冷凍干燥機(jī)熱和質(zhì)傳遞的主要受哪些因素影響？
2023-08-09
冷凍干燥機(jī)的冷凍干燥的整個(gè)過程其實(shí)就是傳熱和傳質(zhì)(水蒸氣)同時(shí)進(jìn)行的過程，熱和質(zhì)的傳遞速率共同影響干燥速率，從而影響整個(gè)凍干周期，所有影響熱和質(zhì)傳遞的因素均會影響干燥速率。歸納起來影響冷凍干燥機(jī)熱和質(zhì)傳遞的因素主要有：
1、物料的形態(tài)與組分
根據(jù)凍干物料的形態(tài)通常分為固體和液體。固體的形態(tài)和液體的濃度對冷凍干燥機(jī)的冷凍干燥速率的影響較大。
2、預(yù)凍速率
冷凍干燥機(jī)冷凍時(shí)所形成的晶體大小在很大程度上影響冷凍干燥機(jī)干燥的速率和干燥后產(chǎn)品的溶解速度。冷凍干燥機(jī)速凍和慢凍過程具有以下差別：速凍產(chǎn)生的冰晶較小，慢凍產(chǎn)生的冰晶較大。大的冰晶有利于升華，小的冰晶不利于升華，快速凍結(jié)導(dǎo)致升華速率低，解吸速率快;慢速凍結(jié)導(dǎo)致升華速率快，解析速率慢。
3、裝量
物料在凍干時(shí)，分裝到容器中后存在一定的表面積與物質(zhì)厚度之比，亦即凍干與裝量有關(guān)。表面積、厚度小有利于水分升華，容易凍干且質(zhì)量理想。干燥時(shí)，單位面積料盤上被干燥的濕重裝載量是決定干燥時(shí)間的重要因素，一般情況下，物料堆積的厚度愈薄，傳熱和傳質(zhì)速度越快，干燥時(shí)間愈短。但是，物料厚度薄則單位凍干面積上每批次干燥的物料少，對提高單位凍干面積和單位時(shí)間產(chǎn)量不利。
4、干燥室內(nèi)壓力
干燥室內(nèi)壓力高低影響到傳熱和傳質(zhì)的速率，就傳質(zhì)而言，壓力越低越好，而對于傳熱來說，壓力越高越好。冷凍干燥機(jī)的傳質(zhì)速率的大小，主要由升華界面與干燥層表面的溫度和壓力所決定，要提高干燥層中水蒸氣的逸出速率，一是提高升華界面的溫度，使界面水蒸氣壓增大;二是提高干燥室的真空度，降低干燥層表面的蒸汽壓。
5、傳熱方式傳熱方式
冷凍干燥機(jī)按傳統(tǒng)的分類可劃分為：傳導(dǎo)、對流、熱輻射和介質(zhì)加熱(微波加熱)。由于冷凍干燥機(jī)的升華干燥的過程涉及到熱和質(zhì)(水蒸氣)的傳遞，因此，通過何種傳熱方式將熱量更為有效地傳給物料，對冷凍干燥機(jī)的干燥速率有較大的影響。
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