Întregul proces de uscare prin congelare este de fapt un proces în care transferul de căldură și de masă (vapori de apă) se realizează în același timp. Rata de transfer de căldură și masă afectează împreună viteza de uscare, afectând astfel întregul ciclu de uscare prin congelare. Toți factorii care afectează transferul de căldură și masă vor afecta viteza de uscare. În concluzie, principalii factori care afectează transferul de căldură și masă sunt:
1. Forma și compoziția materialelor
După forma materialelor liofilizate, acestea sunt de obicei împărțite în solide și lichide. Forma solidului și concentrația lichidului au o mare influență asupra vitezei de liofilizare.
2. Rata de preîngheț
Dimensiunea cristalului format în timpul înghețării afectează foarte mult viteza de uscare și viteza de dizolvare a produselor uscate. Există următoarele diferențe între congelarea rapidă și congelarea lentă: cristalele de gheață produse prin congelarea rapidă sunt mai mici, iar cele produse prin congelarea lentă sunt mai mari. Cristalele mari de gheață sunt favorabile sublimării, în timp ce cristalele mici de gheață nu sunt favorabile sublimării. Înghețarea rapidă duce la o rată scăzută de sublimare și o rată rapidă de desorbție; Înghețarea lentă duce la o rată de sublimare rapidă și o rată de rezoluție lentă.
3. Capacitate de încărcare
Când materialele sunt liofilizate, există un anumit raport între suprafața și grosimea materialului după subîncărcarea în containere, adică liofilizarea este legată de capacitatea de încărcare. Suprafața mică și grosimea sunt propice pentru sublimarea umidității, uscare ușoară prin congelare și calitate ideală. În timpul uscării, încărcarea greutății uscate umede pe tava de material pe unitatea de suprafață este un factor important care determină timpul de uscare. În general, cu cât grosimea de stivuire a materialului este mai subțire, cu atât viteza de transfer a căldurii și a masei este mai rapidă și timpul de uscare este mai scurt. Cu toate acestea, dacă grosimea materialului este subțire, există mai puține materiale uscate în fiecare lot per unitate de suprafață de liofilizare, ceea ce este nefavorabil pentru îmbunătățirea producției pe unitate de suprafață de liofilizare și unitate de timp.
4. Presiune în camera de uscare
Presiunea din camera de uscare afectează viteza de transfer de căldură și de masă. În ceea ce privește transferul de masă, cu cât presiunea este mai mică, cu atât mai bine, în timp ce în ceea ce privește transferul de căldură, cu cât presiunea este mai mare, cu atât mai bine. Viteza de transfer de masă este determinată în principal de temperatura și presiunea interfeței de sublimare și de suprafața stratului de uscare. Pentru a îmbunătăți rata de evacuare a vaporilor de apă în stratul de uscare, în primul rând, creșteți temperatura interfeței de sublimare și creșteți presiunea vaporilor de apă la interfață; Al doilea este de a îmbunătăți gradul de vid al camerei de uscare și de a reduce presiunea aburului pe suprafața stratului de uscare.
5. Modul de transfer de căldură
Conform clasificării tradiționale, acesta poate fi împărțit în conducție, convecție, radiație termică și încălzire medie (încălzire cu microunde). Deoarece procesul de uscare prin sublimare implică transferul de căldură și masă (vapori de apă), modul de transfer de căldură pentru a transfera căldura către materiale mai eficient are un impact mare asupra vitezei de uscare.
