初始非饱和多孔物料冷冻干燥的数值验证

摘要

为提高冻干过程经济性,本文首次提出初始非饱和液体物料冷冻干燥的思想.采用新的吸附解吸平衡关系,推导出考虑吸湿效应的初始非饱和一维球形物料冷冻干燥数学模型,并对其进行数值求解.待干水溶液中的溶质选用典型药物赋形剂——甘露醇.模拟结果显示,初始非饱和冷冻物料确实能够有效减少干燥时间,强化冻干过程.干燥时间随着初始孔隙率ε0(1-S0)的增大而减少;初始饱和度约为0.3～0.35时,干燥时间最短.通过物料内部温度、饱和度的分布侧形图及对有效质量扩散系数Ks和有效导热系数λ+KT△H的分析表明,随着冻干过程瞬时孔隙率ε0(1-S)的不断增大,冷冻干燥过程由质量传递控制转化为热量传递控制.