1 Zamrzovanje izdelka
Ko je raztopina hitro zamrznjena (10-50 stopinj na minuto), ostanejo kristaliti velikosti, ki je vidna pod mikroskopom; nasprotno, ko je raztopina počasi zamrznjena (1 stopinja/min), so nastali kristali vidni s prostim očesom. Grobi kristali puščajo velike vrzeli pri sublimaciji, kar lahko izboljša učinkovitost sušenja z zmrzovanjem, medtem ko fini kristali puščajo majhne vrzeli po sublimaciji, kar ovira sublimacijo spodnje plasti. Struktura je dobra, hitrost raztapljanja je hitra in absorpcija vlage končnega izdelka je relativno močnejša.
Zdravila so predhodno zamrznjena v zamrzovalnem sušilniku na dva načina: eden je, da se hkrati ohladi izdelek in sušilna pečica; Prvo je enakovredno počasnemu zamrzovanju, drugo pa je med hitrim in počasnim zamrzovanjem, zato se pogosto uporablja za upoštevanje učinkovitosti sušenja z zamrzovanjem in kakovosti izdelka. Pomanjkljivost te metode je, da se ob vstavitvi izdelka v škatlo vodna para v zraku hitro kondenzira na polici, v zgodnji fazi sublimacije, če se plošča hitro segreje, pa sublimacija velikega območja lahko preseže normalno obremenitev kondenzatorja. Ta pojav je še posebej izrazit poleti.
Zamrzovanje izdelka je v statičnem stanju. Izkušnje so pokazale, da se fenomen prehlajenja zlahka pojavi, dokler temperatura izdelka ne doseže evtektične točke. Vendar raztopina še vedno ni kristalizirana. Da bi premagali pojav prehlajenja, mora biti temperatura zmrzovanja izdelka nižja od območja pod evtektično točko in jo je treba hraniti nekaj časa, dokler izdelek popolnoma ne zamrzne.
2. Pogoji in hitrost sublimacije
Ko je tlak nasičene pare ledu pri določeni temperaturi večji od parcialnega tlaka vodne pare v okolju, se lahko začne sublimirati; sesanje in zajemanje vodne pare s kondenzatorjem, nižjim od temperature izdelka, je potrebno za vzdrževanje.
Razdalja, ki jo molekula plina prepotuje med dvema zaporednima trkoma, se imenuje srednja prosta pot in je obratno sorazmerna s tlakom. Pri normalnem tlaku je njegova vrednost zelo majhna, sublimirane molekule vode pa lahko zlahka trčijo v plin in se vrnejo na površino vira toka, zato je hitrost sublimacije zelo počasna. Ko se tlak zniža pod 13,3 Pa, se povprečna prosta pot poveča za 105-krat, zaradi česar je hitrost sublimacije bistveno hitrejša, molekule leteče vode pa le redko spremenijo svoj vidik in tako tvorijo usmerjen tok pare.
Vakuumska črpalka deluje v zamrzovalnem sušilniku, da odstrani trajni plin, da ohrani nizek tlak, potreben za sublimacijo. 1 g vodne pare je 1,25 L pod normalnim tlakom in se razširi na 10,000L pri 13,3 Pa. Običajne vakuumske črpalke ne morejo odstraniti tako velike količine v enoti časa. Kondenzator dejansko tvori vakuumsko črpalko, namenjeno lovljenju vodne pare.
Temperatura izdelka in koagulacije je običajno -25 stopinj in -50 stopinj. Tlaki nasičenih hlapov ledu pri tej temperaturi so 63,3 Pa oziroma 1,1 Pa, tako da obstaja precejšnja tlačna razlika med sublimacijsko in kondenzacijsko površino, če lahko prezremo parcialni tlak nekondenzirajočega plina v sistemu pri tokrat Ne glede na to bo spodbudil, da vodna para, sublimirana iz izdelka, doseže površino kondenzatorja usmerjeno z določeno hitrostjo pretoka, da tvori zmrzal.
Sublimacijska toplota ledu je približno 2822 J/g. Če postopek sublimacije ne dovaja toplote, lahko izdelek samo zmanjša notranjo energijo, da kompenzira sublimacijsko toploto, in sublimacija se ustavi, dokler se njegova temperatura ne uravnoteži s temperaturo kondenzatorja. Da bi ohranili temperaturno razliko med sublimacijo in kondenzacijo, je treba izdelku zagotoviti zadostno toploto.
