升华干燥是在低温下对物料系统进行加热,使物料中被冻结成冰的“自由水”直接升华成水蒸气。在升华干燥过程中,可以控制的参数有:物料的温度、干燥室的真空度、升华干燥的持续时间等。
关于物料的温度,一般认为必须低于物料系统的玻璃化转变温度,或共晶温度。升华干燥的温度的确定是十分重要的。如温度过高,会出现软化、塌陷等现象,造成冻干的失败;如温度过低,不仅给制冷系统提出了过高的要求,而且大为降低了升华过程的速率,费时又耗能。 冻干设备
目前大多数的操作,都是在整个升华干燥过程中保持加热温度不变的。关于是否应当这样,有两种不同的观点。一种观点认为,在升华干燥阶段,随着水分的升华,物料系统的浓度会提高,物料系统的玻璃化转变温度也会提高,这意味着升华干燥阶段的加热过程的温度应当逐渐提高,而不要恒定在一个温度上。另一种观点认为,在升华干燥阶段,升华的只是“游离”在网状结构空隙中的自由水,不会对物料实体的玻璃化转变温度产生影响,因此升华干燥过程中加热温度仍应保持不变。实际上这两种情况都可能出现,是和冷却固化的情况有关的。
一般说来,在升华干燥过程中真空度是维持不变的。但也可以采用循环压力法,即控制真空系统的压力在一定范围内上下波动,以期提高传热传质的效果,来加速干燥的过程。
关于升华干燥持续时间的确定,也就是如何判断何时应该结束升华干燥阶段转入解吸干燥阶段。这是个十分重要的难题。