Весь процесс сублимационной сушки по сути является одновременным процессом тепло- и массопереноса (водяного пара). Скорость тепло- и массопереноса совместно влияет на скорость сушки, тем самым влияя на весь цикл сублимационной сушки. Все факторы, влияющие на тепло- и массоперенос, будут влиять на скорость сушки. Вкратце, основными факторами, влияющими на тепло- и массоперенос в сублимационных сушилках, являются:
1. Форма и состав материала: Сублимируемые материалы обычно классифицируются как твердые или жидкие. Форма твердых веществ и концентрация жидкостей оказывают существенное влияние на скорость сублимационной сушки.
2. Скорость предварительного замораживания: Размер кристаллов, образующихся во время замораживания, существенно влияет на скорость сушки и скорость растворения высушенного продукта. Процессы быстрого и медленного замораживания в сублимационных сушилках различаются следующим образом: быстрое замораживание приводит к образованию более мелких кристаллов льда, а медленное — более крупных. Более крупные кристаллы льда способствуют сублимации, а более мелкие — препятствуют ей. Быстрое замораживание приводит к низкой скорости сублимации и высокой скорости десорбции; медленное замораживание приводит к высокой скорости сублимации и низкой скорости десорбции.
3. Количество загружаемого материала: Во время сублимационной сушки материал после выгрузки в контейнеры имеет определенное соотношение площади поверхности к толщине. Поэтому сублимационная сушка связана с количеством загружаемого материала. Меньшая площадь поверхности и толщина способствуют сублимации воды, облегчая сублимационную сушку и обеспечивая идеальное качество. Во время сушки решающим фактором, определяющим время сушки, является вес влажного материала, загруженного на единицу площади лотка. Как правило, чем тоньше слой материала, тем быстрее происходит тепло- и массообмен и тем короче время сушки. Однако, более тонкий слой материала означает, что за одну партию на единицу площади лиофилизации высушивается меньше материала, что негативно сказывается на увеличении выхода продукции на единицу площади лиофилизации и на единицу времени.
4. Давление в сушильной камере: Давление внутри сушильной камеры влияет на скорость тепло- и массопереноса. Для массопереноса лучше более низкое давление, а для теплопереноса — более высокое. Скорость массопереноса в лиофильной сушилке в основном определяется температурой и давлением на границе сублимации и поверхности сушильного слоя. Для увеличения скорости выхода водяного пара из сушильного слоя одним из подходов является повышение температуры на границе сублимации, что увеличивает давление водяного пара на границе раздела; другим — повышение уровня вакуума в сушильной камере, что снижает давление пара на поверхности сушильного слоя.
5. Метод теплопередачи: Лиофильные сушилки традиционно классифицируются на: теплопроводность, конвекцию, тепловое излучение и нагрев средой (микроволновый нагрев). Поскольку процесс сублимационной сушки в сублимационной сушилке включает передачу тепла и массы (водяного пара), метод теплопередачи, используемый для эффективной передачи тепла материалу, оказывает существенное влияние на скорость сушки в сублимационной сушилке.