Лиофильная сушка. Что это и как работает

Время чтения - 8 минут
Дата публикации — 10 декабря 2021
Евгений
Ведущий инженер

Что такое лиофильная сушка?

Лиофилизация - это процесс удаления влаги из скоропортящегося сырья, применяемый для сохранения товара или дальнейшего более удобного варианта его транспортировки. Процедуре могут подвергаться разнообразные биологические продукты:

  • микроорганизмы;
  • вакцины;
  • белки

После технического обезвоживания в лабораторных условиях предусмотрена возможность их хранения на протяжении длительного времени. Биологическая и физическая целостность исходного сырья при этом полностью сохраняется. В основе метода лежит замораживание материала, которое при уменьшении внешнего давления переводит жидкость напрямую в пар.

История создания

Истоки современной методики - период Второй мировой войны. В это время актуальной была задача транспортировки сыворотки для раненых в Европу из США. Во время перелетов большая часть биологического сырья портилась еще до своего попадания по назначению. Сублимационная сушка на оборудовании в лабораторных условиях стала полностью коммерческой разработкой, которая позволила сделать сыворотку стабильной физически и химически без внушительных затрат.

Криогенная сушка является одной из наиболее актуальных методик сохранения биологически активных молекул. Лиофилизация используется в качестве передового метода в ряде специфических отраслей:

  • обработка пищевых продуктов;
  • восстановление залитых водой документов;
  • изготовление фармацевтических лекарств;
  • подготовка речного ила к углеводородному анализу;
  • производство упаковки с покрытием серой.
Если вам необходимо постоянно просушивать те или иные продукты, следует рассмотреть возможность приобретения собственной сушилки. Дорогостоящая покупка "на перспективу" быстро окупается, к тому же за собственной сушилкой требуется минимальный уход. Если вы цените надежность и постоянство, наша продукция придется вам по душе.

Преимущества лиофилизации

Возгонка жидкости в биологических материалах обладает рядом существенных преимуществ:
Сохраняется белковая составляющая
Процесс лиофилизации на специальном оборудовании в лабораторных условиях подразумевает удаление свободной жидкости. При этом выпаривание связанных жидкостей производится посредством вакуумной сушки
Сохранение свойств на длительное время
Подвергнутые сушению смеси полностью прекращают биохимическое течение процессов. Клетки входят в анабиоз, что позволяет медицинскому/биологическому препарату сохранять длительное время свои первоначальные свойства
Устойчивость
Дополнительная устойчивость ко внешним факторам значительно возрастает. После увлажнения в лабораторных условиях препарат полностью восстанавливает начальные свойства. Состав сразу же переводится в исходную форму после контакта с раствором и после сублимации сохраняет повышенную растворимость
Лиофильная сушка - современная и простая методика подготовки сырья к дальнейшему хранению или длительной транспортировке. Качество исходного сырья при этом не изменяется, что делает технологию наиболее популярным способом сохранения его базовых свойств посредством замораживания компонентов.

Принцип работы

Лиофилизация - многоступенчатый метод, в ходе которого исходное сырье термически обезвоживается. Его можно разделить на 4 основных этапа:

  • предварительная обработка;
  • последующее замораживание;
  • первичная сушка материала;
  • вторичная сушка (повторная).
liofilizacziya-produktov

Предварительная обработка

До замораживания любой продукт проходит первичную обработку в лабораторных условиях. Это может быть модификация состава, концентрация (сгущение). Такая обработка помогает улучшить внешний вид и стабильность состава с уменьшением количества растворителя. Для этого небольшие кусочки пищи проходят быструю заморозку поштучно в холодильном оборудовании.

Замораживание

В лабораторных условиях замораживание производят в колбе посредством помещения ее в специальной ванне, на дне и стенках которой оседает тонкий слой жидкости. Этот этап носит название «shell freezing». Он помогает быстрее провести охлаждение посредством увеличения площади поверхности замораживаемого продукта.

Первичная сушка

Понижение давления до нескольких миллибар и последующая возгонка льда. Данная фаза сушки позволяет сублимировать примерно 95% воды. По времени период занимает до нескольких дней при промышленном количестве исходного сырья и с использованием профессионального оборудования. Частичный вакуум позволяет контролировать давление в камере.

Вторичная сушка

Удаление не замороженных остатков молекул воды. Регулируется данная часть работы изотермами адсорбции исходного сырья. Температура выше 0 С, в целях предотвращения физико-химических взаимодействий между замороженным материалом и молекулами Н2О.

После завершения возгонки жидкости в лабораторных условиях полученный материал обладает крайне низким содержанием остаточной жидкости (1-4%).

Виды

Сублимационные сушки используются в различных отраслях производства и промышленности, а также в лабораторных условиях, поэтому и их разновидностей немало. Десятки моделей сушильных аппаратов отличаются модификацией, техническими характеристиками, комплектацией, способом управления, весом и размерами, объемами камеры.

Перед выбором системы для сублимации важно знать, что сушилки работают в совокупности с нагревателями (для подъема температуры), компрессорами и насосами (для отведения воды из биологического вещества), а также датчиками и таймерами. Важно заранее подготовить помещение для сушки, где будет размещена техника со всеми вспомогательными системами и оборудованием. Для сублимации чаще всего используют три вида устройств:
Лабораторные

Оборудование отличается оптимальным соотношением габаритов, массы и производительности. Они используются в сублимационных и биологических процессах, переводят компонент из твердого в газообразное состояние минуя агрегатную стадию жидкости.
Промышленные

Чаще применяют на пищевых фабриках или крупных фармацевтических заводах. Сушилки забирают воду из вещества под вакуумом, могут удалять растворы из замороженных продуктов, выполнять процессы сублимации льда.
Пилотные модели

Оборудование применяется на объектах малого и среднего бизнеса, в частных лабораториях и исследовательских центрах. Предназначено для лиофильных процессов, используются для сублимации растворов из гелей, суспензий, медикаментозных препаратов, смесей с большим содержанием воды и так далее.
Каждый вид сушки отличается по уровню производительности, размеры камеры и допустимой ежедневной нагрузке. При выборе оборудования следует рассчитать объемы сырья, которые будут подвергаться замораживанию и последующей сублимации при высокой температуре.

Сфера применения устройств для лиофилизации

Метод замораживания и выпаривания раствора при высоких температурах актуальны в ряде отраслей:
1
Биологические и химические исследования. Лиофильные системы используются для проведения исследований и тестов, на основании которых возможны новые разработки и появление новых методов консервации продуктов.
2
Изготовление медикаментов. Сублимация растворов под вакуумом применяется при создании вакцин, гормональных препаратов и антибиотиков, БИО добавок. Лиофильный процесс при высоких температурах мгновенно превращает в газообразное состояние жидкость или лед, сохраняя биологическую активность лекарства.
3
Выпуск ветеринарных препаратов. Здесь метод сушки также применяют при производстве медикаментов или сухих кормов для домашних животных
4
Пищевая промышленность. Все мясные и молочные продукты проходят сублимационный процесс, дегидрация нужна грибам, кофе, фрукта и ягодам. Если не планируется замораживать товары, их выпаривают при высоких температурах, после чего восстанавливают до обычного состояния.
Благодаря замораживанию и последующему процессу лиофилизации продуктов, увеличивается их срок годности, упрощается транспортировка.

Как выбрать оборудование

Главный фактор – назначение устройства. Для опытов с температурой и продуктами достаточно лабораторной версии. Применение метода для работы с малыми объемами продукции подойдет пилотная, а для заводов и крупных фабрик следует выбирать промышленную модель.
Для выполнения большинства процессов с продуктами и веществами подойдет настольная лиофильная сушилка АК.
Узнать об особенностях каждого вида и модификации можно у консультантов сайта.

Цены

Стоимость оборудования зависит от технических характеристик, числа исполняемых функций, модели и типа. Наша компания поставляет напольные, пилотные и настольные сушилки, допускается изготовление оборудования на заказ.
Понравилась статья?

Вопрос-ответ

Лиофильная сушка проводится под вакуумом?
Да, метод представляет собой процедуру заморозки продукта и возгонки раствора в вакуумной среде.
Чем хороши лиофилизированные продукты питания?
Товары, в которых жидкость превратили в лед, а после испарили его, весят намного меньше исходного, ввиду чего их удобно хранить и перевозить. Сохраняется 98% полезных веществ, объем можно вернуть после отмачивания в обычной воде.

Лиофильные сушилки

Получайте новости первыми

Еще статьи

Онлайн заявка
Заполните форму, и наш инженер перезвонит вам.
Made on
Tilda