Todo el proceso de liofilización es en realidad un proceso en el que la transferencia de calor y masa (vapor de agua) se llevan a cabo al mismo tiempo. La tasa de transferencia de calor y masa afecta conjuntamente la tasa de secado, afectando así todo el ciclo de liofilización. Todos los factores que afectan la transferencia de calor y masa afectarán la velocidad de secado. En resumen, los principales factores que afectan la transferencia de calor y masa son:
1. Forma y composición de los materiales.
De acuerdo con la forma de los materiales liofilizados, generalmente se dividen en sólidos y líquidos. La forma del sólido y la concentración del líquido tienen una gran influencia en la tasa de liofilización.
2. Tasa de congelación previa
El tamaño del cristal formado durante la congelación afecta en gran medida la velocidad de secado y la velocidad de disolución de los productos secos. Existen las siguientes diferencias entre la congelación rápida y la congelación lenta: los cristales de hielo producidos por la congelación rápida son más pequeños y los producidos por la congelación lenta son más grandes. Los cristales de hielo grandes favorecen la sublimación, mientras que los cristales de hielo pequeños no favorecen la sublimación. La congelación rápida conduce a una tasa de sublimación baja y una tasa de desorción rápida; La congelación lenta conduce a una tasa de sublimación rápida y una tasa de resolución lenta.
3. Capacidad de carga
Cuando los materiales se liofilizan, existe una cierta relación entre el área superficial y el grosor del material después de la subcarga en los contenedores, es decir, la liofilización está relacionada con la capacidad de carga. El área superficial y el grosor pequeños favorecen la sublimación de la humedad, el secado por congelación fácil y la calidad ideal. Durante el secado, la carga de peso húmedo seco en la bandeja de material por unidad de área es un factor importante que determina el tiempo de secado. En general, cuanto más delgado sea el espesor de apilamiento del material, más rápida será la velocidad de transferencia de calor y masa, y más corto será el tiempo de secado. Sin embargo, si el grosor del material es delgado, hay menos materiales secados en cada lote por unidad de área de liofilización, lo que es desfavorable para mejorar la producción por unidad de área de liofilización y unidad de tiempo.
4. Presión en la cámara de secado
La presión en la cámara de secado afecta la tasa de transferencia de calor y masa. En términos de transferencia de masa, cuanto menor sea la presión, mejor, mientras que en términos de transferencia de calor, cuanto mayor sea la presión, mejor. La tasa de transferencia de masa está determinada principalmente por la temperatura y la presión de la interfaz de sublimación y la superficie de la capa de secado. Para mejorar la tasa de escape del vapor de agua en la capa de secado, primero, aumente la temperatura de la interfaz de sublimación y aumente la presión del vapor de agua en la interfaz; El segundo es mejorar el grado de vacío de la cámara de secado y reducir la presión del vapor sobre la superficie de la capa de secado.
5. Modo de transferencia de calor
Según la clasificación tradicional, se puede dividir en conducción, convección, radiación térmica y calentamiento medio (calentamiento por microondas). Debido a que el proceso de secado por sublimación involucra la transferencia de calor y masa (vapor de agua), la forma de transferencia de calor para transferir calor a los materiales de manera más efectiva tiene un gran impacto en la tasa de secado.
