Todo o processo de liofilização é na verdade um processo no qual a transferência de calor e massa (vapor de água) é realizada ao mesmo tempo. A taxa de transferência de calor e massa afeta conjuntamente a taxa de secagem, afetando assim todo o ciclo de liofilização. Todos os fatores que afetam a transferência de calor e massa afetarão a taxa de secagem. Resumindo, os principais fatores que afetam a transferência de calor e massa são:
1. Forma e composição dos materiais
De acordo com a forma dos materiais liofilizados, eles geralmente são divididos em sólidos e líquidos. A forma do sólido e a concentração do líquido têm grande influência na taxa de liofilização.
2. Taxa de pré-congelamento
O tamanho do cristal formado durante o congelamento afeta muito a taxa de secagem e a taxa de dissolução dos produtos secos. Existem as seguintes diferenças entre o congelamento rápido e o congelamento lento: os cristais de gelo produzidos pelo congelamento rápido são menores e os produzidos pelo congelamento lento são maiores. Grandes cristais de gelo são propícios à sublimação, enquanto pequenos cristais de gelo não são propícios à sublimação. O congelamento rápido leva a baixa taxa de sublimação e rápida taxa de dessorção; O congelamento lento leva a uma taxa de sublimação rápida e uma taxa de resolução lenta.
3. Capacidade de carga
Quando os materiais são liofilizados, existe uma certa relação entre a área superficial e a espessura do material após o subcarregamento em contêineres, ou seja, a liofilização está relacionada à capacidade de carga. Pequena área de superfície e espessura são propícias à sublimação de umidade, fácil liofilização e qualidade ideal. Durante a secagem, a carga de peso seco e úmido na bandeja de material por unidade de área é um fator importante na determinação do tempo de secagem. Geralmente, quanto mais fina for a espessura de empilhamento do material, mais rápida será a velocidade de transferência de calor e massa e menor será o tempo de secagem. No entanto, se a espessura do material for fina, há menos materiais secos em cada lote por unidade de área de liofilização, o que é desfavorável para melhorar a produção por unidade de área de liofilização e unidade de tempo.
4. Pressão na câmara de secagem
A pressão na câmara de secagem afeta a taxa de transferência de calor e massa. Em termos de transferência de massa, quanto menor a pressão, melhor, enquanto em termos de transferência de calor, quanto maior a pressão, melhor. A taxa de transferência de massa é determinada principalmente pela temperatura e pressão da interface de sublimação e da superfície da camada de secagem. Para melhorar a taxa de escape de vapor de água na camada de secagem, primeiro, aumente a temperatura da interface de sublimação e aumente a pressão de vapor de água na interface; A segunda é melhorar o grau de vácuo da câmara de secagem e reduzir a pressão do vapor na superfície da camada de secagem.
5. Modo de transferência de calor
De acordo com a classificação tradicional, pode ser dividido em condução, convecção, radiação térmica e aquecimento médio (aquecimento por microondas). Como o processo de secagem por sublimação envolve a transferência de calor e massa (vapor de água), a forma de transferência de calor para transferir calor aos materiais de forma mais eficaz tem um grande impacto na taxa de secagem.
