Seluruh proses pengeringan beku pada dasarnya merupakan proses simultan perpindahan panas dan massa (uap air). Laju perpindahan panas dan massa secara bersamaan memengaruhi laju pengeringan, sehingga memengaruhi seluruh siklus pengeringan beku. Semua faktor yang memengaruhi perpindahan panas dan massa akan memengaruhi laju pengeringan. Singkatnya, faktor-faktor utama yang memengaruhi perpindahan panas dan massa dalam pengering beku adalah:
1. Bentuk dan Komposisi Bahan: Bahan yang dikeringkan beku umumnya diklasifikasikan sebagai padat atau cair. Bentuk padat dan konsentrasi cairan memiliki dampak signifikan pada laju pengeringan beku.
2. Laju Pra-pembekuan: Ukuran kristal yang terbentuk selama pembekuan sangat memengaruhi laju pengeringan dan laju pelarutan produk kering. Proses pembekuan cepat dan pembekuan lambat dalam pengering beku berbeda dalam hal berikut: pembekuan cepat menghasilkan kristal es yang lebih kecil, sedangkan pembekuan lambat menghasilkan kristal es yang lebih besar. Kristal es yang lebih besar mendorong sublimasi, sedangkan kristal es yang lebih kecil menghambatnya. Pembekuan cepat menghasilkan laju sublimasi yang rendah dan laju desorpsi yang cepat; pembekuan lambat menghasilkan laju sublimasi yang cepat dan laju desorpsi yang lambat.
3. Jumlah Muatan: Selama pengeringan beku, material, setelah dimasukkan ke dalam wadah, memiliki rasio luas permukaan terhadap ketebalan tertentu. Oleh karena itu, pengeringan beku berkaitan dengan jumlah muatan. Luas permukaan dan ketebalan yang lebih kecil mendorong sublimasi air, sehingga pengeringan beku lebih mudah dan menghasilkan kualitas yang ideal. Selama pengeringan, berat basah yang dimuat per satuan luas baki merupakan faktor penting yang menentukan waktu pengeringan. Umumnya, semakin tipis tumpukan material, semakin cepat perpindahan panas dan massa, dan semakin singkat waktu pengeringan. Namun, tumpukan material yang lebih tipis berarti lebih sedikit material yang dikeringkan per batch per unit area pengeringan beku, yang merugikan peningkatan hasil per unit area pengeringan beku dan per unit waktu.
4. Tekanan Ruang Pengeringan: Tekanan di dalam ruang pengeringan memengaruhi laju perpindahan panas dan massa. Untuk perpindahan massa, tekanan yang lebih rendah lebih baik, sedangkan untuk perpindahan panas, tekanan yang lebih tinggi lebih baik. Laju perpindahan massa pengering beku terutama ditentukan oleh suhu dan tekanan pada antarmuka sublimasi dan permukaan lapisan pengeringan. Untuk meningkatkan laju keluarnya uap air dari lapisan pengeringan, salah satu pendekatannya adalah meningkatkan suhu antarmuka sublimasi, sehingga meningkatkan tekanan uap air antarmuka; pendekatan lainnya adalah meningkatkan tingkat vakum di ruang pengeringan, sehingga mengurangi tekanan uap pada permukaan lapisan pengeringan.
5. Metode Perpindahan Panas: Pengering beku secara tradisional dapat diklasifikasikan menjadi: konduksi, konveksi, radiasi termal, dan pemanasan sedang (pemanasan gelombang mikro). Karena proses pengeringan sublimasi dalam pengering beku melibatkan perpindahan panas dan massa (uap air), metode perpindahan panas yang digunakan untuk mentransfer panas secara efisien ke material memiliki dampak signifikan pada laju pengeringan pengering beku.