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初始非饱和多孔物料对冷冻干燥影响理论分析
  • ISSN号:1000-8608
  • 期刊名称:大连理工大学学报
  • 时间:2014.1.1
  • 页码:6-12
  • 分类:TQ028.5[化学工程]
  • 作者机构:[1]大连理工大学化工机械学院,辽宁大连116024, [2]大连民族学院生命科学学院,辽宁大连116600, [3]大连理工大学化工学院,辽宁大连116024, [4]大连市第四人民医院职业卫生科,辽宁大连116001, [5]香港科技大学化学与生物分子工程系,香港九龙
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(21076042);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(DUT14RC(3)008).
  • 相关项目:初始非饱和多孔介质冷冻干燥传递机理和实验研究
中文摘要:

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 ε_0(1-S_0) 的不断增大,干燥时间逐渐缩短;在物料初始饱和度 S_0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 K_S 和有效导热系数 λ+K_T ΔH 的分析显示,随着冷冻干燥的进行,物料瞬时孔隙率 ε_0(1-S) 不断增大,过程将由传质控制逐渐变为传热控制.

英文摘要:

To improve the process economy ,freeze-drying of initially unsaturated frozen material from aqueous solution is put forward in the present investigation .A novel heat and mass transfer model of freeze-drying with hygroscopic effect was derived on the basis of a new adsorption-desorption relationship .The finite-volume method was adopted in solving the governing equations .Mannitol ,a typical pharmaceutical excipient , was selected as the solute in aqueous solution to be dried . Experimental results show that the freeze-drying process can be enhanced indeed using the initially unsaturated frozen material ,and drying time decreases with increase in the initial porosity ,ε0 (1 -S0 ) .There is the shortest drying time in correspondence with about 0 .30-0 .35 of initial saturation , S0 .According to the profiles of temperature and saturation ,heat and mass transfer mechanism was discussed and the drying rate-controlling factor was analyzed . Inspection on the effective mass diffusivity ,KS and the effective heat conductivity ,λ+ KTΔH displays that the rate-controlling factor would change from mass transfer to heat transfer with increase in instantaneous porosity ,ε0 (1-S) .

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期刊信息
  • 《大连理工大学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:教育部
  • 主办单位:大连理工大学
  • 主编:程耿东
  • 地址:大连理工大学学报编辑部
  • 邮编:116024
  • 邮箱:xuebao@dlut.edu.cn
  • 电话:0411-84708608
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-8608
  • 国内统一刊号:ISSN:21-1117/N
  • 邮发代号:8-82
  • 获奖情况:
  • 国家“双百”期刊,1997年获首届中国期刊奖提名奖、获第二届全国优秀...,1992年获全国优秀科技期刊评比三等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),波兰哥白尼索引,德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:15881