L'intero processo di liofilizzazione è in realtà un processo in cui il calore e il trasferimento di massa (vapore acqueo) vengono eseguiti contemporaneamente. La velocità di trasferimento del calore e della massa influiscono congiuntamente sulla velocità di essiccazione, influenzando così l'intero ciclo di liofilizzazione. Tutti i fattori che influenzano il trasferimento di calore e massa influiranno sulla velocità di essiccazione. Per riassumere, i principali fattori che influenzano il trasferimento di calore e massa sono:
1. Forma e composizione dei materiali
Secondo la forma dei materiali liofilizzati, sono solitamente divisi in solidi e liquidi. La forma del solido e la concentrazione del liquido hanno una grande influenza sulla velocità di liofilizzazione.
2. Velocità di precongelamento
La dimensione del cristallo formata durante il congelamento influisce notevolmente sulla velocità di essiccazione e sulla velocità di dissoluzione dei prodotti essiccati. Esistono le seguenti differenze tra il congelamento rapido e il congelamento lento: i cristalli di ghiaccio prodotti dal congelamento rapido sono più piccoli e quelli prodotti dal congelamento lento sono più grandi. I grandi cristalli di ghiaccio favoriscono la sublimazione, mentre i piccoli cristalli di ghiaccio non favoriscono la sublimazione. Il congelamento rapido porta a un basso tasso di sublimazione e un rapido tasso di desorbimento; Il congelamento lento porta a un tasso di sublimazione rapido e a un tasso di risoluzione lento.
3. Capacità di carico
Quando i materiali vengono liofilizzati, c'è un certo rapporto tra l'area superficiale e lo spessore del materiale dopo il caricamento secondario nei contenitori, ovvero la liofilizzazione è correlata alla capacità di carico. La piccola superficie e lo spessore sono favorevoli alla sublimazione dell'umidità, alla facile liofilizzazione e alla qualità ideale. Durante l'essiccazione, il carico di peso secco e umido sul vassoio del materiale per unità di superficie è un fattore importante che determina il tempo di essiccazione. In genere, più sottile è lo spessore dell'impilamento del materiale, maggiore è la velocità di trasferimento del calore e della massa e minore è il tempo di asciugatura. Tuttavia, se lo spessore del materiale è sottile, ci sono meno materiali essiccati in ogni lotto per unità di area di liofilizzazione, il che è sfavorevole al miglioramento della produzione per unità di area di liofilizzazione e di tempo unitario.
4. Pressione nella camera di essiccazione
La pressione nella camera di essiccazione influisce sulla velocità di trasferimento del calore e della massa. In termini di trasferimento di massa, minore è la pressione, migliore è, mentre in termini di trasferimento di calore, maggiore è la pressione, meglio è. La velocità di trasferimento di massa è determinata principalmente dalla temperatura e dalla pressione dell'interfaccia di sublimazione e dalla superficie dello strato di essiccazione. Per migliorare la velocità di fuga del vapore acqueo nello strato di essiccazione, in primo luogo, aumentare la temperatura dell'interfaccia di sublimazione e aumentare la pressione del vapore acqueo all'interfaccia; Il secondo è migliorare il grado di vuoto della camera di essiccazione e ridurre la pressione del vapore sulla superficie dello strato di essiccazione.
5. Modalità di trasferimento del calore
Secondo la classificazione tradizionale, può essere suddiviso in conduzione, convezione, irraggiamento termico e riscaldamento medio (riscaldamento a microonde). Poiché il processo di essiccazione per sublimazione comporta il trasferimento di calore e massa (vapore acqueo), il modo in cui il calore trasferisce il calore ai materiali in modo più efficace ha un grande impatto sulla velocità di essiccazione.
