结晶溶解物时，情况类似，但是共晶点温度比任何两者结合的温度都要低。
在大多数实际情况下，溶解物都不结晶。当水冻结以后，溶液继续浓缩，它的黏度不断地增加。最后变成糖浆状，再变成橡胶状。若温度进一步下降，最终会变成包含一些结合水玻璃状的非晶体。这发生在玻璃化转变温度（7VJ。在此情况下，没有共晶点温度，但有一个冷冻干燥物质最大特征温度叫崩解温度（7；：）。许多物质的崩解温度已经被确定（Mackenzie,1976年）。
湿物料放在真空中可以被冻结。较高能量的水分子从物料中逸出，物料温度下降，逐渐冻结，此时约损失15%的水分，这个过程被称为蒸发冷冻。如果真空度下降足够快的话，用沸水烫过的植物和绞碎的肉可以用这种方法在真空室中冻结。然而，有很多不利因素限制了冷冻干燥的蒸发冷冻过程。一些物质表面发生收缩现象，粒子倾向于彼此黏在一起并黏到盘上。同样水蒸气的产生，需要大流量的泵。Greaves（1966年）描述了一个解决办法，在此方法中液体被喷射到一个在真空中的转盘，在转盘上冻结，并被连续不断地刮去，掉到一个冰冷槽中。另一个就是使用一个连续地刮板冷却机产生冰晶、固体和水的混合物，最后需要第二阶段——在盘上冻结。许多基于刮板冷却机的体系在冻结之后通常需要粒化。肉类和鱼类不适合蒸发冷冻是因为它们包含有形成表皮层的蛋白质，这会阻止气体的逸出。水果含有高糖分因此也不适合于蒸发冷冻。
现在最常用的方法是，在对流鼓风冷冻机里，把盘上物料冻结到-40T,然后迅速地传送到冷冻干燥机内。真空度必须在食品融化前快速建立，在一些设备中，鼓风冷冻装置已被并人真空室。
因为升华的水蒸气必须通过冰晶冻结留下的通道，所以它们的形状影响干燥速度。如果结晶很小而且不连续，则水蒸气的逸出路径就会受到限制。如果形成大的结晶，那水蒸气逸出容易，产品可以被迅速干燥。冰冻的方法和速度是升华过程的关键。气流冷冻机的冷冻速度通常是合适的。如果是通过利用液氮等的超快速冷冻结方法，则必须要小心，因为在冷冻过程中会形成小的不连续的冰晶。
升华干燥（首次干燥）最简单的冷冻干燥机由可以放物料的真空室以及排出水蒸气的装置组成，这样可以采用蒸发冷却来冷冻物料，保持水蒸气压在三相点压力以下。物料温度在冰点以下会继续下降，当由传导、对流和辐射方式对物料加热的速率等于由能量较高的分子升华和逸出产生的热损失速率时，升华的速度将减慢。如果没有热能供给，升华过程会最终停止。冷冻干燥的大部分技术在于当温度没有超过安全温度之前，尽快地将热能传递到干燥前锋。
采用微波辅助加热升华的基本困难是需要压力低于lOOPa,但当压力低于3OOOPa的时候，强大的电场会使冷冻机内的气体电离，导致辉光放电。另一个更大的实际困难是已证明微波场在冷冻干燥机内部非金属料盘的局部加热是不均衡的。但有可能在第二干燥段采用微波加热，因为该干燥段可在三相点压力以上进行（Cohen和Yang,1995年）。
理论上，真空是不必要的，只要水蒸气分压足够低就可以。然而，已经发现连续不断地供应足够的干空气是不经济的。在一个典型的冷冻干燥周期压力下，ImL冰可以产生超过lOOOOOOmL的水蒸气。这对普通油密封的真空泵来说，气体太多而来不及抽空；而水封的真空泵不能达到这么髙的压力。早期的食品冷冻干燥机采用多级蒸气喷射泵抽真空系统，但是因为它们能量效率低，现在大部分已经被冷冻收集器（又称冰冷凝器）与真空泵组合所替代。冰冷凝器安装在冷冻干燥室和真空泵之间，真空泵为防止水蒸气到达泵，只排出不冻结气体。一旦建立了所要求的真空度，就可以开始加热了。
在升华过程中，从物质表面升华出来的气体是由一个独特的分界面或冷冻干燥前锋产生的，该前锋从物料的外表面开始移动。干燥锋的温度控制着干燥的速度，在不产生融化和崩解情况下，该温度越高越好。粗略估计当干燥锋的温度降低It,干燥时间会增加10%以上。搁板的起始温度一般在10T左右，冷库工程采用加热板辐射加热，它的起始温度可以高达120丈。通过数学分析，已经开发了许多不同干燥速率模型。LombranaandVillaran（1993年），Kumagai（1991年），Bruttini（1991年）等人给出了一些例子。当物料有一层表皮或叶脉中含有水分时，干燥速度会受到很大限制。例如，以研究为目的，把整片的草进行冷冻干燥是很困难的，因为水蒸气必须通过整个不透水的叶脉逸出。在合适的时候，草应该切成小段来干燥。同样的理由，叶菜类也要切碎。苹果以及和类似苹果的水果应该切成片状、块状或扎出气孔，以便蒸气逸出。任何气体流动的限制都会引起产品温度增加。如果在干燥过程中，物料的温度超过最低共晶点温度rE，则物料会融化，导致全部物料失效突岜涑恚砻嫔弦丫傻娜芙庵驶岣伤跣纬梢徊悴煌杆谋聿恪？
解吸作用（第二次干燥）这是除去结合水的方法，这些结合水可能是结晶水、随机分布在玻璃体状材料里的水、细胞内的水或者是吸收水。升华干燥和解吸作用一起除去了自由水。剩下的结合水通常少于20%（质量分数）。这些结合水可以通过在真空下加热的方法除去，加热温度通常在40-60T。
干燥后的贮藏干物质的剩余含水率是影响贮藏时间的最主要因素。大部分冻干产品是非常吸湿的，所以必须保存在密封容器里。冻干产品同样也易氧化。在采用冻干技术的早期，冻干食品是在真空下保存的。现在一般保存在干燥的惰性气体里，通常是装在低透率的包装袋里，袋里充满干燥的纯氮，其他惰性气体比如氩和氦也是常用的。
复水和使用复水方法影响到某些食品的最终使用感官质量。虽然往往把冻干产品复水迅速作为优点，但在与其他干制品一起复水时，往往要求其复水速度下降。如在早餐麦片中加人的冻干水果粒，就有此要求，但解决起来有相当的难度。笔者所在课题组通过对冻干果粒涂膜解决了此难题。
冷冻干燥的成本
假定有一冷冻干燥机，具有可用搁板或平板面积为50m2,用于干燥肉类制品，平均每年工作200d。料床深度15mm，可装载675kg，允许10%的面积是不可用的。假如设备的使用寿命在10年以上，那么在它的整个使用期内总共可干燥1350t物料。假如主要成本是200万元，平均每千克湿物料的设备折旧成本是1.44元。与此相比较，除去每千克水的能耗成本是1.28元。大多数肉制品在干燥之前含有80%的水分，因此干燥每千克湿物料所需的能耗费用是1.6元，和设备折旧成本相当。
冻干食品的包装
冻干食品具有重量轻的优点，因此为保留这一优点，包装的重量也要轻，但必须保护食品免于吸湿和氧化，通常在包装中充人惰性气体或将包装抽成真空密封以防止暴露在大气中。光照常常影响冻〒产品的色泽，所以最好选用不透明的包装材料。
冻干食品轻和多孔的特性使其在多数情况下容易破碎，需要保护防止压碎和磨损。有时食品组织坚硬而锐利，包装袋可能被刺穿。在确定最合适的包装时，必须考虑冻干食品的特点。也要考虑产品的货架寿命、运输和储存条件和每份的大小。下列类型的包装袋已被成功使用：①多层箔和塑料的小袋能隔水、氧、光，价格便宜，其重量轻，且易打开，缺点是不能防止压碎；②铝罐能提供最好的保护，它们组合了箔片和塑料小袋的优点，能更好地防止食品被压碎，并防止被锐利的冻干物料戳穿或撕裂；③塑料衬里的纸板箱对于小数量的和需要再密封的产品是有用的。大宗食品可以用内衬减轻水分和氧气传输的塑料袋包装。对易压碎物料，可采用纤维板筒或箱来保护。也可用塑料包装筒，但其价格昂贵。
生鲜食品过热蒸汽干燥技术
虽然过热蒸汽干燥的概念早在100多年前就已提出，约60年前德国已有过热蒸汽干燥工业应用的报道，但由于在食品中的研究相对滞后，过热蒸汽干燥仍被作为具有极大潜能的新技术。事实上，过热蒸汽干燥涉及对流（直接）干燥器中过热蒸汽替代热空气的使用以及蒸发水分的排出。虽然至少在理论上，任何直接或直接/间接干燥机都能作为过热蒸汽干燥机使用，但过热蒸汽干燥涉及的技术更为复杂，因而这种采用不是简单的转换。选择干燥机进行过热蒸汽干燥时，必须考虑更多的准则。
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