フリーズドライのプロセス全体は、実際には熱と物質移動 (水蒸気) が同時に行われるプロセスです。 熱と物質移動速度は共に乾燥速度に影響を与えるため、凍結乾燥サイクル全体に影響を与えます。 熱と物質移動に影響するすべての要因が乾燥速度に影響します。 要約すると、熱と物質移動に影響を与える主な要因は次のとおりです。
1. 材料の形態と組成
フリーズドライ素材は形状によって、通常、固体と液体に分けられます。 固体の形状と液体の濃度は、凍結乾燥速度に大きな影響を与えます。
2. 凍結前率
凍結時に形成される結晶サイズは、乾燥速度と乾燥製品の溶解速度に大きく影響します。 急速凍結と緩慢凍結の違いとして、急速凍結では氷の結晶が小さくなり、徐冷では氷の結晶が大きくなります。 大きな氷の結晶は昇華を助長しますが、小さな氷の結晶は昇華を助長しません。 急速凍結は、昇華速度の低下と脱着速度の高速化につながります。 凍結が遅いと、昇華速度が速くなり、分解速度が遅くなります。
3.積載量
材料を凍結乾燥する場合、コンテナにサブローディングした後の表面積と材料の厚さの間には一定の比率があります。つまり、凍結乾燥は積載容量に関連しています。 小さな表面積と厚さは、水分の昇華、容易な凍結乾燥、理想的な品質に貢献します。 乾燥中、材料トレイの単位面積あたりの乾燥湿重量負荷は、乾燥時間を決定する重要な要素です。 一般に、材料の積層厚が薄いほど、熱と物質の移動速度が速くなり、乾燥時間が短くなります。 しかし、材料の厚みが薄いと、単位凍結乾燥面積あたりのバッチごとの乾燥材料が少なくなり、単位凍結乾燥面積および単位時間あたりの生産量を向上させる上で不利になります。
4. 乾燥室内の圧力
乾燥チャンバー内の圧力は、熱と物質移動の速度に影響を与えます。 物質移動は圧力が低いほど良く、熱移動は圧力が高いほど良い。 物質移動速度は、主に昇華界面と乾燥層の表面の温度と圧力によって決まります。 乾燥層での水蒸気の逃げ率を改善するには、まず、昇華界面の温度を上げ、界面での水蒸気圧を上げます。 2つ目は、乾燥室の真空度を上げ、乾燥層表面の蒸気圧を下げることです。
5.伝熱モード
伝統的な分類によれば、伝導、対流、熱放射、媒体加熱（マイクロ波加熱）に分けることができます。 昇華乾燥は熱と物質（水蒸気）の移動を伴うため、どのように熱を効率よく物質に伝えるかが乾燥速度に大きく影響します。
