制藥凍干機(jī)整個(gè)工作過(guò)程其實(shí)就是傳熱和傳質(zhì)(水蒸氣)同時(shí)進(jìn)行的過(guò)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(huì)影響干燥速率,很多人認(rèn)為凍干的水分是靠真空泵吸出來(lái)的,真空泵功率越大效率越高,這真的是一個(gè)很大的誤區(qū)。一起來(lái)簡(jiǎn)單分析如下:
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(duì)冷凍干燥速率的影響較大。
2、冷阱
凍干機(jī)工作的時(shí)候真空泵吸真空到相對(duì)真空值,水汽處于粘滯留狀態(tài),幾乎不會(huì)流動(dòng),所以真空泵這時(shí)的作用只是保持真空度并不能把水汽吸出來(lái),而水汽的特性是往溫度低的地方去的,這時(shí)就要靠冷阱和產(chǎn)品的梯度差來(lái)把物質(zhì)升華的水分捕住,也就是我們常說(shuō)的冷阱的捕霜能力,這個(gè)溫度差能控制在十度以上水汽的流通就很好了,當(dāng)然溫度差越大捕霜效果越好,干燥效率越高,但是能耗相對(duì)也越高。
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(duì)提高單位凍干面積和單位時(shí)間產(chǎn)量不利。
4、預(yù)凍速率
冷凍時(shí)所形成的晶體大小在很大程度上影響干燥的速率和干燥后產(chǎn)品的溶解速度。速凍和慢凍過(guò)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。小的冰晶呢不利于升華,大的冰晶有利于升華,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。
5、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(duì)于傳熱來(lái)說(shuō),壓力越高越好。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。
6、傳熱方式傳熱方式
按傳統(tǒng)的分類可劃分為:傳導(dǎo)、對(duì)流、熱輻射和介質(zhì)加熱(微波加熱)。由于升華干燥的過(guò)程涉及到熱和質(zhì)(水蒸氣)的傳遞,因此,通過(guò)何種傳熱方式將熱量更為有效地傳給物料,對(duì)干燥速率有較大的影響。