Tecnologia di liofilizzazione

La tecnologia di liofilizzazione, uno dei metodi per evitare che il materiale si rovini e si deteriori, consiste nel congelare in anticipo la sostanza contenente molta umidità, quindi sublimare l'acqua solida direttamente sotto la condizione di vuoto e la sostanza stessa rimane nella piattaforma di ghiaccio durante il congelamento, quindi non cambia dopo l'essiccazione. L'acqua solida assorbe calore durante la sublimazione, causando la caduta della temperatura del prodotto stesso e rallentando la velocità di sublimazione. Per aumentare la velocità di sublimazione e ridurre il tempo di essiccazione, il prodotto deve essere adeguatamente riscaldato. L'intera essiccazione viene effettuata a una temperatura inferiore.

Vantaggi A, la liofilizzazione viene effettuata a bassa temperatura, quindi è particolarmente adatta per molte sostanze sensibili al calore. Come proteine, microrganismi e simili non denaturano o perdono vitalità biologica. Pertanto è ampiamente utilizzato in medicina 2. Quando si essicca a bassa temperatura, alcuni componenti volatili nella sostanza si perdono molto poco, il che è adatto per alcuni prodotti chimici, medicinali e essiccazione degli alimenti. 3. Durante il processo di liofilizzazione, la crescita di microrganismi e il ruolo degli enzimi non possono essere eseguiti, quindi è possibile mantenere le proprietà originali. 4. A causa dell'essiccazione allo stato congelato, il volume è quasi invariato, la struttura originale viene mantenuta e il fenomeno della concentrazione non si verificherà. 5. La sostanza essiccata si dissolve rapidamente e completamente dopo l'aggiunta di acqua e ritorna quasi immediatamente alle proprietà originali. 6. Poiché l'essiccazione viene effettuata sotto vuoto, c'è pochissimo ossigeno, quindi alcune sostanze facilmente ossidabili sono protette. 7. L'essiccazione può eliminare più del 95-99% dell'acqua, in modo che il prodotto possa essere conservato a lungo senza deteriorarsi dopo l'essiccazione. Pertanto, la liofilizzazione è ampiamente utilizzata nell'industria farmaceutica, nell'industria alimentare, nella ricerca scientifica e in altri settori. Applicazione La liofilizzazione dei prodotti deve essere eseguita in un determinato dispositivo. Questo dispositivo è chiamato liofilizzatore a vuoto, indicato come liofilizzatore. Il liofilizzatore è diviso in quattro parti principali: sistema di refrigerazione, sistema a vuoto, sistema di riscaldamento e sistema di controllo. Secondo la struttura, è costituito da una scatola liofilizzata o una scatola di essiccazione, un condensatore o un condensatore di vapore acqueo, un congelatore, una pompa per vuoto e valvole e componenti di controllo elettrici. La scatola liofilizzata è una scatola ad alta e bassa temperatura che può essere raffreddata a circa -40 ° C e riscaldata a circa + 50 ° C. È anche un contenitore chiuso che può essere pompato nel vuoto. È la parte principale del liofilizzatore. I prodotti che devono essere liofilizzati vengono posizionati sullo strato di piastra metallica stratificata nella scatola, congelati e riscaldati sotto vuoto per sublimare e asciugare l'acqua nel prodotto. Il condensatore è anche un contenitore sigillato sottovuoto. Al suo interno è presente una superficie di adsorbimento metallico di ampia superficie. La temperatura della superficie di adsorbimento può essere ridotta a -40 ° C e questa bassa temperatura può essere mantenuta costantemente. La funzione del condensatore è di congelare il vapore acqueo sublimato dai prodotti nella scatola liofilizzata e assorbirlo sulla superficie metallica. Il liofilizzatore, il condensatore, il tubo del vuoto e la valvola, insieme alla pompa a vuoto, formano il sistema a vuoto del liofilizzatore. Il sistema a vuoto non richiede perdite d'aria. La pompa a vuoto è una parte importante del sistema a vuoto per stabilire un vuoto. Il sistema a vuoto è essenziale per la rapida sublimazione e asciugatura del prodotto. Il sistema di refrigerazione è costituito da un congelatore, una scatola liofilizzata e tubi all'interno del condensatore. Il congelatore può essere composto da due set indipendenti l'uno dall'altro o un set può essere utilizzato insieme. La funzione del congelatore è quella di refrigerare la scatola liofilizzata e il condensatore per generare e mantenere la bassa temperatura necessaria per il loro funzionamento. Ha due metodi: refrigerazione diretta e refrigerazione indiretta. Il sistema di riscaldamento ha diversi metodi di riscaldamento per diversi essiccatori liofilizzati. Alcuni utilizzano il metodo di riscaldamento elettrico diretto; alcuni utilizzano un mezzo intermedio per il riscaldamento e una pompa fa circolare continuamente il mezzo intermedio. La funzione del sistema di riscaldamento è di riscaldare il prodotto nella scatola liofilizzata in modo che l'umidità nel prodotto sia continuamente sublimata e soddisfi i requisiti di umidità residua specificati. Il sistema di controllo consiste in vari interruttori di controllo, strumenti di regolazione degli indicatori (vedi Figura 1) e alcuni dispositivi automatici, ecc. Può essere relativamente semplice o molto complesso. Generalmente, le macchine per liofilizzazione con un grado di automazione più elevato hanno sistemi di controllo più complessi. La funzione del sistema di controllo è di controllare manualmente o automaticamente la macchina per liofilizzazione, manipolare il normale funzionamento della macchina e liofilizzare i prodotti richiesti. La procedura di liofilizzazione è la seguente: prima della liofilizzazione, i prodotti che devono essere liofilizzati sono divisi in contenitori adeguati, di solito bottiglie o fiale di vetro, la quantità di riempimento dovrebbe essere uniforme e la superficie di evaporazione dovrebbe essere il più grande e sottile possibile; quindi metterli in una piastra metallica adatta alle dimensioni della scatola liofilizzata. Prima dell'imballaggio, la scatola liofilizzata viene raffreddata vuota, quindi il prodotto viene inserito nella scatola liofilizzata per il pre-congelamento. Prima dell'aspirazione, il condensatore deve essere fatto funzionare in anticipo in base alla velocità di raffreddamento del congelatore del condensatore. Durante l'aspirazione, il condensatore dovrebbe raggiungere una temperatura di circa -40 ° C. Dopo che il grado di vuoto raggiunge un certo valore (di solito dovrebbe raggiungere un grado di vuoto superiore a 100 uHg), il prodotto nella scatola può essere riscaldato. Generalmente, il riscaldamento viene effettuato in due fasi. La prima fase del riscaldamento non fa superare la temperatura del prodotto alla temperatura del punto di co-fusione. Dopo che l'umidità nel prodotto è sostanzialmente asciutta, viene effettuata la seconda fase del riscaldamento. A questo punto, il prodotto può essere rapidamente sollevato alla temperatura massima specificata. La liofilizzazione può essere completata dopo che la temperatura massima è stata mantenuta per diverse ore. È correlato alla quantità del prodotto in ogni bottiglia, alla quantità totale, alla forma e alle specifiche del contenitore di vetro, al tipo di prodotto, alla curva di liofilizzazione e alle prestazioni della macchina. Dopo la liofilizzazione, l'aria secca e sterile deve essere messa nel forno di essiccazione, quindi tappare e sigillare il prima possibile per evitare il riassorbimento dell'umidità nell'aria. Nel processo di liofilizzazione, la temperatura del prodotto e dello strato di piastra, la temperatura del condensatore e il grado di vuoto vengono confrontati con il tempo per disegnare una curva, che è chiamata curva di liofilizzazione. Generalmente, la temperatura è l'ordinata e il tempo è l'ascissa. Prodotti diversi per liofilizzazione utilizzano diverse curve di liofilizzazione. Quando lo stesso prodotto utilizza diverse curve di liofilizzazione, anche la qualità del prodotto è diversa e la curva di liofilizzazione è anche correlata alle prestazioni del liofilizzatore. Pertanto, diversi prodotti e diversi liofilizzatori applicano diverse curve di liofilizzazione.