工作壓力對真空冷凍干燥速率的影響

    真空冷凍干燥也叫凍干，就是在一定的溫度下將含水物質凍結，然后在一定的壓力下和低溫下進行升華，脫除水分。真空冷凍干燥有其他干燥方法沒有的眾多優點，比如保持生物活性，保持物質性狀，快速復水等，但是真空冷凍干燥耗時長，耗電大，成本高，因此提高凍干效率是非常必要的。提高凍干效率就是提高干燥效率，就是通過一定的手段加快升華和解析。影響真空冷凍干燥的速率的因素多而復雜，真空冷凍干燥室內的壓力（由于是真空壓力，所以一般說真空）是影響凍干效率的主要因素之一，因此通過控制真空能改善提高凍干效率。

    凍干效率與真空有什么對應關系呢？是真空越小越好還是真空越大越好呢，還是沒有直接的對應關系呢？早的時候一般認為真空越小越好，因為真空小的話，傳質壓差大，傳質阻力小，所以效率高。但是隨著研究的越來越多，對凍干模型的分析越來越透徹，發現真空除了影響傳質還影響傳熱效率。凍干過程如下圖所示。而傳熱的影響和傳質的影響正好是相反的，也就是在真空小時，傳質阻力小，傳質效率高，干燥速度就快，但是傳熱的導熱系數也小，傳熱量就小，傳熱小，升華溫度低，效率就底。因此真空對傳質和傳熱的影響正好是相反的，也就是真空影響傳熱，也影響傳質，而傳熱的影響大還是傳質的影響大就決定了凍干效率的快慢。對傳質的影響和傳熱的影響不是一個簡單的線性關系，是無法固定某個壓力值對應的效率就高，某個壓力值對應效率就低，這個具體的影響因傳熱方式和制品的導熱系數及設備，容器等都有關系的。所以這個壓力值是多少不能一概而論，不是簡單的越低越好，或者越高越好，也不是某個數值壓力下就好，某個數值壓力下就不好，是要和溫度，傳熱方式，容器等聯合起作用的。

    在凍干上傳熱的方式包括對流、傳導和輻射。而真空影響的是對流，低真空下對流熱少，傳導和輻射主要起作用，而高真空下，對流是主要影響，起主要傳熱作用，從這個角度來說真空數值高，干燥速率快，但是同時由于真空高了，對應的傳熱多了，所以溫度也就是傳導帶來的熱量必須減少，不然就會導致制品融化，所以真空度適當的高，不能一味的提高。因此具體的真空控制多少是要進行優化摸索的。而為了設計一個初始曲線，一般我們通常選擇極限系統真空作為初始的真空控制條件，不調節，先控制其他的溫度，裝液量，退火等，在做出來產品的基礎上逐步進行優化真空數值，找到真空和溫度之間的對應關系，從而提高效率。這種做法就是比較穩妥的，不會有做不出來的風險，但是效率就比較低了。因此我們要控制的壓力的多少，到底是調節還是不調節，看我們處于哪個工藝階段，如果是初期，可以先不調節，如果是制品已經獲得，現在的曲線*沒問題，就要在這個基礎上優化壓力的大小，從而獲得一個合適的壓力值范圍。