Условия теплопередачи

Исключительно важное влияние на ход процесса сублимационного обезвоживания оказывают условия теплопередачи в зоне «греющая полка — дно противня». Если сушка ведется не в сплошном замороженном слое, а во флаконах (ампулах), это влияние еще более возрастает, поскольку имеют место зоны контактирования «греющая полка — дно противня» плюс «внутренняя поверхность противня — дно флакона» (рис. 11). Аналогичная ситуация возникает и тогда, когда в противень загружают для сушки гранулированный материал.
Не вызывает-сомнения, что даже при очень тщательной обработке поверхностей полок и днищ противней их контактирование не будет идеальным. В микрозазорах будет иметь место теплопередача всеми составляющими: кондукцией в «пятнах» контакта металлов, замороженный слой  флакон (ампула) осушенный слой радиацией в зазорах, теплопроводностью газа в зазорах, конвекцией. В конкретных, характерных для сушки термолабильных материалов условиях, установках с непосредственным размещением продукта на греющих полках вклад конвективной и радиационной составляющих в теплопередачу пренебрежимо мал.
Доминирующую роль играют передача теплоты через контакты и теплопроводность газа в микрозазорах.
Используем в дальнейших рассуждениях критерий Кнудсена Kn = 7J&, равный отношению средней длины пробега молекул газа при данном давлении к величине зазора 5. При значениях Кп < 1 теплопроводность газа не зависит от давления. При достаточно глубоком вакууме и малых размерах зазоров Кп > 1 теплопроводность газа зависит от давления в камере сублимационной установки.
При повышении давления в камере процесс теплопередачи происходит преимущественно за счет теплопроводности газов и, следовательно, упрощается передача теплоты к продукту. Как показывают экспериментальные исследования, в интервале давлений от 2-10~2 до Ю-1, наиболее характерных при сублимационной сушке биоматериалов, коэффициент теплопередачи пропорционален давлению в камере.
Таким образом, контролируя давление, можно управлять коэффициентом теплопередачи «греющая полка — продукт». В настоящее время существует несколько устройств, предназначенных для обеспечения повышения давления в камере обезвоживания в процессе сублимации, но одним из самых надежных способов является инжекция неконденсирующихся газов, таких как воздух или азот. На практике отмечается, что для большинства биоматериалов при инжекции неконденсирующегося газа в камеру, несмотря на небольшую теплоемкость этого газа, требуемая температура греющих полок оказывается ниже конечной допустимой температуры в сухом материале.