初始非饱和多孔物料对冷冻干燥影响理论分析

为提高过程的经济性,提出了液体物料初始非饱和冷冻干燥的技术思想．推导了冷冻干燥质、热耦合传递模型,模型采用了新的吸附-解吸平衡关系,并考虑了吸湿效应．控制方程用有限容积法进行数值求解．待干水溶液中的溶质选用典型的药物赋形剂——甘露醇．结果表明,初始非饱和多孔物料能够显著减少干燥时间,达到强化冷冻干燥的目的．随初始孔隙率ε0(1-S0)的不断增大,干燥时间逐渐缩短；在物料初始饱和度S0为0.30~0.35时,干燥时间达到最短．依据干燥过程中饱和度和温度的分布,分析了物料内部质、热传递机理和干燥速率控制因素．对有效质量扩散系数KS和有效导热系数λ+KTΔH的分析显示,随着冷冻干燥的进行,物料瞬时孔隙率ε0(1-S)不断增大,过程将由传质控制逐渐变为传热控制．