Suszenie sublimacyjne
Suszenie sublimacyjne lub liofilizacja jest często wybieraną metodą, gdy wymagane jest szczególnie delikatne suszenie substancji wrażliwych tj. białka i szczepionki (gdy potrzeba jest zachowanie aktywności biologicznej substancji).
Procesowi liofilizacji można poddać również prawie wszystkie owoce.
Jako czynnik chłodniczy stosuje się w tym przypadku ciekły azot, aby chronić klimat i zmniejszyć potencjał tworzenia efektu cieplarnianego (czynnik chłodniczy GWP).
Podstawy suszenia sublimacyjnego
Podczas suszenia sublimacyjnego woda jest usuwana z produktu poprzez sublimację, alternatywnie stosuje się inny rozpuszczalnik w postaci zamrożonej. Cząsteczki wody, które nadal są związane, są następnie usuwane przez dyfuzję i desorpcję.
Suszenie sublimacyjne jest również nazywane liofilizacją. Dzięki dobrze kontrolowanej liofilizacji temperatura produktu jest stale utrzymywana na niskim poziomie podczas całego procesu. Zapobiega to zmianom strukturalnym, wysuszenia matrycy produktu, które mogłyby mieć negatywny wpływ na finalny wygląd i właściwości.
Proces liofilizacji składa się z kilku etapów. Najpierw przygotowuje się próbkę surowca. Preparat w postaci roztworu lub zawiesiny przenosi się do odpowiedniego opakowania (fiolki, butelki, tacki, opakowanie zbiorcze). Liofilizator jest następnie ładowany próbkami. Zamrażanie następuje pod ciśnieniem atmosferycznym. Suszenie pierwotne (sublimacja wody) odbywa się w próżni. Suszenie wtórne (dyfuzja i desorpcja) również przebiega w próżni. Podczas tych procesów może być konieczne wprowadzenie gazu obojętnego.
Dzięki udanemu procesowi liofilizacji zyskują Państwo:
- dłuższy okres trwałości,
- delikatne suszenie surowców wrażliwych,
- maksymalną zawartość składników aktywnych,
- atrakcyjny wygląd,
- proces przyjazny dla środowiska.
Dzięki dobrze przeprowadzonemu systemowi liofilizacji proces można niezawodnie odtworzyć dla określonych parametrów (temperatura, ciśnienie i czas suszenia). Główne elementy liofilizatora to system chłodniczy, system próżniowy, system sterowania oraz komora produktu i skraplacz. Układ chłodzenia obniża temperaturę skraplacza (lodu) wewnątrz liofilizatora. System może być również używany do całkowitego zamrożenia produktu. Pompa próżniowa jest podłączona do skraplacza.
Wraz z wieloletnimi partnerami rynkowymi Air Liquide oferuje niezawodną usługę przeprowadzania liofilizacji przyjaznej dla środowiska.
Co się dzieje podczas procesu sublimacji wody?
Sublimacja wody to bezpośrednie przejście substancji z fazy stałej do fazy gazowej z pominięciem fazy ciekłej. Zrozumienie fizycznego podłoża sublimacji ma zasadnicze znaczenie dla pomyślnego przeprowadzenie liofilizacji. Do procesu sublimacji wymagane są niskie ciśnienia. Z kolei przejście fazowe to proces, który wymaga nakładu energetycznego.
Etapy liofilizacji poprzez sublimację:
- zamrożenie — produkt jest całkowicie zamrażany,
- próżnia — następnie stosowana jest głęboka próżnia, poniżej punktu potrójnego wody,
- suszenie – zwiększając temperaturę, dodaje się energię cieplną, powodując sublimację lodu.
Zalety liofilizacji ciekłym azotem
Air Liquide wykorzystuje ciekły azot jako czynnik chłodniczy w swoich systemach liofilizacji. Ciekły azot jest przyjazną dla środowiska alternatywą dla konwencjonalnego chłodzenia z wykorzystaniem fluorowęglowodorów (HFC). Dzięki tej formie chłodzenia mamy pozytywny wpływ na ochronę środowiska.
Proces liofilizacji za pomocą ciekłego azotu spełnia wszystkie wymagania GMP.
Białka, kultury bakterii, owoce itp. są najpierw zamrażane w kontrolowany sposób. Następnie są suszone w bardzo delikatnym procesie. Zaletą tego procesu jest szybkość suszenia. Temperatura skraplacza może być indywidualnie i płynnie regulowana w zakresie od –50°C do –100°C.
Ciekły azot – przyjazny dla środowiska
Ciekły azot nie zanieczyszcza środowiska. Używając ciekłego azotu, jako czynnika chłodniczego do suszenia sublimacyjnego, można uniknąć stosowania szkodliwych dla środowiska czynników chłodniczych GWP.
Zastosowanie ciekłego azotu w liofilizacji otwiera również nowe potencjalne zastosowania na innowacyjnym rynku biofarmaceutyków. Podczas gdy inne konwencjonalne czynniki chłodnicze GWP osiągają swoje granice przy –40°C, ciekły azot jest idealny do mrożenia produktów grubo poniżej ich temperatury krystalizacji (np. mrożenie białek).
Ponadto ciekły azot nie zanieczyszcza środowiska, a tym samym chroniąc klimat. Kolejną zaletą azotu jest to, że można go wykorzystać do innych aplikacji występujących w zakładzie, na przykład jako gaz obojętny do utrzymania kontrolowanej atmosfery. Te i inne zastosowania poprawiają ekonomikę suszenia sublimacyjnego.
