真空冷凍干燥的主要原理是先將含水物料完全凍結，然后在負壓、低溫（低于物料共晶點溫度以下）加熱升華而不出現液相區的干燥方法。此法在醫藥、食品和生物工程等領域有著廣泛的應用。
LGJ-80冷凍干燥烘干機主要是為藥品制備、生物制品加工等方面應用而研制的，因此它對控制系統要求比食品用冷凍干燥設備更為精細、準確。其控制系統可分為3個相互聯系的過程控制：共晶點測定及預凍控制、加熱升華控制和解吸控制3個過程，其中還穿插了對真空系統的控制，其核心控制是加熱升華控制。
2、控制系統主要硬件組成
本控制系統采用功能強大的Atmel 89C52單片機作為系統控制核心。由于需要對擱板溫度、冷阱溫度、物料溫度和物料電阻進行實時監控，選用8通道8位逐次逼近式A/D轉換器。對真空的測量采用成華電子儀器廠的ZDR-Ⅱ型數顯雙路電阻真空計。此外，還有一塊包含8個觸摸按鍵的薄膜面板，一個液晶顯示器，一個4k容量的數據存貯器(RAM)。圖1為本系統的簡單模塊結構圖。
3、共晶點測定及預凍控制
共晶點是物料完全凍結成固態時的溫度。它是冷凍干燥過程中關鍵性指標。對物料共晶點測定是根據S.A.Arrhenius（阿侖尼烏斯）電離學說原理，當水中含有雜質時，部分雜質就分解成電離子，這時水是導電的，當溫度下降溶液電阻會逐漸增加，當溶液全部凝固成固體時，溶液中離子就完全失去自由活動能力，電阻會突然增大，此時溫度即為共晶點，電阻為共晶點處電阻，富通新能源銷售木屑烘干機、木屑顆粒機等和生物質燃料成型木屑烘干機械設備。
本系統共晶點的測定采用單片機不斷循環讀取A/D轉換器轉換結果，并動態計算出物料電阻相對物料溫度的曲線斜率。如下公式：
式中L為曲線斜率，△R為本次采樣物料電阻值與上一次之值差，△C為本次物料溫度與上一次值差。
當斜率L滿足條件：L≥1.732，即斜率角達到1200可以認為此時的溫度為共晶點，此時的電阻為共晶點處電阻，并在單片機數據存貯區(idata)內，保存此二值，備后用。
為確保物料凍透，應使物料繼續降溫達共晶點以下5℃～10℃并維持0.5h．這樣預凍階段就完成了。
4、加熱升華控制
加熱升華控制作為整個控制的核心部分，是決定冷凍干燥成敗的關鍵。加熱溫度高于物料共晶點時，物料會干縮起泡，溫度過低升華速率低，升華時間加長。通常加熱升華是通過采樣溫度變化實現控制的。由于溫度的少許變化不易被檢測和控制，而物料在接近共晶點時溫度少許變化就會引起物料電阻非常大的變化，電阻的明顯變化是很容易被檢測和控制的，所以本研究采用物料電阻控制為主，溫度監控為輔的雙重控制。為確保凍干成功，我們設定安全跳變電阻為共晶點電阻乘以系數1.1，使其略大于晶點電阻，溫度為共晶點以下5℃～lO℃，具體數值可在系統啟動初始化時通過鍵盤設定。這樣，只要物料電阻大于設定的安全電阻值時，擱板就加熱，一旦物料溫度上升到接近共晶點時，物料電阻就會降低，當物料電阻小于或等于設定的安全值時，便切斷擱板加熱。在整個升華階段機器自動根據物料電阻的變化控制擱板加熱或切斷，使物料溫度保持在一個盡可能高的溫度，最大限度地加快升華干燥過程。
此外，升華過程中凍干箱的壓力控制也是控制的一個重要方面。凍干箱壓力大小影響升華干燥過程，壓力過大雖然傳熱效果好，但不利于水蒸氣的溢出；壓力過低有利于水蒸氣溢出，但不利于對流傳熱。通常應把壓力控制在略高于最高升華溫度對應的飽和蒸氣壓的二分之一的壓力附近，一般在30～90Pa之間。本系統設定加熱啟動氣壓為60Pa。
5、解吸控制
當物料電阻大于設定的安全值且物料溫度高于共晶點溫度時，就進入解吸干燥階段。在此階段物料中己不存在結晶水，所以物料溫度上升很快。解吸控制要求物料溫度不能高于物料崩塌溫度。所謂崩塌溫度就是物料加熱允許的最高溫度，高于此溫度物料將變質。由于物料含水量很難準確測量，為確保物料含水量低于凍干要求（通常是2%~5%），解吸控制要求物料在崩塌溫度以下保持th左右。
在解吸階段由于水蒸氣溢出量減少，一般凍干箱內氣壓下降到20Pa左右，此氣壓是有利于解吸干燥的，但氣壓過低熱傳導差不利于干燥。本系統設定氣壓跳變值為10Pa，當凍干箱內氣壓低于10Pa，自動打開電磁閥加入干燥的氮氣，維持箱內氣壓在20Pa左右。
6、結束語
本研究是利用物料在液態和固態兩相區轉化時，其電阻呈現的巨大變化來自動測定共晶點電阻及溫度，并依此實現凍干過程的自動控制。由于電阻變化幅度大，測定準確，使控制更簡單、精細。對不同產品都可直接凍干，而無需事先設定好凍干曲線，且使升華與解吸階段溫度、壓力保持在最佳狀態，提高了凍干效率。
由于凍干工藝復雜，控制要求高，此機在能耗控制方面有待進一步研究提高。
