Лиофильные сушилки: виды, применение и описание

Лиофильные сушки имеют широкое распространение в производстве и лабораторных исследования. В основе процесса лежит замораживание препарата и возгонка. Сублимационная сушка позволяет более качественно провести исследование материала, а также сократить объём продукции без ущерба вкусовым качествам, если речь идёт о производстве продуктов.

В статье мы расскажем, что такое лабораторная лиофильная сушка, принцип работы, а также о том, как выбрать оборудование.

Как проходит процесс?

Лиофилизация состоит из трёх этапов. Самый важный из них — замораживание, от которого зависит результат лиофильной сушки. Для минимального образования кристаллов льда важно, чтобы заморозка исследуемого вещества происходила как можно быстрее. Чем меньший размер имеет кристалл, тем быстрее он испаряется, а значит процесс минимально затронет структуру препарата.

Процедура замораживания лучше всего сохраняет свойства препарата. За счёт того, что свободная вода уходит без наступления фазы жидкого состояния, структурные компоненты белка остаются незатронутыми. В результате сохраняется жизнеспособность микроорганизмов.

Для защиты образца применяются различные вещества — альбумин, желатин, желатоз, глутамат натрия, сахароза. Заморозка производится в специальных камерах с экстремально низкими температурами (до -60° С). Замораживание также можно проводить в камерах лиофилизации, если это позволяет оборудование.

После заморозки материал помещают в камеру для высушивания — сублиматор. В нём нагнетается глубокий вакуум, а температура установлена ниже той, что была при начальной заморозке. Этот этап называется сушкой. В результате сублимации с поверхности твёрдого препарата удаляется жидкость с образованием сухой пористой массы.

Препарат досушивается в той же камере, но уже при температуре 0° С. После окончания сублимационной сушки, отключается насос для нагнетания вакуума. В камеру подаётся азот или другой инертный газ во избежание окисления препарата.

Затем производится упаковка вещества, чтобы оно не насытилось влагой. Вся процедура осуществляется в автоматическом режиме. Главное правильно выставлять температуры и интенсивность работы насоса.

Какие бывают лиофильные сушилки?

Существует огромное количество моделей сушилок, которые различаются управлением, опциями, габаритами, способом установки и производительностью. В традиционном виде аппарат представляет собой корпус с рабочей камерой, в которой происходят процессы сублимации.

Необходимые условия для лиофилизации создаются с помощью компрессоров, нагревателей и вакуумных насосов. Параметры работы оборудования контролируются датчиками температуры, давления, а также таймерами. Жидкость, которая выпаривается из образца, замораживается на конденсаторе.

Лиофильные сушилки делятся на 3 группы:

Лабораторные. Предназначены для получения небольших партий продуктов и образцов, а также для проведения исследований. Сушилки для лабораторий имеют небольшие габариты, поэтому часто устанавливаются на стол. Лабораторные сушилки бывают с разной конфигурацией сушильной камеры. Обязательным элементом аппарата являются колбы или лотки для крупных образцов. В некоторых случаях требуется их закупорка в вакууме или азоте.

Промышленные. Предназначены для производства продуктов питания, лекарств и других товаров. Промышленные лиофильные сушки имеют высокую производительность — от 10 до 500 кг льда за сутки. Масса продукта для заморозки за 1 цикл может достигать 40 кг. Конденсаторы работают в пределах -50…-90° С, что позволяет лучше улавливать водяные пары и качественнее производить сушку продукта. Конденсатор не имеет соединений, что гарантирует защиту от протечек, а также упрощает очистку камеры. Охлаждающий контур располагается за конденсатором.

Пилотные. Эти аппараты схожи с промышленными и лабораторными моделями, но имеют более ограниченный функционал. Тем не менее, в камере происходит тот же процесс сублимации, поэтому они успешно решают задачи по оптимизации и отработке промышленной лиофилизации. Пилотные аппараты позволяют наработать партии продукции для доклинических и клинических исследований.

Сфера применения

Лиофильная сушка применяется не только в биологических и химических исследованиях. Сублимация нашла своё применение в фармацевтике, производстве ветеринарных препаратов, а также в пищевой промышленности.

В фармацевтике и ветеринарной отрасли лиофилизация используется для производства лекарственных средств. Метод дегидратации особенно актуален для изготовления гормональных препаратов, биологически активных добавок, антибиотиков, ферментных препаратов, вакцин и других биотехнологических производств.

В пищевой промышленности сублимационная сушка применяется для обработки практически всех видов сырья: мяса, молочных продуктов, овощей, фруктов, ягод, грибов. Производство растворимого кофе осуществляется с помощью промышленных лиофилизаторов.

Лиофилизация (или сублимация) является относительно молодым методом, получившим широкое распространение. Процесс позволяет сохранить все первоначальные свойства продукта, увеличить срок годности и повысить устойчивость к воздействию факторов внешней среды.

Как выбрать оборудование

Выбор оборудования для лиофилизации зависит от решаемых задач. Для проведения исследований и испытаний выбирают лабораторные модели, для промышленных задач используются производственные аппараты. Важно учитывать размер камеры: для массового производства подходят машины среднего и большого размера.

Сублимационная сушилка обычно имеет начальную температуру конденсатора -50° C. Это подходит для многих типов продуктов, но не для всех. Возможно, для вашего продукта требуется более низкая температура замерзания (точка эвтектики), поэтому при выборе аппарата стоит учитывать и этот фактор.

От уровня автоматизации процесса зависит удобство работы с аппаратом. Кроме того, автоматические системы позволяют проводить более качественный контроль сублимации. Модели начального уровня обычно имеют базовый цифровой контроллер и дисплей, показывающий температуру, уровень вакуума и готовность.

Оператору необходимо выполнить определённые действия, например, нажать кнопку, чтобы включить вакуумный насос. Для более строго контролируемой сублимационной сушки в лабораторных условиях используется управление с помощью сенсорного экрана, регистрация данных, тренды, контроль давления, USB и Ethernet-связь.

Если вам требуется помощь с выбором оборудования, проконсультируйтесь с нашими специалистами. Мы сотрудничаем с одними из лучших производителей лабораторной техники. Нам важно, чтобы вы пользовались оборудованием высокого качества. Вся продукция имеет сертификацию. Поэтому, если вам нужна надёжная лиофильная сушка, вы можете заказать её у нас.